飛機是如何飛行的？

飛行要解決兩個問題：一是上升；二是前進。

詳情我們一起解說。

大多數(shù)飛機由五個主要部分組成：機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置。

飛機的飛行要解決兩個問題：一是上升；二是前進，前進靠的是發(fā)動機的動力帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的向前牽引力或是噴氣產(chǎn)生的向前推力。上升是根據(jù)伯努利原理，即流體（包括氣流和水流）的流速越大，其壓強越小；流速越小，其壓強越大。還有，升力和迎角等都有很大關(guān)系。

↓↓氣流流過的壓力差產(chǎn)生了升力↓↓

↓↓滾轉(zhuǎn)是副翼控制↓↓

↓↓俯仰運動靠升降舵控制↓↓

↓↓偏航運動靠方向舵控制↓↓

平衡分析（對單旋翼式）

（1）直升飛機的大螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力平衡重力。

直升飛機的槳葉大概有2—3米長，一般有5葉組成。普通飛機是靠翅膀產(chǎn)生升力起飛的，而直升飛機是靠螺旋槳轉(zhuǎn)動，撥動空氣產(chǎn)生升力的。直升飛機起飛時，螺旋槳越轉(zhuǎn)越快，產(chǎn)生的升力也越來越大，當(dāng)升力比飛機的重量還大時，飛機就起飛了。在飛行中飛行員調(diào)節(jié)高度時，就只要通過改變大螺旋槳旋轉(zhuǎn)的速度就可以了。

（2）直升飛機的橫向穩(wěn)定。

因為直升飛機如果只有大螺旋槳旋，那么根據(jù)動量守衡，機身就也會旋轉(zhuǎn)，因此直升飛機就必須要一個能夠阻止機身旋轉(zhuǎn)的裝置。而飛機尾部側(cè)面的小型螺旋槳就是起到這個作用，飛機的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或保持穩(wěn)定航向都是靠它來完成的。同時為了不使尾槳碰到旋翼，就必須把直升飛機的機身加長，所以，直升飛機有一個像蜻蜓式的長尾巴。

航空發(fā)動機：提供飛機前進的動力

▲星型發(fā)動機示意圖，在其他更先進的航空發(fā)動機出現(xiàn)之前，大型飛機的發(fā)動機常采用星型設(shè)計。

▲星型發(fā)動機屬于活塞式發(fā)動機的一種，早在1903年，星型發(fā)動機就用在了飛機上

▲渦輪噴氣發(fā)動機簡稱渦噴發(fā)動機，其歷史也很悠久，1937年，世界上第一個渦輪噴氣發(fā)動機就開始運行了。

▲從大的方面看，渦噴發(fā)動機由5個結(jié)構(gòu)組成

空氣從進氣道進入發(fā)動機后，首先被高速運轉(zhuǎn)的壓氣機壓縮，產(chǎn)生高壓致密空氣以提供大量氧氣，燃燒室噴油燃燒，向后沖擊渦輪機，而渦輪機又帶動前面的的壓氣機，燃?xì)饬鲝膰娍趪姵霎a(chǎn)生推力。

▲渦輪風(fēng)扇發(fā)動機簡稱渦扇發(fā)動機

很容易就能發(fā)現(xiàn)，渦扇發(fā)動機和渦噴發(fā)動機兩者之間的區(qū)別。渦噴只有一個空氣通道，專業(yè)上叫做“涵道”，而渦扇發(fā)動機卻有兩個空氣通道。也就是說，渦噴發(fā)動機是單涵道發(fā)動機，而渦扇是雙涵道發(fā)動機。

▲發(fā)動機在運轉(zhuǎn)時，外涵道與內(nèi)涵道空氣流量的比值叫做涵道比

規(guī)律是，涵道比越大越省油，經(jīng)濟性越好，高涵道比的發(fā)動機在亞音速時有非常好的能效，所以它廣泛地運用于客機、運輸機等。

▲高涵道比的發(fā)動機，主要推力不是來自于向后噴出的高溫燃?xì)猓莵碜杂谕夂栏咚傧蚝髧姵龅目諝狻?/p>

現(xiàn)代戰(zhàn)斗機也大多采用渦扇發(fā)動機，只是，為了追求高空的超音速性能，使用低涵道比的發(fā)動機。

▲美國F22猛禽戰(zhàn)斗機使用的渦扇發(fā)動機，涵道比很低，只有0.3：1

▲渦輪螺旋槳噴氣發(fā)動機，簡稱渦槳發(fā)動機

渦槳發(fā)動機的本質(zhì)類似于渦噴發(fā)動機接上一個減速器，并帶動外部的螺旋槳。

目前，蛟龍-600是世界上最大的水陸兩用飛機，采用國產(chǎn)WJ-6渦槳發(fā)動機，于2016年7月23日總裝下線。

渦槳發(fā)動機通常用在小型或低速的亞音速飛機上。但也有例外，俄羅斯的圖-95戰(zhàn)略轟炸蛟龍-600機使用的NK-12MV型渦槳發(fā)動機，讓其達到925公里每小時的高速，接近音速。

▲同軸反轉(zhuǎn)示意圖

渦槳發(fā)動機的燃油效率通常高于渦扇發(fā)動機，但它也不是盡善盡美，原因之一是，渦槳發(fā)動機上多了一個減速器，也就是變速齒輪。

變速齒輪的存在一是增加了發(fā)動機重量，二是多少會帶來一些功率上的損耗。

為此，有的國家研制一種不需要變速齒輪的發(fā)動機，它就是槳扇發(fā)動機。

▲安-70運輸機上的D-27漿扇發(fā)動機

由于和渦輪之間沒有減速器，槳扇的螺旋槳轉(zhuǎn)速非常高，帶來的優(yōu)點是燃料效率進一步提高，而缺點是噪音大，難以運用于追求舒適性的客機上。目前，只有安-70運輸機使用漿扇發(fā)動機。

“安-70”的發(fā)動機，其葉片為前置，還有另一種槳扇發(fā)動機，其葉片為后置，這就是通用電氣早些年進行實驗的發(fā)動機GE36。

▲GE36槳扇發(fā)動機

▲GE36槳扇發(fā)動機示意圖

▲實驗中的GE36，表現(xiàn)出了非常低的燃料消耗，但同樣還是因為噪音大的問題，它沒有被使用在任何飛機上。

渦輪軸發(fā)動機簡稱渦軸發(fā)動機，顧名思義，它是通過“軸”來傳輸動力。直升機、坦克、船舶上都有使用。

▲渦軸發(fā)動機并非如此簡單，但您可以借此理解其本質(zhì)

無論是上文提到的渦噴還是渦扇發(fā)動機，它們的前部都有一個“壓氣機”，這可是個大塊頭，要是能把它去掉就太好了。問題是，沒有了壓氣機，怎么壓縮空氣？

飛行器飛得越快，迎面而來的空氣就越快，當(dāng)快到幾倍音速時，空氣自然就得到了壓縮。高壓空氣進入燃燒室，混入燃油，劇烈燃燒并向后高速噴出以得到動力。這就是沖壓發(fā)動機的原理。

▲圖中的（a）代表傳統(tǒng)的渦噴發(fā)動機，其結(jié)構(gòu)很復(fù)雜

而（b）代表沖壓發(fā)動機；（c）表示超燃沖壓發(fā)動機

沖壓發(fā)動機一般用在導(dǎo)彈和目前還在試驗階段的高超音速飛行器上。

▲起落架收放示意1

▲起落架收放示意2

▲起落架收放示意3

直升機與普通飛機區(qū)別及飛行簡單原理

不可否認(rèn)，直升機和飛機有些共同點。比如，都是飛行在大氣層中，都重于空氣，都是利用空氣動力的飛行器，但直升機有諸多獨有特性。

（1）直升機飛行原理和結(jié)構(gòu)與飛機不同，飛機靠它的固定機翼產(chǎn)生升力，而直升機是靠它頭上的槳葉（螺旋槳）旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力。

（2）直升機的結(jié)構(gòu)和飛機不同，主要由旋翼、機身、發(fā)動機、起落裝置和操縱機構(gòu)等部分組成。根據(jù)螺旋槳個數(shù)，分為單旋翼式、雙旋翼式和多旋翼式。

（3）單旋翼式直升機尾部還裝有尾翼，其主要作用：抗扭，用以平衡單旋翼產(chǎn)生的反作用力矩和控制直升機的轉(zhuǎn)彎。

（4）直升機最顯眼的地方是頭上窄長的大刀式的旋翼，一般由2～5片槳葉組成一副，由1～2臺發(fā)動機帶動，其主要作用：通過高速的旋轉(zhuǎn)對大氣施加向下的巨大的力，然后利用大氣的反作用力（相當(dāng)于直升飛機受到大氣向上的力）使飛機能夠平穩(wěn)的懸在空中。