飛機
有動力裝置和固定機翼的重於空氣的航空器。動力裝置用於產生推(拉)力或動力升力,機翼用於在大氣中運動時產生升力。也有人把氣球、飛艇以外的航空器泛稱為飛機。
分類
按用途分為軍用飛機和民用飛機。軍用飛機包括:戰鬥機、強擊機、轟炸機、戰鬥轟炸機、反潛機、偵察機、預警機、電子對抗飛機、空中加油機、軍用運輸機、軍用教練機等。民用飛機包括:運輸機(客機、客貨機、貨機)、體育運動飛機、公務飛機、農業飛機、試驗研究機和其他專門用途飛機等。
飛機還可按組成部件的外形、數目和相對位置進行分類。按機翼的數目,可分為單翼機、雙翼機和多翼機。按機翼相對於機身的位置,可分為下單翼、中單翼和上單翼飛機。按機翼平面形狀,可分為平直翼飛機、後掠翼飛機、 前掠翼飛機和三角翼飛機。按水平尾翼的位置和有無水平尾翼,可分為正常布局飛機(水平尾翼在機翼之後)、鴨式飛機(前機身裝有小翼面)和無尾飛機(沒有水平尾翼);正常布局飛機有單垂尾、雙垂尾、多垂尾和V型尾翼等型式。按推進裝置的類型,可分為螺旋槳飛機和噴氣式飛機;按發動機的類型,可分為活塞式飛機、渦輪螺旋槳式飛機和噴氣式飛機;按發動機的數目,可分為單發飛機、雙發飛機和多發飛機。按起落裝置的型式,可分為陸上飛機、水上飛機和水陸兩用飛機。還可按飛機的飛行性能進行分類:按飛機的飛行速度,可分為亞音速飛機、超音速飛機和高超音速飛機。按飛機的航程,可分為近程飛機、中程飛機和遠程飛機。
組成
飛機的主要組成部分有機體、起落裝置、動力裝置、飛行控制系統、機載設備,以及其它系統。作戰飛機還有機載武器系統。
機體包括機翼、機身和尾翼。
機翼的功用是在大氣中運動時產生升力,還裝有副翼和擾流片;沒有尾翼的飛機,機翼上裝有縱向操縱裝置(升降副翼),此外,機翼上還裝有增升裝置。
機身用於安置人員,裝載設備、貨物、武器、動力裝置和燃料等。機翼、尾翼都固定在機身上,有的飛機的起落架支柱也固定在機身上。
尾翼分為水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼壹般由水平安定面和升降舵組成,垂直尾翼由垂直安定面和方向舵組成。有的飛機將水平尾翼做成壹個整體,可以操縱偏轉,稱為全動平尾。有些飛機沒有水平尾翼,在機翼前面裝有水平小翼面,稱為前翼或鴨翼。水平尾翼保證飛機的俯仰穩定性、操縱性和平衡。垂直尾翼保證飛機的方向穩定性和操縱性,並與機翼、副翼或擾流片或差動平尾***同保障飛機的橫向穩定性和操縱性。
起落裝置
用於保障飛機起飛、著陸、在地面(水面)上停放和滑行中支持飛機。它包括起落架、機翼增升裝置、起飛加速裝置和著陸減速裝置,有的飛機還有攔阻鉤等。
起落架在飛機飛行時壹般可收起,壹些老式飛機和低速飛機的起落架不能收起。起落架有輪式、浮筒、船身、滑橇等型式。
動力裝置
航空發動機及保障發動機工作的各種裝置和系統的總稱。包括推進系統、起動系統、操縱系統、燃油系統、滑油系統以及發動機固定裝置、推力方向控制系統和滅火設備等。
現代飛機最常用的發動機是燃氣渦輪發動機,包括渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機和螺旋槳風扇發動機。活塞式發動機只用於輕型飛機,火箭發動機用於試驗飛機和加速裝置上。
飛行控制系統
用以傳遞操縱指令、驅動舵面和其他機構以控制飛行姿態,有主操縱系統和輔助操縱系統之分。前者用於操縱飛行軌跡,包括駕駛桿(盤)、腳蹬、方向舵、連接升降舵(或全動平尾)和副翼的傳動裝置以及其它專門裝置。後者包括調整片、襟翼、 減速板、可調安定面和機翼變後掠角的操縱機構。按控制指令的來源不同,飛機飛行控制系統又可分為飛機人工飛行操縱系統和飛機自動飛行控制系統。
機載設備
包括駕駛導航儀表、發動機儀表、無線電通信設備、雷達、電氣設備、環境控制和生命保障設備。軍用飛機還裝有電子對抗等特種設備。
作戰飛機的武器系統包括武器和彈藥、火力控制系統、武器裝掛和發射裝置等。
簡史
1903年美國萊特兄弟設計制造的飛機進行了成功的飛行,這是世界上首次實現重於空氣航空器的有動力、可操縱飛行。第壹次世界大戰中,飛機已用於作戰,當時飛機的速度已達180~220千米/時,升限6000~7000米,航程400~450千米,轟炸機載彈量1000~2000千克。在第二次世界大戰中,飛機的速度達到750千米/時,轟炸機載彈量可達10噸左右。
20世紀40年代中期以後,發動機由活塞式發展到噴氣式,飛機的飛行性能顯著提高。80年代飛機的升限已超過30000米,最大速度超過3倍音速,航程超過20000千米,最大載重量超過100噸。
發展趨勢
進壹步提高飛機速度(有的國家正考慮研制高超音速噴氣式飛機)和超音速飛行性能,提高飛機的使用性能和安全性,改善維護保障性能和提高經濟性(特別是降低全壽命費用)是未來的發展方向。跨大氣層飛行器的研制也是壹個值得註意的動向。
飛機的發明者萊特兄弟
1877年冬天,壹場大雪降在美國的代頓地區,城郊的山岡上到處是白茫茫壹片。壹群孩子來到堆著厚厚白雪的山坡上,乘著自制的爬犁飛快地向下滑去。山坡上頓時響起陣陣笑聲。
在他們旁邊,有兩個男孩靜靜地站著,眼睜睜地看著歡快的爬犁從上而下劃過。大壹點的男孩嘆道:“嗨!要是我們也有壹架爬犁該多好啊!”
另壹個孩子撅著嘴說道:“誰叫我們爸爸總不在家呢!”他靈機壹動,又接著說道:“哥哥,我們自己動手做吧!”被稱做哥哥的男孩壹聽,頓時笑了起來,愉快地說道:
“對呀!我們自己也可以做。走,奧維爾,我們回去!”於是,兩個孩子壹蹦壹跳地跑下山坡,向家裏飛快地跑去。
這弟兄兩個就是萊特兄弟,大的叫威爾伯,小的便是奧維爾。他們從小就喜歡擺弄壹些玩意,經常在壹起做各種各樣的遊戲。他們的爺爺是個制作車輪的工匠,屋裏有各種各樣的工具,弟兄兩個把那裏當作他們的樂園,經常跑去看爺爺幹活。時間壹長,他們就模仿著制作壹些小玩具。因此,弟兄兩個決定,這次要做架爬犁,拉到山坡上與同伴們比賽。當天晚上,弟兄倆就把這種想法告訴了媽媽。媽媽壹聽,非常高興地說道:“好,咱們***同來做吧!”
於是,弟兄倆個跑到爺爺的工作房裏,找到很多木條和工具,不假思索就幹了起來。
“不行”媽媽阻止他們說,“幹什麽事情得有個計劃,我們首先得畫壹個圖樣,然後才做!”
弟兄倆個明白了這個道理,就同媽媽壹起設計圖樣。媽媽首先量了兄弟倆身體的尺寸,然後畫出壹個很矮的爬犁。“媽媽,別人家的爬犁很高,為啥妳畫的爬犁這麽矮?這能行嗎?”弟弟奧維爾不解他問。
“孩子,要想叫爬犁跑得快,就得制成矮矮的,這樣可以減少風的阻力,速度也就會快多了。”媽媽溫和地解釋道。弟兄倆個這才明白,幹任何事情都不應莽撞,應首先弄懂道理。
過了壹天,萊特兄弟的矮爬犁做成了。弟兄倆把它推到小山岡上,剛放在山坡上,就跑來了壹個男孩。
“快來看呀,萊特兄弟扛了壹個怪物!”這個男孩大驚小怪地叫道。
不壹會兒,孩子們都圍了上來,指手劃腳地議論著這個怪模怪樣的東西。萊特兄弟不以為然,勇敢地說道:“誰和我們比賽!”
先前跑過來的男孩連忙叫道:“我來!我來與他們比賽!”說完,就把自己爬犁拉了過來。
比賽結果,當然是萊特兄弟獲勝,孩子們再也不嘲弄這個爬犁,反而圍起來左瞧右看,似乎想從中找到什麽。
萊特兄弟非常高興,帶著勝利的喜悅回家去了。
聖誕節到了,爸爸也從外地回來。聖誕節早晨,爸爸把禮物送給了他們,兄弟倆急不可耐地打開壹看,是壹個不知名的玩具,樣子好怪好怪的。
爸爸告訴他們,這是飛螺旋,能在空中高高地飛去。“鳥才能飛呢!它怎麽也會飛!”威爾伯有點懷疑。
爸爸笑了壹笑,當場做了表演。只見他先把上面的橡皮筋扭好,壹松手,它就發出嗚嗚的聲音,向空中高高地飛去。兄弟這才相信,除了鳥、蝴蝶之外,人工制造的東西,也可以飛上天。於是,弟兄倆便把它拆開了,想從中探索壹下,它為何能飛上天去。
從這以後,在他們的幼小心靈裏,就萌發了將來壹定制造出壹種能飛上高高藍天的東西。這個願望壹直影響著他們。1896年,萊特兄弟在報紙看到壹條消息:德國的李林塔爾因駕駛滑翔機失事身亡。這個消息對他們震動很大,弟兄倆決定研究空中飛行。
這時候,萊特兄弟開著壹家自行車商店。他們壹邊幹活掙錢,壹邊研究飛行的資料。三年後,他們掌握了大量有關航空方面的知識決定仿制壹架滑翔機。
他們首先觀察老鷹在空中飛行的動作,然後壹張又壹張地畫下來,之後才著手設計滑翔機。1900年10月,萊特兄弟終於制成了他們第壹架滑翔機,並把它帶到離代頓很遠的吉蒂霍克海邊,這裏十分偏僻,周圍既沒有樹木也沒有民房,而且這裏風力很大,非常適宜放飛滑翔機。
兄弟倆用了壹個星期的時間,把滑翔機裝好,先把它系上繩索,像風箏那樣放飛,結果成功了。然後由威爾伯坐上去進行試驗,雖然飛了起來,但只有1米多高。
第二年,兄弟倆在上次制作的基礎上,經過多次改進,又制成了壹架滑翔機。這年秋天,他們又來到吉蒂霍克海邊,壹試驗,飛行高度壹下子達到180米之高。
弟兄倆非常高興,但並不滿足。他們想能否制造壹種不用風力也能飛行的機器?
兄弟倆反復思考,把有關飛行的資料集中起來,反復研究,始終想不到用什麽動力,把寵大的滑翔機和人運到空中。有壹天,車行門前停了壹輛汽車,司機向他們借壹把工具用用。來修理壹下汽車的發動機。弟兄倆靈機壹動,能不能用汽車的發動機來推動飛行。
從這以後,弟兄倆圍繞發動機動開了腦筋。他們首先測出滑翔機的最大運載能力是90公斤,於是,他們向工廠訂制壹個不超過90公斤的發動機。但當時最輕的發動機是190公斤,工廠無法制出這麽輕的發動機。
後來,壹名制造發動機的工程師知道了這件事情,答應幫助萊特兄弟。過了壹段時間,這位工程師果然造出壹部12馬力、重量只有70公斤的汽油發動機。
弟兄倆非常高興,很快便著手研究怎樣利用發動機來推動滑翔機飛行。經過無數次的試驗,他們終於把發動機安裝在滑翔機上,不過是在滑翔機上安上螺旋槳,由發動機來推動螺旋槳旋轉,帶動滑翔機飛行。
1903年9月,萊特兄弟帶著他們裝有發動機的飛行再次來到吉蒂霍克海邊試飛。雖然這次試飛失敗了,但他們從中吸取了很多經驗。過後不久,他們又連續試飛多次,不是因為螺旋槳的故障,就是發動機出了毛病,或是駕駛技術的問題。
萊特兄弟毫不氣餒,仍然堅持試飛。就在這時,壹位名叫蘭萊的發明家,受美國政府的委托,制造了壹架帶有汽油發動機的飛機,在試飛中墜入大海。
萊特兄弟得知這個消息,便前去調查,並從蘭萊的失敗中吸取了教訓,獲得了很多經驗,他們對飛機的每壹部件作了嚴格的檢查,制定了嚴格的操作規定,於1903年12月14日,又來到吉蒂霍克,進行試飛試驗。
這天下午,兄弟倆先在地面上安置兩根固定在木頭上的鐵軌,並有壹定的斜度,好讓飛機方便地滑行。接著,就把他們制造的飛機,放在鐵軌上面。
最後是由誰先飛的問題,兄弟倆爭執不下,只好用拋硬幣的方法,由威爾伯先飛。
威爾伯上機後,伏臥在飛機正中,壹會兒便發動飛機,發動機傳出轟鳴的聲音,螺旋槳也慢慢地轉了起來。
飛機在斜坡上剛滑行3米,就掙脫了結在後面的鐵絲,呼嘯著升到空中。
“飛起來啦!”奧維爾興奮地叫道。
話音未落,飛機突然減慢速度,很快掉落在地上。整個飛行時間不到4分鐘。
奧維爾趕忙跑上前去。威伯爾已從墮落的飛機裏跳了出來,兄弟倆趕緊觀察飛機,飛機也未受損。
“是什麽問題呢?”兄弟倆左思右想,逐壹檢查。發動機沒毛病,螺旋槳轉動很好,技術操作也完全正確。……“哥哥,我知道原因了!”奧維爾滿面笑容地說道:“咱們是利用斜坡滑行的,距離只有3米飛機就起飛了。而這時螺旋槳的轉動還沒有達到高速,所以壹會兒就栽了下來。”“對呀!”威爾伯點頭稱是,接著說道:“咱們不能利用斜坡滑行起飛,而要靠螺旋槳的力量飛上去。這樣吧,把鐵軌裝在平整的地方再試驗壹下。”
他們連續工作了三天,把鐵軌又重新安置在壹片平坦的地面上。
1903年12月17日上午10點鐘,天空低雲密布,寒風刺骨。被兄弟倆邀來觀看飛行的農民凍得直打寒顫,壹再催促兄弟倆快點飛行。
這次由奧維爾試飛,只見他爬上飛機,伏臥在駕駛位上。壹會兒,發動機開始轟鳴,螺旋槳也開始轉動。
突然,飛機滑動起來,壹下子升到3米多高,隨即水平地向前飛去。
“飛起來啦!飛起來啦!”幾個農民高興地呼喚起來,並且隨著威爾伯,在飛機後面追趕著。
飛機飛行了30米後,穩穩地著陸了。威爾伯沖上前去,激動地撲到剛從飛機裏爬出來的弟弟身上,熱淚盈眶地喊道:“我們成功了!我們成功了!”
45分鐘後,威爾伯又飛了壹次,飛行距離達到52米,又過了壹段時間,奧維爾又壹次飛行,這次飛行了59秒,距離達到255米。
這是人類歷史上第壹次駕駛飛機飛行成功,萊特兄弟把這個消息告訴報社,可報社不相信有這種事,拒不發布消息。萊特兄弟並不在乎。繼續改進他們的飛機。不久,兄弟倆又制造出能乘坐兩個人的飛機,並且,在空中飛了壹個多小時。
消息傳開後,人們奔走相告,美國政府非常重視,決定讓萊特做壹次試飛表演。
1908年9月10日這天,天氣異常晴朗,飛機飛行的場地上圍滿了觀看的人們。人家興致勃勃,等待著萊特兄弟的飛行。
10點左右,弟弟奧維爾駕駛著他們的飛機,在壹片歡呼聲中,自由自在地飛向天空,兩支長長的機翼從空中劃過,恰似壹只展翅飛翔的雄鷹。
人們再也抑制不住他們的激動心情,昂首天空,呼喚著萊特兄弟的名字,多少人的夢想終於變為現實。
飛機在76米的高度飛行了1小時14分,並且運載了壹名勇敢的乘客。當它著陸之後,人們從四面八方圍了起來。過後不久,萊特兄弟在政府的支持下,創辦了壹家飛行公司,同時開辦了飛行學校,從這以後,飛機成了人們又壹項先進的運輸工具。