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航空器(英語:Aircraft)是飛行器中的一個大類,是指通過機身與空氣的相對運動(不是由空氣對地面發生的反作用)而獲得空氣動力升空飛行的任何機器。

任何一種航空器都必須產生出與自身重力相同的升力來,才能進入空中。根據升力的產生方式的不同,可分為兩類:輕於空氣的航空器和重於空氣的航空器,前者依靠空氣之靜浮力升空;後者依靠空氣動力克服自身重力升空。

由構造特點不同,輕於空氣的航空器和重於空氣的航空器有着不同的特點。輕於空氣的航空器主體為一個氣囊,內部一般充入密度比空氣較小的氣體,如氫氣氦氣,借着大氣中的靜浮力使航空器能夠滯留於空中。在重於空氣的航空器中使用範圍最廣泛的是飛機,它由裝有提供拉力或推力的動力設備、產生升力的機翼和控制飛行姿態的操縱設備等構成。

目錄

飛行器飛行原理

力的平衡

一個穩定飛行的航空器,其身上會有各種力的相互抵銷,主要由四個,升力、阻力重力推力[1]。當飛機飛行時,其動力系統需能產生足夠抵消氣流阻力的推力,飛機的升力總是也必須與其自身重量相抗衡,否則飛機就會掉下去。按照簡單的來看,機身與機尾所產生的升力與機翼的相差甚大,尤其是低音速飛行時更是如此。

穩定性

航空器在飛行時,除了要維持平衡以外,還要保持穩定性,即飛行時受到外部干擾後,能夠恢復到原來的姿態;如非這樣,航空器就需要以新的姿態飛行,稱其穩定性為「中性」。如航空器遇到干擾後,不僅無法還原至先前的狀態,而是持續地產生姿態的改變,這樣就是「不穩定」。

轉動軸

一個飛行器按照三根軸可以有三種自由運動,側向、縱向及垂直,而運動也分為移動和轉動,所以飛行器運動會有6個自由度。

飛行器在側向軸上轉動就稱為俯仰。飛行器沿着垂直軸的轉動稱作偏航,右轉偏航就是正向偏航。飛行器於縱向軸的轉動既是側滾。

超音速

如飛行速度達到音速時,飛行器的基本狀態除了要保持平衡和穩定以外,其他條件就重要起來,如與空氣的摩擦力,及維持飛行器自身周圍層流的困難性等。另外,高速飛行也讓飛行器機翼的表面積相對減少,這更使得翼載增加了,飛行器失速的風險也就增大了。另外,飛行器在到達跨聲速和超音速,飛行時,形成的激波,也是需要考慮的問題。

用途

軍事上,主要是用於航空偵察、轟炸、反潛、空戰以及運送人員、裝備和其他物資等。民事上,可用於貨運、客運、農業、漁業林業、氣象、探礦以及空中測量和攝影等。科學研究,航空器也是這方面的重要裝置,在人造衛星載人飛船等出現前,在高空氣象、大氣物理、地球物理、地質學地理學等,都發揮着不可或缺的作用,即使航天器產生後,由於價格便宜、使用方便,依舊用在高空的科研上。

飛機出現僅百餘年,性能已經顯著提升,人們研發出最大飛行速度大於三馬赫、高度超過30公里的偵察機[2],飛行距離超越4000公里、載彈量超過20噸的超音速轟炸機,以及能夠轉載五百多人的,航行在洲際的民航客機。直升機雖然歷史短,但其發展迅速,已經日益完善且有着特殊作用。

視頻

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參考文獻