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飞机在空中飞行主要受到哪四种力的作用(民用机场可以简单分为哪三个区)

2022-05-15 20:00:062.42万

飞机在空中飞行主要受到哪四种力的作用(民用机场可以简单分为哪三个区)

飞机在空中飞行主要受到重力、升力、阻力、推力的作用。

重力:飞机是一个在天空中飞行的巨型机器,他的重量轻则几吨,重则几百吨,重力是由他自身质量所产生,无可避免,影响飞机重力的因素有两方面,一是材料,二是对于飞机的总体设计。

升力:为了克服由于飞机自身产生的重量,需要提供一个与重力共线反向的力来使飞机在竖直方向上达到相对平衡,这个力就是升力。

阻力:阻力是飞机的空气动力在纵向对称面内平行于飞行方向的分量。要维持飞行器持续飞行,飞机的动力装置必须产生足够的推力或拉力,用以克服阻力。

推力:气流作用在发动机内、外表面上作用力的合力,即发动机所产生的推动力。气体经过喷气发动机时,喷入燃料,燃料燃烧产生的热能使燃气的动能增大,以高速喷出。

飞机飞行主要靠什么力?

简单的讲,靠的是飞机发动机的强有力的推力推动飞机向前,再由机翼的空气流线造型压缩迎面而来的风动力,造成机翼上下方空气密度差,从而产生向上的升力。这就是飞机飞行所依靠的升力。下面有详细阐述:飞行原理简介(一)要了解飞机的飞行原理就必须先知道飞机的组成以及功用,飞机的升力是如何产生的等问题。这些问题将分成几个部分简要讲解。一、飞行的主要组成部分及功用到目前为止,除了少数特殊形式的飞机外,大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成:1.机翼——机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行,同时也起到一定的稳定和操作作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼,操纵副翼可使飞机滚转,放下襟翼可使升力增大。机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。2.机身——机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备,将飞机的其他部件如:机翼、尾翼及发动机等连接成一个整体。3.尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成,有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转,保证飞机能平稳飞行。4.起落装置——飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成,作用是起飞、着陆滑跑,地面滑行和停放时支撑飞机。5.动力装置——动力装置主要用来产生拉力和推力,使飞机前进。其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。现在飞机动力装置应用较广泛的有:航空活塞式发动机加螺旋桨推进器、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机。除了发动机本身,动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。飞机上除了这五个主要部分外,根据飞机操作和执行任务的需要,还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备等其他设备。二、飞机的升力和阻力飞机是重于空气的飞行器,当飞机飞行在空中,就会产生作用于飞机的空气动力,飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前,我们还要认识空气流动的特性,即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流,一种流体,这里我们要引用两个流体定理:连续性定理和伯努利定理:流体的连续性定理:当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时,由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来,因此在同一时间内,流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中,不仅流速和管道切面相互联系,而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。伯努利定理基本内容:流体在一个管道中流动时,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大。飞机的升力绝大部分是由机翼产生,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑。从上图我们可以看到:空气流到机翼前缘,分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出,流管较细,说明流速加快,压力降低。而机翼下表面,气流受阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大。这里我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力,从而翱翔在蓝天上了。机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正压力的作用,一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右,下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。飞机飞行在空气中会有各种阻力,阻力是与飞机运动方向相反的空气动力,它阻碍飞机的前进,这里我们也需要对它有所了解。按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。1.摩擦阻力——空气的物理特性之一就是粘性。当空气流过飞机表面时,由于粘性,空气同飞机表面发生摩擦,产生一个阻止飞机前进的力,这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小,决定于空气的粘性,飞机的表面状况,以及同空气相接触的飞机表面积。空气粘性越大、飞机表面越粗糙、飞机表面积越大,摩擦阻力就越大。2.压差阻力——人在逆风中行走,会感到阻力的作用,这就是一种压差阻力。这种由前后压力差形成的阻力叫压差阻力。飞机的机身、尾翼等部件都会产生压差阻力。3.诱导阻力——升力产生的同时还对飞机附加了一种阻力。这种因产生升力而诱导出来的阻力称为诱导阻力,是飞机为产生升力而付出的一种“代价”。其产生的过程较复杂这里就不在详诉。4.干扰阻力——它是飞机各部分之间因气流相互干扰而产生的一种额外阻力。这种阻力容易产生在机身和机翼、机身和尾翼、机翼和发动机短舱、机翼和副油箱之间。以上四种阻力是对低速飞机而言,至于高速飞机,除了也有这些阻力外,还会产生波阻等其他阻力。三、影响升力和阻力的因素升力和阻力是飞机在空气之间的相对运动中(相对气流)中产生的。影响升力和阻力的基本因素有:机翼在气流中的相对位置(迎角)、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点(飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼和前缘翼缝是否张开等)。1.迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其它条件相同的情况下,得到最大升力的迎角,叫做临界迎角。在小于临界迎角范围内增大迎角,升力增大:超过临界临界迎角后,再增大迎角,升力反而减小。迎角增大,阻力也越大,迎角越大,阻力增加越多:超过临界迎角,阻力急剧增大。2.飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例,即速度增大到原来的两倍,升力和阻力增大到原来的四倍:速度增大到原来的三倍,胜利和阻力也会增大到原来的九倍。空气密度大,空气动力大,升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的两倍,升力和阻力也增大为原来的两倍,即升力和阻力与空气密度成正比例。3,机翼面积,形状和表面质量对升力、阻力的影响——机翼面积大,升力大,阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。机翼形状对升力、阻力有很大影响,从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼和前缘翼缝的位置到机翼结冰都对升力、阻力影响较大。还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响,飞机表面相对光滑,阻力相对也会较小,反之则大.

航空物理学常识:飞行中起作用的力有哪些

多个力可同时从不同方向作用于同一架飞机上,单个的力称作分力,多个力作用总的效果称为净力或合力。

推力

产生推力是飞机引擎工作的基本目的。这个力使飞机能够克服惯性(阻止物体改变运动状态趋势的性质)。推力使飞机向前运动,然后使机翼产生升力。飞机的推力/重量比是飞机的普通度量标准,即飞机的最大推力与飞机的总重量之比。推力/重量比大于1表示飞机可以克服重力。

推力/重量比大于1:1表明飞机可以克服地球引力,而竖直向上飞行的F—15E双涡轮喷气引擎(PW—200型引擎)每个可产生23450磅的推力。

引擎产生的推力驱动飞机向前运动,使得空气在机翼上下表面运动,从而产生压力,将机翼向上推。推力也可改变飞机的速度。

上升

当机翼在空气中运动,并将空气上下一分为二时,飞机就会升起来。一半空气流过机翼上部,另一半空气从机翼下部通过。流过机翼附近的空气在碰撞点被一分为二(见下图),并分别从机翼上下外表面流过。

机翼上表面的弯曲度比较大,因此机翼上表面比下表面长(参见图),流过机翼上表面的空气的表面面积要比流过下表面的面积大。从机翼上部流过的空气行程长,因此它的流动速度比从机翼下部流过的气流要快。机翼上表面上的较快的气流对机翼上部的压力要比下表面上的气流对机翼下表面的压力要小,这样就产生了压力差,即机翼上表面与下表面之间的压力不平衡,这个压力将机翼向上报,使得飞机上升。

攻角

机翼产生的升力大小随机翼碰撞空气的角度变化而变化,这个角称为攻角(AoA角),不要将攻角与空间方位角或机头与水平的倾角相混淆。F15战机的攻角以单位数度量,而空间方位角以度数度量。

攻角大小不是一成不变,而随具体情况变化而变化。有时攻角保持14个单位,可使飞机的巡航范围最大,在转弯时主要关注能量的节省,16—22个单位有是最佳的。加速时最好选择8—10个单位攻角。如果攻角太大,座舱中音频声音会响起来,警告你失速即将发生。观察平视显示器左侧指示航速正下方的符号和数字来检查攻角大小,它是以单位表示的飞机的攻角。“主平视显示器中的符号”。

阻力

阻力是阻止飞机沿飞行方向运动的力。任何一个物体在流体(空气也是一种流体)中运动都会要产生摩擦力。在飞机向前运动,空气对机翼摩擦时,以及空气推向飞机表面引起压力积聚时,都会产生阻力。

产生的阻力是升力向后的分力。机翼产生的升力越大,阻力也就越大。在飞机的速度达到1马赫时,声波阻力也会产生。机翼前部产生的压力比后部大,这样就产生了向后的阻力。寄生阻力包括风力和各种非升力引起的阻力。

不管碰到哪些阻力,飞机的综合飞行特性决定于升力系数和阻力系数叠加。不同的攻角产生不同的升力和阻力。每一架飞机都有一个理想的攻角、推力和阻力组合,在不同航速下,产生的阻力种类也不同。

航速

飞机在大气中飞行时,空气从飞机表面上流过,气流将产生压力。在较高的高空上,空气比较稀薄,从飞机表面上流过的空气较少。通过测量气流的压力,F—15上的皮托管与计算机连机可计算航速。

由于大气的密度不同,计算出的在某一高度上以不变推力和攻角飞行的飞机的航速同另一架以相同椎力和攻角在不同高度上飞行的飞机航速有差别。因此,飞机有指示航速(根据当前空气密度和高度计算出的视航速)和实际航速(根据空气密度和高度变化修正的航速)。

例如,假设你在一架实际航速为350节在5000英尺高度上飞行的飞机中,第二架飞机以同样的实际航速在30000英尺高度上飞行。由于第二架飞机在更高的高度上(空气比较稀薄)飞行,两架飞机上的皮托管测出的指示航速不同。上面那架飞机测出的指示航速比下面那架飞机要小。如果你和另一个飞行员都想同时到达某一个地方,你们二人需要一个与高度无关而能够比较的读数,这个修正过的读数就是实际航速。

通过实际航速的比较,你和另一个飞行员可计算出,一架飞机飞行是否比另一架快。尽管指示航速不同,如果实际航速相同,那么你们可以同时到达目的地。

攻角和航速

虽然推力是决定航速的动力,但攻角对航速影响也很大。如果你想在某一标高上飞行,重要的要记住,通过调节油门来改变攻角,使飞机飞行高度固定。低速时(即起飞或降落时),攻角对航速影响最明显。

通常先用飞行摇杆选择攻角,再调节油门,一直到飞起来(在游戏中,当前指示航速以指示航速节(KIAS)或以节为单位的指示航速显示在平视显示器中,以及飞行状态指示页面的多用途显示器中)。

高度

飞机升空后,飞机到达某一高度。象表示航速一样,高度也有几种表示方法。指示高度(气压表测出的高度)和雷达高度是游戏中最重要的两种高度度量方法。在前上方控制器中,你可让雷达高度显示或不显示。

气压计高度给出了海拔高度(ASL)。雷达高度指示距飞行地面的高度(AGL)。高度增高,由于大气压低,引擎工作效率降低。随高度升高,大气变得稀薄。飞机的临界高度是飞机能够保持引擎正常功率飞行的高度。飞机以正常的效率飞行受到高度限制。在25000英尺高度上,飞机喷气引擎的功率只有海平面的一半。

G力

升力和飞机重量关系可以用“G”术语来叙述。1G等于在海平面上某一物体的重力。在海平面上飞行的飞机受到地球吸引的1G力的作用。

在快速转弯或突然加速时,最容易感到G力,它可以是正的9也可以是负的。在转弯将你推向椅子时,G力是正值,而拉作用时,G力是负值。在高G表演中,你的心脏应该工作得快些,将血压向远离拉的方向。

经很好训练的飞行员在有限时时间内约可承受9—10G的正G力,除可能引起隧道幻觉或头晕外,没有别的感觉。血向躯干下部和腿部集中,而不向脑部集中。视觉开始发生“视灰”,最后发生“视黑”。在飞机被拉起很大的负G力时,会产生类似的所谓的“视红”条件,即血集中到躯干的上部,眼部血管膨胀,这将引起你的视野变红。通常,在以3G或3G以上加速度飞行几秒钟后就会发生以上现象。

F15E StrikeEagle具有比一般飞行员能承的G力要大得多的高级飞机外壳。在游戏中准确地模拟了“视红”和“视黑”效果。因此,你应该借助于平视显示器注意当前的G值水平。如果你超过可用的G值极限,那么音频警告就会响起来。

飞行包线

飞机升空是飞机的航速、高度和攻角作用的结果。这三个因素共同使飞机飞行,在谈论飞机做机动动作时,也应该同时考虑这三个因素。用飞机。的飞行包线图来描述它的极限。F15 StrikeEagle的飞行包线如图所示。

竖轴为飞行高度,水平轴为以马赫数表示的航速。图中画出的曲线是1G时的包线极限范围。它是F—15E战机操作极限的简单描述。当武器装备不同时,由于飞机的重量和阻力不同,飞行包线也有所变化。

绝对极限

攻角。攻角是飞行包线中最重要的考虑因素之一。无论飞机有什么样的高度、负载和航速,但攻角是一个极限因素。通常,F15E战机安全飞行的攻角极限是30个单位。最大升力对应的攻角是17个单位。如果攻角太陡,即倾角太大,座舱中900赫兹的声音会响起来。

在飞行包线中,上升的实线表示亚声速航速时可用最大升力。在曲线的上部,飞机会产生抖动和其它气流的扰动。

在游戏中,当前攻角读数在乎视显示器左侧指示航速正下方显示出来。

航速。曲线右部分表示了在不同高度下F—15E战机的最大航速。高度越高,由于空气稀薄,产生的阻力小,所以航速越高。超过包线航速边缘,飞机可能发生结构损坏。

F15E战机的航速极限约为800节,马赫极限为2.5。随着武器和燃料装载量的不同,这个极限值稍有变化。

马赫数。曲线右上部位表示最大马赫速度极限。值得注意的是,飞机在图形右部阴影区域中只能飞行有限的时间。飞机在长于这个时间极限内仍保持2.5马赫航速飞行,就会引起结构过热。

推力。曲线平顶部分表示飞机在某一水平飞行航线上最大推力所能获得的最大航速。在爬高时会降低航速,如果攻角太大,飞机的高度又要损失,又问到飞行包线中。

G力。飞机能经受几个G力作用几十秒钟,虽然,部分与装载的武器和燃料量多少有关。该实例中的包线是1G力给出的飞行包线。如果经受更大的G力作用,包线形状会变化。飞机可经受的最大G值和当前G值读数均显示在平视显示器中。

民用机场分为哪几类?

根据机场飞行区使用的最大飞机的翼展和主起落架外轮外侧间的距离,从小到大分为A、B、C、D、E、F六个等级。4F级机场,指在标准条件下,可用跑道长度大于等于3600米,可用最大飞机的翼展在[65m,80m)区间,主起落架外轮外侧间距在14~16米区间的机场。4E级机场,指在标准条件下,可用跑道长度大于等于3000米小于3600米,可用最大飞机的翼展52~65米和主起落架外轮外侧间距在9~14米区间的机场。4D级机场,指在标准条件下,可用跑道长度大于等于2400米小于3000米,可用最大飞机的翼展36~52米和主起落架外轮外侧间距在9~14米区间的机场。4C级机场,指在标准条件下,可用跑道长度大于等于1800米小于2400米,可用最大飞机的翼展24~36米和主起落架外轮外侧间距在6~9米区间的机场。3C级机场,指在标准条件下,可用跑道长度大于等于1200米小于1800米,可用最大飞机同4C级机场。

民用机场按用途分为哪两类?

民用机场是供民用飞机起降、停放、维护、组织飞行保障活 动以及进行航空业务的场所。按用途分为运输机场 和专业机场两类。

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