1樓：石華鋒
要了解飛機的飛行原理就必須先知道飛機的組成以及功用，飛機的升力是如何產生的等問題。這些問題將分成幾個部分簡要講解。
一、飛行的主要組成部分及功用
到目前為止，除了少數特殊形式的飛機外，大多數飛機都由機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置五個主要部分組成：
1. 機翼——機翼的主要功用是產生升力，以支援飛機在空中飛行，同時也起到一定的穩定和操作作用。在機翼上一般安裝有副翼和襟翼，操縱副翼可使飛機滾轉，放下襟翼可使升力增大。
機翼上還可安裝發動機、起落架和油箱等。不同用途的飛機其機翼形狀、大小也各有不同。
2. 機身——機身的主要功用是裝載乘員、旅客、**、貨物和各種裝置，將飛機的其他部件如：機翼、尾翼及發動機等連線成一個整體。
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動的升降舵組成，有的高速飛機將水平安定面和升降舵合為一體成為全動平尾。
垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可動的方向舵。尾翼的作用是操縱飛機俯仰和偏轉，保證飛機能平穩飛行。
4.起落裝置——飛機的起落架大都由減震支柱和機輪組成，作用是起飛、著陸滑跑，地面滑行和停放時支撐飛機。
5.動力裝置——動力裝置主要用來產生拉力和推力，使飛機前進。其次還可為飛機上的其他用電裝置提供電源等。
現在飛機動力裝置應用較廣泛的有：航空活塞式發動機加螺旋槳推進器、渦輪噴氣發動機、渦輪螺旋槳發動機和渦輪風扇發動機。除了發動機本身，動力裝置還包括一系列保證發動機正常工作的系統。
飛機上除了這五個主要部分外，根據飛機操作和執行任務的需要，還裝有各種儀表、通訊裝置、領航裝置、安全裝置等其他裝置。
二、飛機的升力和阻力
飛機是重於空氣的飛行器，當飛機飛行在空中，就會產生作用於飛機的空氣動力，飛機就是靠空氣動力升空飛行的。在瞭解飛機升力和阻力的產生之前，我們還要認識空氣流動的特性，即空氣流動的基本規律。流動的空氣就是氣流，一種流體，這裡我們要引用兩個流體定理：
連續性定理和伯努利定理
流體的連續性定理：當流體連續不斷而穩定地流過一個粗細不等的管道時，由於管道中任何一部分的流體都不能中斷或擠壓起來，因此在同一時間內，流進任一切面的流體的質量和從另一切面流出的流體質量是相等的。
連續性定理闡述了流體在流動中流速和管道切面之間的關係。流體在流動中，不僅流速和管道切面相互聯絡，而且流速和壓力之間也相互聯絡。伯努利定理就是要闡述流體流動在流動中流速和壓力之間的關係。
伯努利定理基本內容：流體在一個管道中流動時，流速大的地方壓力小，流速小的地方壓力大。
飛機的升力絕大部分是由機翼產生，尾翼通常產生負升力，飛機其他部分產生的升力很小，一般不考慮。從上圖我們可以看到：空氣流到機翼前緣，分成上、下兩股氣流，分別沿機翼上、下表面流過，在機翼後緣重新匯合向後流去。
機翼上表面比較凸出，流管較細，說明流速加快，壓力降低。而機翼下表面，氣流受阻擋作用，流管變粗，流速減慢，壓力增大。這裡我們就引用到了上述兩個定理。
於是機翼上、下表面出現了壓力差，垂直於相對氣流方向的壓力差的總和就是機翼的升力。這樣重於空氣的飛機藉助機翼上獲得的升力克服自身因地球引力形成的重力，從而翱翔在藍天上了。
機翼升力的產生主要靠上表面吸力的作用，而不是靠下表面正壓力的作用，一般機翼上表面形成的吸力佔總升力的60-80％左右，下表面的正壓形成的升力只佔總升力的20-40％左右。
飛機飛行在空氣中會有各種阻力，阻力是與飛機運動方向相反的空氣動力，它阻礙飛機的前進，這裡我們也需要對它有所瞭解。按阻力產生的原因可分為摩擦阻力、壓差阻力、誘導阻力和干擾阻力。
1.摩擦阻力——空氣的物理特性之一就是粘性。當空氣流過飛機表面時，由於粘性，空氣同飛機表面發生摩擦，產生一個阻止飛機前進的力，這個力就是摩擦阻力。
摩擦阻力的大小，決定於空氣的粘性，飛機的表面狀況，以及同空氣相接觸的飛機表面積。空氣粘性越大、飛機表面越粗糙、飛機表面積越大，摩擦阻力就越大。
2.壓差阻力——人在逆風中行走，會感到阻力的作用，這就是一種壓差阻力。這種由前後壓力差形成的阻力叫壓差阻力。飛機的機身、尾翼等部件都會產生壓差阻力。
3.誘導阻力——升力產生的同時還對飛機附加了一種阻力。這種因產生升力而誘匯出來的阻力稱為誘導阻力，是飛機為產生升力而付出的一種「代價」。其產生的過程較複雜這裡就不在詳訴。
4.干擾阻力——它是飛機各部分之間因氣流相互干擾而產生的一種額外阻力。這種阻力容易產生在機身和機翼、機身和尾翼、機翼和發動機短艙、機翼和副油箱之間。
以上四種阻力是對低速飛機而言，至於高速飛機，除了也有這些阻力外，還會產生波阻等其他阻力。
三、影響升力和阻力的因素
升力和阻力是飛機在空氣之間的相對運動中（相對氣流）中產生的。影響升力和阻力的基本因素有：機翼在氣流中的相對位置（迎角）、氣流的速度和空氣密度以及飛機本身的特點（飛機表面質量、機翼形狀、機翼面積、是否使用襟翼和前緣翼縫是否張開等）。
1.迎角對升力和阻力的影響——相對氣流方向與翼弦所夾的角度叫迎角。在飛行速度等其它條件相同的情況下，得到最大升力的迎角，叫做臨界迎角。
在小於臨界迎角範圍內增大迎角，升力增大：超過臨界臨界迎角後，再增大迎角，升力反而減小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：
超過臨界迎角，阻力急劇增大。
2.飛行速度和空氣密度對升力阻力的影響——飛行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力與飛行速度的平方成正比例，即速度增大到原來的兩倍，升力和阻力增大到原來的四倍：
速度增大到原來的三倍，勝利和阻力也會增大到原來的九倍。空氣密度大，空氣動力大，升力和阻力自然也大。空氣密度增大為原來的兩倍，升力和阻力也增大為原來的兩倍，即升力和阻力與空氣密度成正比例。
3，機翼面積，形狀和表面質量對升力、阻力的影響——機翼面積大，升力大，阻力也大。升力和阻力都與機翼面積的大小成正比例。機翼形狀對升力、阻力有很大影響，從機翼切面形狀的相對厚度、最大厚度位置、機翼平面形狀、襟翼和前緣翼縫的位置到機翼結冰都對升力、阻力影響較大。
還有飛機表面光滑與否對摩擦阻力也會有影響，飛機表面相對光滑，阻力相對也會較小，反之則大。
飛機能自由地飛行在空中，靠的是飛行員對飛機正確的操控。飛行員操作飛機，就是運用油門、杆、舵改變飛機的空氣動力和力矩，從而改變飛行狀態。為了解飛機的操作原理我們就需要知道飛機的平衡、安定性和操作性等相關知識。
下面從這三方面開始簡要講解飛機的飛行操作原理。
為了讓大家理解其中的術語，我們先介紹一些基礎知識：飛機的重心和飛機的座標軸。
飛機的重心：飛機的各部件燃料、乘員、貨物等重力之和是飛機的重力，飛機重力的著力點叫做飛機重心。
飛機的座標軸也叫機體軸是以機體為基準，通過飛機重心的三條相互垂直的座標軸。
飛機的平衡、安定性和操作性
（一）.飛機的平衡是指作用於飛機的各力之和為零，各力重心所構成的各力矩之和也為零。飛機處於平衡狀態時，飛機速度的大小和方向都保持不變，也不繞重心轉動。
飛機的平衡包括俯仰平衡、方向平衡和橫側平衡。
①飛機的俯仰平衡是指作用於飛機的各俯仰力矩之和為零。飛機取得平衡後，不繞縱軸轉動，迎角保持不變。作用於飛機的俯仰力矩很多，主要有：機翼力矩、水平尾翼力矩及拉力（推力）力矩。
影響俯仰平衡的因素：加減油門，收放襟翼、收放起落架和重心變化等。飛行中，影響飛機俯仰的因素是經常存在的。
為了保持飛機的俯仰平衡，飛行員可前後移動駕駛杆偏轉升降舵或使用調整片，產生操縱力矩，來保持力矩的平衡。
②飛機的方向平衡是作用於飛機的各偏轉力矩之和為零。飛機取得方向平衡後，不繞立軸轉動，側滑角不變或沒有側滑角。
影響飛機方向平衡的因素：飛機一邊機翼變形，左右兩翼阻力不等；多發動機飛機，左右兩邊發動機工作狀態不同，或者一邊發動機停車，從而產生不對稱拉力；螺旋槳發動機，油門改變，螺旋槳滑流引起的垂直尾翼力矩隨之改變。飛機的方向平衡受破壞時最有效的克服方法就是適當蹬舵或使用方向舵調整片，利用偏轉方向舵產生的方向操縱力矩來平衡使機頭偏轉的力矩，從而保持飛機的方向平衡。
③飛機的橫側平衡是作用於飛機的各滾轉力矩之和為零。飛機取得橫側平衡後，不繞縱軸滾轉，坡度不變或沒有坡度。作用於飛機的滾轉力矩，主要有兩翼升力對重心形成的力矩：
螺旋槳旋轉時的反作用力矩。
影響飛機的橫側平衡：飛機一邊機翼變形，兩翼升力不等；螺旋槳發動機，油門改變，螺旋槳反作用力矩隨之改變；重心左右移動（如兩翼油箱耗油量不等），兩翼升力作用點至重心的力臂改變，形成附加滾轉力矩。飛機的橫側平衡受破壞時，飛行員保持平衡最有效的方法就是適當左右壓駕駛杆或使用副翼調整片，利用偏轉副翼產生的橫側操縱力矩來平衡使飛機滾轉的力矩，以保持飛機的橫側平衡。
飛機的方向平衡和橫側平衡是相互聯絡、相互依賴的，方向平衡受到破壞，如不修正就會引起橫側平衡的破壞。
（二）.飛機的安定性就是飛行中，當飛機受微小擾動（如陣風、發動機工作不均衡、舵面的偶爾偏轉等）而偏離原來的平衡狀態，並在擾動消失後，不經飛行員操縱，飛機自動恢復原來平衡狀態的特性。飛機的安定性包括：
俯仰安定性、方向安定性和橫側安定性。
飛機安定性的的強弱，一般由擺動衰減時間、擺動幅度、擺動次數來衡量。當飛機受到擾動後，恢復原來平衡狀態時間越短，擺動幅度越小，擺動次數越少，飛機的安定性就越強。
飛機安定性的強弱，主要取決於飛機的重心位置、飛行速度、飛行高度和迎角的變化。
（三）.飛機除應有必要的安定性外，還應有良好的操作性，這樣才能保證飛行員有意識的飛行。
飛機的操作性是隻指飛機在飛行員操縱升降舵、方向舵和副翼下改變其飛行狀態的特性。操縱動作簡單、省力，飛機反應快，操作性就好，反之則不。飛機的操縱性同樣包括俯仰操縱性、方向操縱性和橫側操縱性。
①飛機的俯仰操縱性是飛行員操縱駕駛杆使升降舵偏轉之後，飛機繞橫軸轉動而改變迎角等飛行狀態的特性。在直線飛行中，飛行員向後拉駕駛杆，升降舵向上偏轉一個角度，在水平尾翼上產生向下的附升力，對飛機重心形成俯仰操作力矩，迫使機頭上仰，迎角增大。駕駛杆前後的每個位置對應著一個迎角或飛行速度。
飛行中，升降舵偏轉角越大，氣流動力越大，升降舵上的空氣動力也越大，從而樞軸力矩也越大，所需杆力（飛行員操縱駕駛杆所施加的力）也越大。在模擬飛行中，如果使用微軟的力回饋搖桿這種力可以體驗到。
②飛機的方向操縱性，就是在飛行員操縱方向舵後，飛機繞立軸偏轉而改變其側滑角等飛行特性。與俯仰角相似，在直線飛行中，每一個腳蹬位置，對應著一個側滑角，蹬右舵，飛機產生左側滑；蹬左舵，飛機產生右側滑。
方向舵偏轉後，同樣產生方向舵樞軸力矩，飛行員需要用力蹬舵才能保持方向舵偏轉角不變。方向舵偏轉角越大，氣動動壓越大，蹬舵力越大。
③飛機的橫側操縱性是指在飛行員操縱副翼後，飛機繞縱軸滾轉而改變滾轉角速度、坡度等飛行狀態的特性。比如：飛行員向左壓駕駛盤，右副翼下偏，右翼升力增大，左副翼上偏，左翼升力減小，兩翼升力之差，形成橫側操縱力矩，使飛機向左加速滾轉。
在橫側操縱中，駕駛盤左右轉動的每一個位置，都對應著一個滾轉角速度。駕駛盤左右轉動的角度越大，滾轉角速度越大。 如果飛行員要想保持一定的坡度，就必須在接近預定坡度時將盤迴到中立位置，消除橫側操縱力矩，在橫側阻轉力矩的阻止下，使滾轉角速度消失。
有時，飛行員甚至可以向飛機滾轉的反方向壓一點駕駛盤，迅速制止飛機滾轉，使飛機準確地達到預定飛行坡度。
飛機的操縱性不是一成不變的，它要受到許多因素的制約，影響飛機操縱性的因素有飛機重心位置的前後移動、飛行的速度、飛行高度、迎角等。
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