通用航空｜一文详解固定翼飞机

资料转载来源于：轻航之家

人类最早期的固定翼飞机

所谓固定翼飞机是指飞机的机翼位置、后掠角等参数固定不变的飞机；相对现代一些超音速飞机，在以低速飞行时，为了得到较大的升力，机翼伸展较大（后掠角较小），在飞行中随飞机速度增大，后掠角可以改变加大，这就不再是固定翼飞机了，典型的是直升机，和旋翼机，没有固定的机翼；舰载飞机为了减少停放时占地面积，将机翼折叠；但飞行中机翼不能出现折叠动作的，或改变角度的，仍属于固定翼飞机。目前民航客机都属于固定翼飞机。国内外市场上的固定翼飞机模型多为单翼、双翼飞机。

1.简介

固定翼飞机或定翼机（Fixed-wing aeroplane），常简称为飞机（英文：aeroplane），是指由动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。当今世界的飞机，主要是固定翼飞机。

除了极少数特殊形式的飞机之外，大多数飞机都是由下面五个主要部分组成，即：机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。它们各有其独特的功用。

2.变形

在固定翼飞机家族中，还有一种后掠翼飞机，即机翼后掠角在飞行中可以改变的飞机，这类飞机也是属于固定翼飞机的一种。小展弦比大后掠机翼作为现代超音速飞机广泛采用的方案，这样的方法使得飞机在超音速飞行时受到的阻力较小，但劣势在于在低速时气动效率低，升力特性不好。用低速性能好的小后掠角的大展弦比机翼又会使超音速性能变坏。变后掠翼飞机通过机翼后掠角的变化可以解决高、低速性能要求的矛盾。飞机在起飞着陆和低速飞行时用较大的后掠角，这时机翼展弦比最大，因而具有较高的低速巡航效率和较大的起飞着陆升力。

3.特点

与其他交通工具相比，固定翼飞机具有许多优势

• 速度快。目前一些固定翼飞机巡航时速可达到900千米/小时左右。
• 机动性高。固定翼机飞行不受高山、河流、沙漠、海洋的阻隔，而且可根据客、货源数量随时增加班次。
• 安全舒适。根据国际民航组织的统计数据，民航平均每亿客公里的死亡人数为0.04人，是道路交通事故死亡人数的十分之一到百分之一，与铁路运输并列为最安全的交通方式。

然而，作为交通工具的固定翼飞机也有其自身的局限性：

• 价格昂贵。无论是固定翼机本身还是固定翼机所消耗的油料相对其他交通运输方式都高昂的多。
• 受天气情况影响。虽然现在航空技术已经能适应绝大多数气象条件，但是比较严重的风、雨、雪、雾等气象条件仍然会影响飞机的起降安全。
• 起降场地有限制。大多数固定翼飞机需要机场升降机，起飞和降落需要有一定长度的跑道支持。对起飞和降落的条件要求更高。虽然乘坐飞机每亿客公里的的死亡人数远低于其他常见的交通工具，但由于飞行事故的存活率低，所以给公众的心理感觉还是有一定危险的。

此外，虽然固定翼飞机不断提高燃油效率，但在飞行过程中每公斤燃油消耗时，就会排除三公斤的二氧化碳，并且气体直接排放到大气层中，对全球变暖的影响是要大于地面排放的。

4.机体结构

飞机的机体结构通常包括机翼、机身、尾翼和起落架组成。如果飞机的发动机不在机身内，则发动机短舱也属于机体结构的一部分。

机翼

机翼是飞机产生升力的部件，机翼的后缘具有可操纵的可移动面。靠外侧的称为副翼，用于控制飞机的滚动运动。内侧的为襟翼，用于增加起飞着陆阶段的升力。燃油箱通常安装在机翼内部，辅助油箱和武器等附加设备也可以安装在机翼下方。一些飞机发动机和起落架也安装在机翼下方。

机身

机身的主要功用是装载人员、货物、设备、燃料和武器等，也是飞机其他结构部件的安装基础，将尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。但飞翼机是个例外，它的机身被隐藏在其机翼的内部。

尾翼

尾翼是用来平衡、稳定和操纵飞机飞行姿态的部件，通常包括垂直尾翼（垂尾）和水平尾翼（平尾）两部分。垂直尾翼由固定的垂直安定面和安装在其后部的方向舵组成，水平尾翼由固定的水平安定面和安装在其后部的升降舵组成，一些型号的飞机升降舵由全动式水平尾翼代替。方向舵用于控制飞机的航向运动，升降舵用于控制飞机的俯仰运动。

起落架

起落架是用来支撑飞机停放、滑行、起飞和着陆滑跑的部件，由支柱、缓冲器、刹车装置、机轮和收放机构组成。陆上飞机的起落装置一般由减震支柱和机轮组成，此外还有专供水上飞机起降的带有浮筒装置的起落架和雪地起飞用的滑橇式起落架。

动力装置

飞机的动力装置的核心是航空发动机，其主要功能是用来产生拉力或推力，以克服空气相对运动产生的阻力使飞机前进。次要功能是为飞机上的电气设备提供电力，诸如空调设备等用气设备提供气源等。除发动机外，飞机的动力装置还包括一系列确保发动机正常运转的系统，如发动机燃油系统 发动机控制系统等。

现代飞机的动力装置一般为涡轮发动机（喷气发动机）和活塞发动机两种。应用较广泛的配置方式有四种：

• 航空活塞式发动机加螺旋桨推进器
• 涡轮喷射发动机
• 涡轮螺旋桨发动机
• 涡轮风扇发动机

随着航空技术的发展，火箭发动机、冲压发动机、原子能航空发动机、脉冲爆震发动机等，也有可能会逐渐被采用。

5.操纵装置

主条目：飞行操纵装置

现代固定翼机驾驶舱内可供驾驶员使用的固定翼机操纵装置（flight control system）通常包括：

操纵装置：主驾驶杆或驾驶盘和方向舵脚蹬。在某些采用电传操纵系统的固定翼机上，驾驶杆或驾驶盘已经被简化成位于驾驶员侧方的操纵杆（sidestick），也称为“侧杆”。

辅助操纵装置：襟翼手柄、配平按钮、减速板手柄等。

6.固定翼机

最大航速

最大航速是固定翼机最重要的性能之一。下列若干历史上的最大航速纪录：

• 1910年106千米/小时，飞行员：Leon Morane，法国，Bleriot XI
• 1913年204 千米/小时，飞行员：Maurice Prevost, 法国,Deperdussin
• 1923年417 千米/小时，飞行员：Harold J.Brow,美国,Curtiss R2C-1
• 1934年709 千米/小时，飞行员：Francesco Agello,意大利,Macchi MC.72（水上飞机，此项纪录保持至今）
• 1939年755 千米/小时，飞行员：Fritz Wendel,德国,梅塞施米特Me 209V1
• 1941年1004 千米/小时，飞行员：Heinrich Dittmar, 德国,梅塞施米特Me 163（火箭式歼击机）
• 1947年1127 千米/小时，飞行员：Charles "Chuck" Yeager, 美国,Bell X-1
• 1951年2028 千米/小时，飞行员：Bill Bridgeman, 美国,道格拉斯
• 1956年3058 千米/小时，飞行员：Frank Everest, 美国,Bell 52 X-2（火箭式）
• 1961年5798 千米/小时，飞行员：Robert White, 美国,北美航空，X-15（火箭式飞机）
• 1965年3750 千米/小时，飞行员：W.Daniel, 美国,洛克希德SR-71 黑鸟（喷气式飞机）
• 1966年7214 千米/小时，飞行员：William Joseph Knight, 美国,北美航空（火箭式飞机）
• 2004年11,200 千米/小时，无人驾驶，美国,波音X-43A（喷气式飞机）

最大航程

2004年6月28日，新加坡航空公司重新开通了新加坡和纽约纽瓦克机场之间的每日直飞航班，航班号为SQ21/SQ22，超过了之前的新加坡 - 洛杉矶航线。成为世界上最长的直飞商业航线。新加坡航空公司使用空中客车A340-500作为本条长途航班的客机。整个航程达到16600公里，飞行时间为18小时。

载重能力

• 目前，载重能力最好的是由前苏联安东诺夫设计局制造的An-225梦想运输机。离陆重量可超过600公吨，有效载荷重量为300公吨。
• 目前，可提供最多载客数的是2005年初发布的空中客车A380飞机，使用最高密度座椅时可同时装载853人飞行。

环球飞行

• 1924年，道格拉斯公司的“世界巡航号”（World Cruisers）固定翼飞机首次分段环绕世界飞行，这次飞行活动共持续175天，达到42400公里。
• 1986年由伯特·鲁坦设计的旅行者号由哥哥迪克·鲁坦和女飞行员珍娜·耶格尔驾驶，人类首次实现不间断、不空中加油的环球飞行。
• 1992年10月，一架“协和”号超音速客机，为了纪念哥伦布发现美洲新大陆500周年，用了32小时49分绕地球一周，创造了环球飞行的新纪录。

静音喷射机

2006年11月，麻省理工学院和英国剑桥大学的一个名为“静音喷射倡议”的项目研究小组将彻底改变客机的概念设计：未来的客机不仅是更省油。而且可以十分安静。这架“无声喷气式飞机”可搭载215名乘客，并可能在2030年前加入航空业。这架客机的噪音从机场外听起来，大约像洗衣机或其他家电的噪音。

随着技术的不断改进、创新、发展，固定翼飞机势必为大家带来更优秀的驾乘体验。