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固定翼飞机本文重定向自 固定翼飛機

大型固定翼飞机,从远到近分别是:
俄罗斯空军安-124“鲁斯兰”运输机苏联空军标志);
俄罗斯空军图-95轰炸机(苏联空军标志);
美国空军B-52“同温层堡垒”轰炸机
一架波音737客机是固定翼飞机的一个例子
三角形风筝的固定翼不是刚性的

固定翼飞机(英语:Fixed-wing aircraft),简称定翼机,是诸如飞行机航空器,其能够使用机翼飞行,该机翼产生由飞机的前向空速和机翼形状引起的升力。它是固定翼航空器的一种,也是最常见的一种,另一种固定翼航空器是滑翔机。飞机按照其使用的发动机类型又可被分为喷气飞机和螺旋桨飞机。固定翼飞机不同于旋翼飞机(旋翼飞机的机翼形成安装在旋转轴上的转子)和直升飞机(翼机的飞行方式与鸟类相似)不同。 固定翼飞机的机翼不一定是刚性的。 风筝,悬挂式滑翔机,可变后掠翼飞机和采用机翼变形的飞机都是固定翼飞机的例子。

固定翼飞机可以滑行,包括各种自由滑翔机和束缚的风筝,都可以利用移动的空气来获得高度。 从发动机获得前推力的动力固定翼飞机(飞机)包括动力滑翔伞,动力悬挂滑翔机和一些地面效应飞行器。大多数固定翼飞机都是由飞机上的飞行员驾驶的,但是有些飞机是经过专门设计的,可以无人值守,可以远程或自主(使用机载计算机)进行控制。

历史

1910年伦敦到曼彻斯特飞行比赛堡汉英语Louis Paulhan法尔曼-III英语Farman III双翼飞机

飞机是人类在20世纪所取得的最重大的科学技术成就之一,有人将它与电视电脑并列为20世纪对人类影响最大的三大发明。关于世界上最早的固定翼机到底是由谁发明各国尚存在争议,但较为普遍的观点是由美国人莱特兄弟发明。他们在1903年12月17日进行的飞行作为“第一次重于空气的航空器进行的受控的持续动力飞行”被国际航空联合会(FAI)所认可。

飞机作为交通工具的特点

美国航太总署阿姆斯特朗飞行研究中心英语Armstrong Flight Research Center的固定翼飞机,包括:
X-31矢量推力试验机英语Rockwell-MBB X-31
F-15短距离起降/高机动性实验机
SR-71“黑鸟”侦察机
F-106“三角标枪”战斗机
F-16XL战斗机2号原型机
X-38试验机
无线电遥控母机
X-36无尾高机动性试验机英语McDonnell Douglas X-36

和其他交通工具相比,固定翼机有很多优点:

  • 速度快。目前喷射客机的巡航时速在900千米/小时左右。
  • 机动性高。固定翼机飞行不受高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。

但是固定翼机作为交通工具也有自身的局限性:

  • 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。大部分固定翼机都需要机场升降,需要有较长的跑道供起降,对起降的条件要求比较苛刻。

另外,虽然固定翼机不断提升燃油效率,但是飞行时每消耗1千克燃油就会排放3千克二氧化碳,而且气体直接在大气层排放,对全球暖化的影响比地面排放还要大。

机体结构

一些大型飞机的比较:

飞机的机体结构通常包括机翼机身尾翼起落架。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,机翼后缘有可操纵的活动面,靠外侧的叫做副翼,用于控制飞机的滚转运动,靠内侧的则是襟翼,用于增加起飞着陆阶段的升力、着陆时阻力以及提供更大的上升、下降坡率。机翼内部通常安装油箱,机翼下面则可供挂载副油箱和武器等附加设备。有些飞机的发动机和起落架也被安装在机翼下方。

部分大型飞机翼面设有扰流板,飞行转向时可以立起,降低升力辅助转向,亦可在飞行或降落接地时立起减速。

机翼有各种形状,数目也有不同。在航空技术不发达的早期为了提供更大的升力,固定翼机以双翼机甚至多翼机为主,但现代飞机一般是单翼机。

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。方向舵用于小幅度控制及修正飞机的航向运动,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(航空发动机)

飞机的动力装置的核心是航空发动机,主要功能是用来产生拉力或推力克服与空气相对运动时产生的阻力使飞机前进。次要功能则是为飞机上的用电设备提供电力,为空调设备等用气设备提供气源等。飞机的动力装置除发动机外,还包括一系列保证发动机正常工作的系统,如引擎燃油系统、引擎控制系统等。

现代飞机的动力装置一般为涡轮引擎(喷射引擎)和往复式引擎两种。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;涡轮喷射引擎涡轮螺旋桨引擎涡轮扇引擎。随着航空技术的发展,火箭发动机、冲压引擎、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。

固定翼机的飞行操纵装置

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:

  • 主操纵装置: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。

随着电子技术的发展,飞行操纵装置的形式也发生了根本性的变化。在大型固定翼机中,传统的机械式操纵系统已逐渐地被更为先进的电传操纵系统所取代,计算机系统全面介入飞行操纵系统,驾驶员的操作已不再像是直接操纵固定翼机动作,而更像是给固定翼机下达运动指令。由于某些采用电传操纵系统的固定翼机取消了原有的驾驶杆或驾驶盘等装置而改为侧杆操纵,驾驶舱的空间显得比以往更加宽松,所以有些驾驶员称此类驾驶舱为“飞行办公室”。

有关固定翼机的记录

巡航时所产生的凝结尾
二战从船上弹射的水上飞机

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 209 V1
  • 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 Skyrocket
  • 1956年 3058 千米/小时,飞行员:Frank Everest, 美国, 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 X-15(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

新加坡航空曾于2004年到2013年间开通了全球最长不停站商业飞行的航线:SQ21:新加坡樟宜机场与美国新泽西纽瓦克机场之间的每日不停站直航航班。整个航程达到了16600千米,从新加坡飞到纽瓦克需时18小时,从纽瓦克飞到新加坡则需时18小时45分。当时使用A340-500执行这条航线,但由于A340是四引擎飞机,油耗太大,因此2013年油价上涨后,这条航线被迫在当年10月停飞。SQ21号班机的末班机也于2013年11月23日飞航,由编号为9V-SGE的A340-500执行。

其后全球距离最长的不停站航班将为由悉尼飞往达拉斯澳大利亚航空QF7/QF8班机(航程13804千米,飞航时间为16小时50分,最早由波音747-400ER执行,目前由空中客车A380-800执行),用时最长的不停站班机则是由约翰内斯堡飞往亚特兰大达美航空201号班机(用时16小时55分钟,波音777-200LR执行)

直到2018年的10月11日,新加坡航空重新开通了上述航线:新加坡樟宜机场与美国新泽西纽瓦克机场之间的每日不停站直航航班。这次新航改以双引擎的空客A350-900ULR客机飞行该航线,并保留了原来的航班号SQ21/SQ22

升限及实用升限

载重及载客能力

  • 目前载重能力最好的是前苏联安托诺夫设计局所制造的An-225梦想式运输机,离陆重量超过600公吨,酬载重量可达300公吨。
  • 目前载客人数最多的是2005年初发表的空中客车A380客机,采最高密度座位时可载853人。

环球飞行

静音飞机

2003年11月,美国麻省理工学院英国剑桥大学的研究团队,启动一项计划名为静音飞机计划,这将彻底改造客机的概念设计:未来的客机将不只是能更省油,而且还安静无声,一解机场附近居民饱受飞机起降噪音折磨之苦。这种“静音喷气机”可以运送215名乘客,并可能在2030年时加入航空界。这架客机的噪音从机场外听起来,像洗衣机或类似家电的噪音。

图集

相关条目


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