CH11飞行原理简介

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1、CH11飛行原理簡介11-1前言關於飛行，Discovery頻道節目中，提到過一句非常貼切的形容詞：「飛機發展的速度可能比飛機本身的速度還要快」。在短短一個世紀中，飛行器的進步，可說超越了絕大多數人類的想像。不要說五十年的差距，在二十世紀中，任何一個十年的發展，其成果都可以叫人感到不可思議。回顧萊特兄弟的第一次飛行長度，甚至比一架波音747-400型客機的長度還要短；航空器的升限、速度、續航力、酬載能力，在在都展現了人類的高超工藝水準。但是即使是能在空中作出不可思議動作的蘇愷Su-27型戰機、或者是以驚人效率運送人員與貨物的波音747-400型機，其基本的原理，距離一

2、個世紀以前人類第一次正式踏入飛行的領域開始，可說完全相同。現今在世界上，可說有無數的飛機在世界的任一個角落發揮他的性能，為人類提供各式各樣的運送協助，每天都有超過百萬架次的航空器在世界各地起降，這些從大到小、從快到慢、從商用到軍用的航空器，其實都完全符合幾個簡單的力學原理與定律。接下來，從最基本的力平衡，一直到飛機性能的展現，希望我的這篇文章，能夠帶給許多想要了解這一領域學問的新手，一個深入淺出的引領。11-2飛機基本構造在認識基礎飛行原理之前，我們在這邊簡單的認識一下飛機的構造，以及各構造的功能，讓讀者在接下來的文章中，能比較有概念的吸收。參考下圖，我們來認識飛機。

3、1機身：用以籌載旅客、貨品的空間。為了本節中各構造功能的說明，我們在這邊定義飛機的X、Y、Z三軸，飛機的X軸就是機身中心軸，位於水平面上；Y軸則是在水平面上與機身中心垂直之軸；Z軸則是與XY平面（水平面）垂直之軸，也就是鉛直軸。2機翼：機翼是產生升力的來源，不同形式設計的機翼會帶來完全不同的空氣動力特性。3襟翼：襟翼簡單的說就是向延伸而出的機翼，以液壓連桿構造控制其收放，襟翼可以完全以上述控制連桿收藏於機翼之內（上圖中飛機之襟翼即為收起狀態），也可以放出增加機翼面積。以下狀況下，飛機需要襟翼的輔助：「飛機在起飛時希望在較低速度下即可獲得較大升力」、「飛機在降落階段希望

4、以較低的速度維持滯空能力」、「飛機在低空盤旋時，希望能在較低速度下獲得較好的操控能力」。多數襟翼設計於機翼之後端，需要的時候，向後延伸放出，另有一些機種設計有前緣襟翼，使用時朝前方延伸而出。不館前緣或後緣襟翼，作用都是增加機翼的有效面積。4副翼：副翼都是兩邊機翼分開作動，一邊翹起、另一邊的就下壓，副翼可以對飛機的X軸產生轉矩，這個轉矩可以驅使飛機以X軸為中心轉動，改變飛機的坡度（飛機以X軸為中心旋轉之角度）。當左側副翼往上、右側副翼往下轉動，左側副翼改變氣流往上，獲得往下的反作用力，右側副翼改變氣流往下，獲得往上的反作用力，這兩個力大小相等，方向相反，對飛機的作用總力

5、為0，稱為力偶（一對大小鄉等方向相反作用在不同點上的力），這個力偶對飛機的X軸提供轉動的力矩，在這個例子中，飛機將會以X軸為中心，逆時鐘轉動（從後方觀察）；反之，若是左側副翼往下轉動、右側副翼往上轉動，造成的力偶則是左側往上、右側往下，這個力偶造成的力矩可以推動飛機沿X軸順時鐘轉動。5水平安定面：水平安定面是用來穩定飛機的俯仰（飛機以Y軸為中心轉動的動作）狀態，沒有水平安面的飛機，將無法穩定的以固定角度直進。6升降舵：位置在水平安定面的後端，是一片可以上下改變角度的翼狀結構物，升降舵的作用為改變飛機的俯仰姿態。當升降舵的後端翹起，改變氣流往上，同時可以獲得往下的反作用

6、力，這個力以Y軸為中心，造成一個讓飛機抬頭的力矩，機頭因此抬高；反之，當升降舵後端下垂，則可以獲得讓飛機低頭的力矩。有些機種的設計上，以整片水平安定面同時作為升降舵，但是由於其提供的功用不同因此分別討論。7垂直安定面：垂直安定面是用來穩定飛機的偏航（飛機以Z軸為中心轉動的動作）狀態，沒有垂直安面的飛機，將無法穩定的以固定角度直進。8方向舵：位置在垂直安定面的後端，是一片可以左右改變角度的翼狀結構物，方向舵的作用為改變飛機的偏航角度。當方向舵的尾端向右轉動時，改變氣流往右會造成往左的反作用力，這個力對飛機的Z軸產生一個力矩，讓飛機沿Z軸做順時鐘轉動（從上方觀察），飛機的

7、機頭方向朝右方轉動；反之，當方向舵的尾端向左轉動，改變空氣往左，則可獲得往右的反作用力，造成的力矩推動飛機沿Z軸做逆時鐘轉動。9發動機：作用就是提供飛機往前的推力，是飛機的動力核心。發動機的推力方向朝向機頭，與飛機的X軸平行。值得特別注意的是，近代的大型客機的發動機推力都很大，發動機的位置，對於飛機來說是非常重要的，因為不同位置的發動機，產生的推力對飛機來說會產生不同的力矩，發動機推力在飛機重心水平線以下，推力會對飛機產生一個抬頭的力矩，反之，裝置在飛機重心水平線以上的發動機（MD-11型機的二號發動機），推力會對飛機產生低頭的力矩，因此，飛機在設計