飛行原理與飛機空氣動力學概論

作者序

第一章 飛機的發展史
一、飛行原理的定義與重要
二、航空器的定義與分類
三、航空器的發展歷程
四、航空器的用途區分
五、常用飛機的構造特點
六、民用客機的使用要求
七、客機分類的標準
八、無人機的界定與演進
✈課後練習與思考

第二章 飛機的一般介紹
一、飛機的基本構造
二、飛機的外形設計
三、輔助動力裝置
四、飛機的主要系統
✈課後練習與思考

第三章 飛行環境的一般介紹
一、飛行環境的界定
二、對流層的範圍與特性
三、大氣的物理參數
四、黏性和雷諾數
五、國際標準大氣
六、飛機的飛行高度
七、航空氣象對飛航安全的影響
八、跡線、流線和煙線
✈課後練習與思考

第四章 基本的空氣動力學
一、基本概念介紹
二、氣流的基本特性
三、常用的基本方程
四、膨脹波與震波
五、超音速管流的加減速特性
✈課後練習與思考

第五章 飛機機翼的基礎認知
一、機翼的結構與組成
二、機翼的幾何外形與參數定義
三、翼型系列的命名方式
四、翼型攻角的概念
五、翼型表面的壓力分布
六、升力係數與阻力係數
七、機翼與機身的安裝角度與位置
✈課後練習與思考

第六章 機翼翼型的空氣動力
一、翼型的空氣動力與力矩
二、翼型的壓力中心與空氣動力中心
三、翼型升力的解釋方式
四、翼型的升力係數理論
五、翼型的升力係數曲線
六、翼型的大攻角失速
七、翼形阻力形成原因的描述
八、翼形的震波阻力
九、飛行馬赫數對翼型氣動力特性的影響
十、攻角和翼型表面狀況對波阻的影響
✈課後練習與思考

第七章 飛機飛行的氣動力特性
一、飛機飛行的總空氣動力
二、飛機飛行的升力
三、飛機飛行的阻力
四、飛機的升阻比曲線與極曲線
五、飛機的增升和增阻裝置
六、放下襟翼對飛機空氣動力特性的影響
✈課後練習與思考

第八章 飛機飛行的基礎認知
一、飛行任務的主要組成
二、機場的起降模式
三、飛行常用的三大座標
四、飛機飛行角度的定義
五、飛行速度的測量與修正
✈課後練習與思考

第九章 飛機的平衡、穩定與操縱
一、基本概念介紹
二、飛機的平衡
三、飛機飛行的穩定性
四、飛機靜態穩定問題的分類與設計
五、飛機飛行的動態穩定性問題的分類
六、飛機的操縱性
七、飛機的飛行操縱
八、有害偏航力矩
九、副翼反逆
✈課後練習與思考

第十章 現代噴氣式飛機的飛行性能
一、飛機性能分析的基本觀念
二、載荷係數
三、飛機基本飛行性能
四、飛行包線
五、飛機的續航性能
六、飛機的起飛與著陸性能
✈課後練習與思考

第十一章 後掠翼飛機的空氣動力特性
一、基本知識介紹
二、後掠翼在次音速速度區域對空氣動力特性的影響
三、後掠翼在穿音速區域空氣動力特性的影響
四、採用後掠翼機翼可能帶來的問題
五、後掠翼飛機延緩翼尖失速的措施
六、地面效應
✈課後練習與思考

第十二章 機場管制與飛航安全
一、機場的設置與功用
二、機場的組成
三、機場地面保障設備
四、機場管制任務
五、飛航安全管理
六、靜電安全防護
七、外物損傷防護
八、飛鳥撞擊防制
✈課後練習與思考

參考文獻

 

作者序

　　隨著科技的快速發展，航空工程的技術也跟著不斷的進步，無人機和低空經濟的興起，伴隨著AI人工智能理念的提出，為航空工程領域帶來了前所未有的變革，並逐步地融入了人類的日常生活。飛行原理與空氣動力學是航空工程領域的核心科學，前者是描述飛行器在空氣中飛行、運動與控制的基本原理，而後者則是以流體力學為基礎研究飛行原理所描述的現象。這兩者緊密相連，構成了航空科技進步的基礎，也是從事航空領域人員必須掌握的知識。根據萃思創新理論，惟有在掌握基礎知識的條件下，才能做不斷地創新、迎接變革與獲取先機。這也意味著對飛行原理和空氣動力學知識的深入理解是國家發展軍事、民生與航空領域人員在就業時不可或缺的必要條件。

　　中國在2022年所頒布的十四五航空教育工程計畫與相關文件中，明確顯示了其對中西部地區的高等教育發展，尤其是航空教育領域的高度重視。儘管這些地區的高等教育機構面臨著師資嚴重短缺、教師專業不足、教學紀律鬆散和教學管理不善等問題，嚴重影響了中國航空教育的成效與航空工業的發展。但不可否認的是，中國航空技術仍在持續進步，甚至可以說是發展迅速。相較之下，臺灣由於年金改革導致人才外流，加之航空教材的更新滯後，使得航空教育的推廣受到阻礙，進而影響了航空技術的進一步發展。

　　由於飛行原理與空氣動力學是航空領域的核心學科，也是發展低空經濟不可或缺的基礎知識，所以筆者在研究國內外有關飛行原理與空氣動力學的相關書籍後，結合自己的工作與教學經驗，採用專案管理學模組化方法，並結合AI人工智能輔助技術編寫了本書，旨在為航空專業的學生、從業人員，以及所有對航空工程和低空經濟感興趣的人士提供參考。同時根據實用性和理論的深淺程度。

　　本書得以出版，首先要感謝秀威資訊科技股份有限公司惠予支持、內人高瓊瑞女士在撰稿期間諸多的協助與鼓勵，以及編輯陳彥儒、邱意珺的細心編排。另外，在編寫的過程中，筆者參閱了許多其他作者的著作，在此一併表示謝意。鑒於個人的能力有限，書中難免存在著疏漏和不足之處，懇請各位讀者不吝賜教，給予批評與指正。