飛機構造與原理：圖解式飛航原理簡易入門小百科

第三節重於空氣的航空器

重於空氣的航空器的升力是由其自身與空氣相對運動產生的，航空器常見的有固定翼與旋轉翼二種，我們依序說明如下：

一、固定翼航空器

固定翼航空器大致可分為為滑翔機與飛機二大類，分別敘述如下：

（一）滑翔機

滑翔機的外觀示意圖如圖九所示，滑翔機是指不依靠動力裝置飛行的重於空氣的固定翼航空器，起飛後僅依靠空氣作用於其升力面上的反作用力進行自由飛行。一般來說滑翔機沒有動力裝置，但動力滑翔機則配備有小型輔助發動機用於自行起飛。但是發動機功用是要在滑翔飛行前用來獲得初始高度。

滑翔機主要依靠上升氣流進行持續飛行，否則就必須靠犧牲高度來維持飛行。在無風情況下，滑翔機在下滑飛行過程中依靠自身重力的分量獲得前進動力，這種損失高度的無動力下滑飛行稱為滑翔。在有上升氣流時，滑翔機可以藉此實現平飛或升高，我們稱這種飛行方式稱為翱翔。滑翔和翱翔是滑翔機的兩種基本飛行方式。

（二）飛機

由動力裝置產生前進推力，由固定機翼產生升力，在大氣層中飛行的重於空氣的航空器稱為飛機。無動力裝置的滑翔機、以旋翼作為主要升力來源的直升機以及在大氣層外飛行的航太飛機都不屬於飛機的範圍。

飛機按用途可分為民用飛機和軍用飛機兩大類。民用飛機則泛指一切非軍事用途的飛機，軍用飛機是按各種軍事用途設計的飛機，在此，我們就常見的飛機做一簡單的介紹。

1.旅客機

民用飛機則泛指一切非軍事用途的飛機，包括旅客機、貨機、公務機、農業機、體育運動機、救護機、試驗研究機等。其中旅客機、貨機和客貨兩用飛機又統稱為民用運輸機。現代運輸機具有快速、舒適、安全可靠的優點，並且不受複雜地形的影響，能在兩地之間完成最短距離的航行。

旅客機簡稱客機，又稱民航機，目前使用的民航機都採用後掠機翼，例如波音747（如圖十所示），它以巡航速度約0.85馬赫（音速）在大氣層飛行，但是不受到音障的影響，使旅客享受舒適、快速及安全的航程。

二十世紀，英法二國首次採用三角翼機翼以及細長流線型的細腰機身發展超音速客機（協和號客機，外觀圖如圖十一所示），但因耗油率過高、航程不足（無法跨越太平洋，只能勉強飛越大西洋），且所生的噪音超過管制標準，所以被30個國家限制使用，所以被迫停產。

2.戰鬥機

戰鬥機的主要任務是與敵方殲擊機進行空戰，奪取空中優勢（制空權），第二次世界大戰後噴氣式戰鬥機取替了活塞式殲擊機。至今噴氣式戰鬥機已經歷了四次更新換代。

第一代戰鬥均為次音速戰機主要靠機炮進行尾後攻擊，第二代戰機強調飛機的高空高速性能，主要依靠機炮和紅外格鬥導彈來實施攻擊。第三代戰機是二十世紀六○年代末發展的高機動性戰機。經過實戰表明，當時空戰仍以近距格鬥為主，作戰大都在中空、次音速範圍內做大機動飛行，以便達到有利戰位。因為大飛行速度和高飛行高度在近距格鬥中不能發揮作用，因此，高機動性則是空戰制勝的關鍵。這代飛機以中程半主動導彈和格鬥導彈為主要作戰武器，以低空突防為主，以便避開地面防空雷達及導彈攻擊。海灣戰爭中主要採用第三代戰機作戰（F-15，外觀圖如圖十二所示）。

第四代殲擊機是正在發展中的新一代殲擊機，其典型代表是美國的F-22空中優勢戰鬥機（外觀圖如圖十三所示），F-22的最大飛行高度與F-15相當，而最大飛行速度（Ma=2）反而比F-15低些。但F-22主要訴求的是超音速巡航能力、隱身能力、過失速機動、推力向量化、多目標跟蹤和攻擊能力等方面。

3.轟炸機

轟炸機是指從空中攜帶武器攻擊地面、水面或者是水下目標的軍用飛機。以體型重量來區分，有重型轟炸機、中型轟炸機與輕型轟炸機。這三種轟炸機的區分並沒有一定的標準，大致上，輕型轟炸機是單發動機為主，中型轟炸機是兩到三具發動機，重型轟炸機則是四具以上發動機的大型機體設計，圖十四為轟炸機的外觀示意圖。

4.預警指揮機

預警指揮機是用於搜索和監視空中或海上目標的活動，並能引導和指揮己方軍用飛機對其進行攻擊的飛機。從圖十五為美國的E-3A的外觀示意圖，它是在波音707-320B旅客機的基礎上改制而成的。該機的最大特徵就是在機背上馱著一個「大圓盤（遠距離大型搜索雷達旋轉天線罩）」，艙內裝有大脈衝多普勒雷達、敵我識別器、電腦、慣導系統和導航設備等電子設備，不僅可以偵測敵軍目標，更可以同時可引導一百架飛機對來襲目標進行攔截。

第三節重於空氣的航空器

重於空氣的航空器的升力是由其自身與空氣相對運動產生的，航空器常見的有固定翼與旋轉翼二種，我們依序說明如下：

一、固定翼航空器

固定翼航空器大致可分為為滑翔機與飛機二大類，分別敘述如下：

（一）滑翔機

滑翔機的外觀示意圖如圖九所示，滑翔機是指不依靠動力裝置飛行的重於空氣的固定翼航空器，起飛後僅依靠空氣作用於其升力面上的反作用力進行自由飛行。一般來說滑翔機沒有動力裝置，但動力滑翔機則配備有小型輔助發動機用於自行起飛。但是發動機功用是要在滑翔飛行前用來獲得初始高度。

滑翔機主要...

作者序

第一章　航空器發展史與飛行原理介紹
第一節　熱氣球和飛艇
一、第一架熱氣球的問世
二、飛艇的問世
第二節　世界上第一架飛機（活塞式飛機）的誕生
第三節　活塞式飛機限制和應用
第四節　噴氣飛機的問世
第五節　突破音障
第六節　越過熱障

第二章　常用飛機的類型與特點
第一節　航空器的定義與分類
一、航空器的定義
二、航空器的分類
第二節　輕於空氣的航空器
第三節　重於空氣的航空器
一、固定翼航空器
二、旋轉翼航空器

第三章　基本空氣動力學
第一節　氣流性質與理想氣體
一、壓力
二、密度
三、溫度
四、理想氣體
第二節　氣流特性
一、穩定性
二、壓縮性
三、黏滯性
第三節　柏努利定理
一、假設與定義
二、靜壓、動壓及全壓之定義
三、柏努利定理在航空界上的應用
第四節　質量守恆定理
一、假設與定義
二、質量守恆定理在航空界上的應用
第五節　牛頓三大定律
一、定義
二、牛頓三大定律在航空界上的應用

第四章　飛機的飛行環境
第一節　飛行環境的定義
第二節　對流層與同溫層的定義與特色
一、對流層與同溫層的溫度變化
二、對流層的定義與特色
三、對流層的分布
四、同溫層（平流層下層）的定義與特色
第三節　飛行大氣變化
一、標準大氣狀況
二、連續性與不可壓縮性的考量
三、飛機飛行環境的變化
第四節　飛機的飛行速度
一、音（聲）速的定義
二、馬赫數的定義
三、飛機飛行的速度區間

第五章　飛機的外形結構
第一節　飛機的基本結構
一、機翼
二、機身
三、尾翼
四、起落架
五、發動機
第二節　飛機的外形設計
一、用飛機機翼的外形來區分
二、用飛機尾翼的外形來區分
三、用飛機發動機的外形來區分

第六章　飛機的機翼與幾何參數
第一節　飛機機翼的主要構造
第二節　相對運動原理
第三節　機翼的形狀
一、機翼平面的幾何形狀
二、機翼翼型（翼剖面）的幾何形狀
第四節　機翼的攻角
一、攻角的定義
二、攻角的正負
第五節　俯仰角、航跡角與攻角的關係
一、俯仰角的定義
二、航跡角的定義
三、俯仰角、航跡角與攻角的關係
四、風座標與體座標的關係

第七章　機翼的升力與阻力
第一節　升力
一、機翼升力的形成
二、升力理論
三、升力係數與攻角的關係
四、失速速度的計算
五、對稱機翼和不對稱機翼升力係數與攻角的關係
六、不同展弦比的機翼升力係數與攻角之關係
七、襟翼
八、高升力機翼
九、增升裝置的種類
第二節　阻力
一、次音速飛行所產生的阻力
二、次音速飛行中寄生阻力及誘導阻力和速度之間的關係
三、震波阻力

第八章　飛機的平衡、穩定與操縱
第一節　飛機的運動
第二節　飛機的平衡
一、縱向平衡
二、橫向平衡
三、航向平衡
第三節　飛機的穩定性
一、穩定性的定義
二、靜態穩定
三、動態穩定
四、保持靜態穩定的方法
第四節　飛機的操縱性
一、飛機的操縱性與穩定性的關係
二、飛機的控制面
三、飛機在飛行狀態的操縱
四、飛機操縱的制動原理

第九章　飛機飛行的主要項目與儀表
第一節　飛機飛行的主要項目
一、飛機的起飛過程
二、飛機的巡航過程
三、飛機的盤旋運動
四、飛機的著陸過程
第二節　飛行儀表
一、空速表
二、氣壓高度表
三、升降速率表
四、全姿態指示器
五、大氣資料系統
第三節　飛行器自動控制
一、自動駕駛儀
二、自動著陸控制

第十章　飛行力學與飛機性能
第一節　基本飛行力學
一、牛頓三大運動定律
二、質點系統的運動方程式
三、運動方程式
四、在航空界上的應用
第二節　飛機基本性能
一、速度性能
二、高度性能
三、飛行距離
四、飛行包線
五、超音速飛行所引起的音爆現象

第十一章　機場管制與飛航安全
第一節　機場管制
一、機場的設置與功用
二、飛機起降必要設施
三、機場管制任務
四、機場起降模式（五邊進場）
五、靜電防護
六、外物損傷（F.O.D）防護
第二節　飛航安全

參考文獻

作者序

第一章　航空器發展史與飛行原理介紹
第一節　熱氣球和飛艇
一、第一架熱氣球的問世
二、飛艇的問世
第二節　世界上第一架飛機（活塞式飛機）的誕生
第三節　活塞式飛機限制和應用
第四節　噴氣飛機的問世
第五節　突破音障
第六節　越過熱障

第二章　常用飛機的類型與特點
第一節　航空器的定義與分類
一、航空器的定義
二、航空器的分類
第二節　輕於空氣的航空器
第三節　重於空氣的航空器
一、固定翼航空器
二、旋轉翼航空器

第三章　基本空氣動力學
第一節　氣流性質與理想氣體
一、壓力
二、密度...