第一节初闻惊雷——认识飞机
1.“孤帆一片日边来”——透视飞机
“鲲鹏一日同风起，扶摇直上九万里”，飞机从发明到现在已走过了100年的光辉岁月。它不仅给我们的生活带来了方便快捷，还在很大程度上促进了社会和经济的长远发展。从知识的角度来看，大多数人对飞机的认识还只停留在表面的理解上，而对它的具体结构、特征、性能等方面却一知半解，甚至不知所以然。飞机究竟是什么？
它为我们的生活带来了什么？这一切我们还得从它的细部特征说起。
飞机是指具有机翼和一具或多具发动机，由动力装置产生前进推力，由固定机翼产生升力，能在大气中飞行的重于空气的航空器。
飞机具有两个最基本的特征：①飞机自身的密度比空气大，并且它是由动力驱动前进；②飞机有固定的机翼，机翼提供升力使飞机翱翔于天空。
需要指出的是，不具备以上特征的航空器不能称它为飞机。因为这两个条件相辅相成，缺一不可。假如一个飞行器的密度小于空气，它就只能算作是气球或飞艇一类；如果一个飞行器没有动力装置，只是在空中滑翔，它也只能被称为是滑翔机；倘若飞行器的机翼不固定，靠机翼旋转产生升力，它就是直升机或旋翼机。
准确地说：飞机是有动力驱动的有固定机翼的而且重于空气的航空器。
有时候，我们经常可以见到或听到一些关于“固定翼航空器”、“固定翼飞机”之类的说法，实际上它们所指的都是飞机，同时这些名词的叫法也都准确。因为“固定翼航空器”包括飞机和滑翔机，而“固定翼飞机”则是一个重复的称呼，“飞机”本身就已经包含了固定翼的内容。更常听到很多人说“直升飞机”，这很不妥当。
直升机是使用旋翼提供升力的，它和飞机属于完全不同的航空器类型。
2.“一览众山小”——飞机的构成
飞机从诞生发展到今天，研制成功的型号五花八门，总数近1200种以上。各个时期、各种用途的飞机大小、样式、应用，差别都很大。但是，万变不离其宗，大多数飞机的基本构成还是一致的，都主要是由机身、动力装置、机翼、尾翼、起落装置、操纵系统和机载设备组成。
（1）机身
机身是飞机的主体，用于连接其他部件并容纳乘员、货物、设备等。虽然大多数飞机都有一个机身，但它并不是飞机必不可少的部件。早期的飞机常常用金属骨架将各部件连接在一起，现代超轻型飞机和一些滑翔机也是如此。
还有一种特殊的飞翼式飞机也没有机身，整个飞机看起来就是一副大机翼，人员、货物、燃油等全部隐藏在机翼内。
（2）动力装置
动力装置主要用来产生拉力或推力，使飞机前进。它还可以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。
动力装置是飞机起飞和飞行必需的推进系统。它往往包括动力装置本身和动力转换装置。对于螺旋桨式飞机，动力装置是活塞式或涡轮螺旋桨发动机，动力转换装置是螺旋桨。前者产生驱动力矩，后者通过旋转产生气动推力或拉力。对于喷气式飞机，动力装置是产生高温高压气体的喷气发动机，动力转换装置是喷管，高速喷射气流产生的反作用力推动飞机前进。
现代飞机的动力装置主要包括涡轮发动机和活塞发动机两种，应用较广泛的动力装置有4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。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，如燃油供应系统等。
（3）机翼
机翼的主要功用是为飞机提供升力，以支持飞机在空中飞行，也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚转；放下襟翼能使机翼升力系数增大。另外，机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。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，飞机以双翼机甚至多翼机为主，但现代飞机一般是单翼机。
机翼内部还往往用来贮存燃油、放置起落架，机翼外部还可外挂副油箱及进攻型武器。
（4）尾翼
尾翼包括水平尾翼（平尾）和垂直尾翼（垂尾）。
水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成（某些型号的民用机和军用机整个平尾都是可动的控制面，没有专门的升降舵）。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转，以及保证飞机能平稳地飞行。
尾翼是飞机保持稳定和实现操纵的部件，通常在飞机的尾部。
尾翼分水平尾翼和垂直尾翼两部分，由于它们是起稳定作用的，所以又称安定面。有的飞机尾翼呈V字型，称V型尾翼，没有水平与垂直尾翼之分，但同时具有二者的功能。有的飞机特别是三角翼飞机，只有垂直尾翼而没有水平尾翼。
水平尾翼主要用于飞机的纵向稳定（俯仰稳定）。在有的飞机上，水平尾翼不是安装在飞机尾部，而是位于前部。这种尾翼称为前翼或鸭翼。垂直尾翼安装在水平翼的中部，用于飞机的方向稳定，它的剖面形状是对称的。高速飞机为了能产生足够大的航向稳定性，需要大面积垂直尾翼，但考虑到强度等因素，往往采用两个同样的垂直尾翼，有的大型飞机甚至还有3个或3个以上垂直尾翼。
（5）起落装置
起落装置又称起落架，是用来支撑飞机并使它能在地面和其他水平面起落和停放。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。它是用于起飞与着陆滑跑、地面滑行和停放时支撑飞机。
飞机的起落架就是飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时用于支撑飞机重力，承受相应载荷的装置。简单地说，起落架有一点像汽车的车轮，但比汽车的车轮复杂得多，而且强度也大得多，它能够消耗和吸收飞机在着陆时的撞击能量。现代军用飞机、大型运输机的起落架都是可以收放的，飞行过程中起落架收入机身或机翼内，可大大降低阻力。由于收放机构会增加重量和复杂性，轻小型飞机的起落架则多采用不可收放式。
（6）操纵装置
操纵装置主要由驾驶杆、舵（脚蹬）、助力装置、传动装置和各舵面组成。
现代飞机驾驶舱内可供驾驶员使用的飞行操纵装置通常包括：
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飞机上，驾驶杆或驾驶盘已经被简化成位于驾驶员侧方的操纵杆。
辅助操纵装置：襟翼手柄、配平按钮、减速板手柄。在飞行中，飞行员操纵杆、舵，通过助力和传动装置使副翼和方向舵变化一定的角度，以改变飞行状态。飞行员向后拉杆时，升降舵向上偏转，飞机上仰；前推驾驶杆时，升降舵向下偏转，飞机向下俯冲；向左压驾驶杆时，飞机向左倾斜；向右压驾驶杆时，飞机向右倾斜。左操纵脚蹬向前、右操纵脚蹬向后时，方向舵左转，飞机向左转弯；反之，飞机向右转弯。
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。在大型飞机中，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飞机动作，而更像是给飞机下达运动指令。由于某些采用电传操纵系统的飞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，所以有些驾驶员称这类驾驶舱为“飞行办公室”。
（7）机载设备
机载设备是飞机完成特种任务或保障正常飞行的各种设备。机载设备一般包括飞行仪表、通信、导航、环境控制、生命保障、能源供给等设备，这些设备可以根据要求进行选装。飞机还装有与特定任务有关的特种机载设备，如战斗机的雷达、电子战、导弹、火炮及火力控制系统；侦察机的各种侦察设备；旅客机的各种服务装置等。
3.嫡系旁亲——飞机的分类
随着航空事业的蓬勃发展，飞机已发展成为一个庞大的“家族”，可谓名目繁多，类型庞杂。不同机型也有不同的分类方法。
（1）按外形布局分类
这种分类方式可将飞机按机翼、尾翼、起落架划分为3大类。
①在机翼类里，按机翼的数目，它可分为单翼机、双翼机和多翼机。
单翼机是仅有一个主机翼的飞机，它是现代飞机的主要型式。按是否带有撑杆，单翼机可分为带撑杆的单翼机和不带撑杆的张臂式单翼机。其中应用最广泛的是张臂式单翼机。张臂式单翼机通常简称为单翼机。
按机翼相对于机身上下位置的不同，张臂式单翼机又可分为上单翼飞机、中单翼飞机和下单翼飞机。
由于双翼机和多翼机在航空发展的初期很常见，目前除少数农用和体育用飞机采用双翼外，各种飞机几乎都是单翼机，所以，在介绍机翼类飞机时仅指单翼机。
上单翼飞机具有向下视界广阔，干扰阻力小的优点。但现代大型运输机由于机身很宽，起落架可安装在机身下部，起落架高、不易收放的缺点可以避免。如俄罗斯的伊尔-76，乌克兰的安-124，美国的C-130、C-5等，都是上单翼飞机。
中单翼飞机的气动阻力最小，起落架也比上单翼飞机低。机翼直接穿过机身中部，结构受力形式好，便于采用翼身融合体结构。
因此，现代战斗机多为中单翼飞机，如F-16、苏-27等。缺点是机翼结构穿过机身中部影响机身空间的利用。
下单翼飞机的最大优点是起落架短、重量轻，易于收放，迫降时易于保证旅客安全。很多旅客机，如美国的波音747、苏联的图-154等，都是下单翼飞机。缺点是气动阻力大。
双座单翼机-“蜜蜂”3号超轻型飞机，该机具有半封闭式座舱，撑杆支持的上单翼、正常式尾翼、前三点固定式起落架和三轴操纵系统。这种飞机主要应用于农业灭虫、森林防护、空中摄影、航空运动等方面。
1989年9月，3架“蜜蜂”3号型飞机成功地进行了万里飞行。
从中国西部的乌鲁木齐飞到东部的哈尔滨，沿路飞跃天山、戈壁沙漠、黄河峡谷、内蒙古高原、河北山地、东北平原，经受了各种地形复杂气象条件的考验，行程5100千米，全部安全到达终点。超轻型飞机长距离编队飞行，在世界上还是首次。
②按机翼平面形状，飞机可分为平直翼飞机、梯形翼飞机、后掠翼飞机、三角翼飞机、变后掠翼飞机、前掠翼飞机、飞翼式飞机。
平直翼飞机的左右两只机翼的前后缘平齐，像是一个整体，这种飞机不利于高速飞行。目前轻小型的农用飞机和通用飞机多采用这种布局。平直机翼飞机的典型就是美国的A-10攻击机，这种翼型的飞机飞行速度受限制，但是转弯半径小，航程比较大。
梯形翼飞机的机翼呈梯形，机翼较短，目前采用不多。梯形翼有点像三角翼，不同的是把翼尖切掉了，就成了梯形翼，较为典型的就是美国的几款主力战机，有F-15、F-16、F-18，最新的F-22和F-35也是梯形翼。
后掠翼飞机的机翼前后缘都向后倾斜，这种布局有利于高速飞行，能推迟激波到来并减少激波阻力。目前战斗机、轰炸机和大型民航机几乎都采用后掠翼飞机。采用后掠翼的飞机最典型的代表就是国产的歼-6、强-5，这类飞机着重强调的应是其在中低空状态下飞行时的性能。
后掠翼飞机的设想是20世纪30年代末开始提出的，主要是为了克服因接近音速飞行而急剧增大的空气阻力，突破“音障”，随后，出现大量的军用后掠翼飞机。如美国的F-100战斗机、B-52战略轰炸机；苏联的米格-19歼击机、图-16远程轰炸机；中国的歼-5型歼击机。
三角翼飞机是机翼前缘后掠、后缘平直呈三角形平面形状的飞机，它是后掠翼的变种，也有利于高速飞行。现代三角翼飞机机翼的前缘后掠角一般较大而展弦比较小，临界马赫数较大，在作超音速飞行时，机翼容易处在机头马赫锥内，跨音速和超音速飞行的激波阻力较小而气动效率较高。三角翼飞机机翼根梢比大，具有较好的刚度和强度，翼面压力中心靠近翼根部，弯矩较小，可以减轻机翼的结构重量。由于机翼根部翼弦很长，在机翼相对厚度一定的条件下，翼根部分的绝对厚度较大，对于起落架舱和机翼油箱的设计也带来有利条件。这些优点使许多超音速飞机采用三角翼飞机布局形式。三角翼飞机着名的有幻影-2000、歼-10、阵风、台风战斗机。
传统三角翼飞机的主要问题是，机翼大后掠角小展弦比使飞机亚音速飞行的诱导阻力较大，飞机的亚音速巡航性能、中低空机动能力和起飞着陆性能较差。
三角翼飞机有的有平尾，如中国的歼-8，苏联的米格-21、苏-15歼击机等；有的无平尾，如法国的“幻影”Ⅲ战斗机和“协和”式超音速客机等。
随着科学技术的发展，一些现代三角翼飞机采用放宽静稳定度技术以减小配平阻力，在机翼前缘采用前缘襟翼以减小起飞、着陆速度和滑跑距离，改善三角翼飞机的性能，如法国的单发超音速轻型战斗机“幻影”-2000。
