以下文章引用自飛行教室網頁，原始網頁聯結如下，特此致謝
http://wais.ee.kuas.edu.tw/energywo...99%E5%AE%A4.htm
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關於飛機的三個轉軸
世界上的飛機那麼多種, 可是所有的飛機都繞著三個軸轉: 縱軸(longitudinal axis, 也就是從機鼻到機尾的方向), 垂直軸(vertical axis), 橫軸(lateral axis, 機翼方向-斜翼機例外). 繞著這三個軸的動作分別由三個主要的控制面所控制: 副翼(Ailerons), 方向舵(Rudder), 還有水平尾翼(Elevator). 駕駛員可以利用副翼使飛機繞縱軸做滾轉(roll), 方向舵控制沿垂直軸的偏航(yaw), 而水平舵則可改變飛機的俯仰角(pitch). 這三個軸相交於飛機重心位置(參考: 飛機的重心)。
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飛行中所受的四個力
升力、重力、推力、和阻力是飛機在飛行中所受的四個力。這些力是成對出現的，升力(也就是飛機所有向上的力, 稍後會有介紹)對重力, 推力對阻力。當飛機穩定飛行(Steady-state)的時候(也就是維持一定高度和一定速度), 這些力是互相平衡的。通常我們可以假設這四個力是都通過重心(center of gravity (CG))。以下就針對這四個力再作更進一步的解釋..
升力(Lift)
飛機會飛是由於升力, 大部分的飛機升力來源都是機翼(所以大部分的飛機都有翅膀 ^_^)。機翼對迎面而來的空氣的角度就叫做"攻角"(angle of attack (AOA)), 當攻角越來越大時, 升力也會隨著增加。 另一方面, 當飛行速度增加時升力也會增加, 所以, 當我們想要保持一定高度, 而飛行速度要提高時, 就得降低攻角...反過來說, 當飛機減速時(例如:要降落), 則要提高攻角來達到整體足夠的升力。但是飛機速度降低時, 常有失速的危險, 這在後面會提到。重力(Weight)
飛機受到地球萬有引力的吸引, 所以飛機有重量(...廢話)。 但, 我們可以假設飛機重量永遠不變嗎? NO! 至少飛機的油用掉了就不會回來了。但是另外更為值得一提的是飛機在天上所承受的負荷(load fact), 我們稱為"g 力"。
例如我們在天空的某一高度傾斜一角度做一個2個g的轉彎, 如果飛機原本在地面測是2,000 lb (907 kg), 那麼這時候在空中實際上相當於 2000X2 = 4,000 lb (1,814 kg)的重量, 當然, 這時的機翼還有機上所有結構所受到的力都是一樣道理的增加, 而非原本的重量。
推力(Thrust)
推力是由飛機上的引擎所提供, 至於引擎型式則有很多種類。在飛機穩定飛行(Steady-state)時, 推力等於阻力。如果我們維持一定高度加強推力, 則飛機就會加速(有點像是飆車...)。當然這時候阻力也會相對的提高, 而最後推力與阻力又會達到平衡。
阻力(Drag)
飛機受到兩種阻力作用: 一是寄生阻力(Parasite drag), 這種阻力是空氣與飛機的起落架、支柱、天線...等等所產生的阻力。與速度的平方成正比。另外一種就是誘導阻力(Induced drag), 它是由於機翼上下表面的壓力差所產生的。尤其是如上面提到的, 當飛機進場降落時, 由於速度降低為維持升力, 飛機機翼必須保持高攻角, 於是氣流就產生紊流, 形成強大的阻力。
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機翼的功用
如同前面提到, 機翼是飛機升力的來源, 雖然機翼的形態各式各樣都有,但是所有機翼產生升力的原理都是一樣的。當空氣流過機翼時, 因為機翼剖面的關係會使得機翼上方的氣流流速大於下方的氣流。根據伯努利定率(Bernoulli's principle), 流速越大相對的壓力越小, 所以機翼的下方壓力大於上方, 形成向上的力, 即升力。BACK TO TOP
什麼是失速?
"失速"是一個空氣動力現象, 當機翼達到某一臨界攻角時即會發生失速。前面提過, 當攻角增加時機翼的升力也會隨著增加, 但是當攻角太大時, 氣流開始自機翼表面產生分離。這時的攻角就叫做臨界攻角, 也是最大的升力點, 如果攻角繼續增加, 則升力會急降, 即所謂的失速。而失速之所以危險就是因為如果一不小心進入了失速的狀況時, 飛機將會進入"失控"的狀態。飛機在起降時最為危險, 就是因為這時候飛機如果失速...
每種機翼都有不同的臨界攻角, 一般而言這個角度約15度。在這特別提醒: 攻角的定義是"機翼對迎面而來的氣流的角度", 很多人剛開始都會把這個角度誤以為是機鼻向上的角度。
警告訊號(Warning Signs)
通常飛機如果要失速前都會有預兆, 飛機會輕微震動, 這是因為機翼產生的紊亂氣流打在尾翼上造成的。另外, 我們也可以裝置警告器來提醒駕駛。
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飛機的重心
相信大家對重心都不模糊吧?! 把任何一個物体用繩子吊起來一定都會通過重心, 把飛機從重心吊起來的話, 飛機看起來就像在飛一樣! 而前面提到的飛機繞著三個軸轉(縱軸、垂直軸、橫軸)也就是相交於飛機重心位置。重心的位置關係著一架飛機的穩定, 在設計飛機時重心的位置也有一定的範圍。
重心與飛機的穩定性有密切的關係, 如果把空飛機比喻為蹺蹺板, 那麼重心就是蹺蹺板的支撐點。如果飛機上的重量偏後, 則飛機俯仰方向的穩定性就變差。如果重心偏後太大, 則飛機將會很難從失速的狀態中解出。相反的,如果重心太前, 則飛機會變成機鼻太重, 降落將會很困難。
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飛機的爬升
飛機爬升需要加強引擎的推力來使得飛機產生更多的升力, 而前面提過, 飛機的在穩定飛行時重量等於升力, 所以這時候多餘的升力就會把飛機向上拉了!
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