18新利最新登入飞机是如何工作的

只是怎么可18新利最新登入能如此巨大的反对在空中翱翔?看到更多的飞行的照片
Yasuhide Fumoto /数字/愿景盖蒂图片社

人类飞行已经成为现代生活的一个累了的事实。在任何给定的时刻,大约有5000架飞机交错仅美国上空,总计每年估计有6400万的商业和私人起飞[来源:NATCA]。考虑其他国家的飞行活动,总计是不可估量的。

很容易想当然地认为飞行的物理,以及我们利用它们实现的方式飞行。我们经常看到一架飞机在天空中没有比穴居人更好地了解所涉及的原则。

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18新利最新登入这些重型机器采取空气如何?要回答这个问题,我们必须进入的世界流体力学

物理学家将液体和气体液体根据他们如何流动。18新利最新登入尽管空气,和煎饼糖浆看似截然不同的物质,它们都遵循相同的数学关系。事实上,基本的空气动力学测试有时执行水下。简而言之,鲑鱼本质上飞过大海,鹈鹕在空气中游泳。

的核心问题是:即使是晴朗的天空不是空的。我们的大气层是一个巨大的流体层、物理和正确的应用使人类穿越它。

在本文中,我们将介绍航空的基本原理和各种力量在任何给定的飞行。

18新利最新登入飞机怎么飞起来:推力和阻力

飞机利用四种力。
李邓普西/ HowStu18新利最新登入ffWorks.com

把石头扔进大海,它会沉入深海。查克一块石头从山边的,它也会直线下降。当然,钢船可以浮动,甚至非常沉重的飞机可以飞,但是为了实现飞行,你必须利用四个基本空气动力:升力,重量,推力和阻力。你可以把它们作为四臂保持飞机在空中,从不同的方向推动。

首先,让我们检查推力和阻力。推力由于螺旋桨或喷气发动机,是推或拉飞机的气动力通过空间。对方的气动力或摩擦抗的运动物体在液体中移动(或固定在移动流体发生当你放风筝)。

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如果你把你的手从车窗口移动时,你会经历一个非常简单的演示拖在起作用。拖你的手创造的数量取决于几个因素,如你的手的大小,车的速度和空气的密度。如果你慢下来,你会注意到拖累你的手会减少。

我们看到的另一个例子减阻当我们看在奥运会上下坡滑雪。当他们有机会,他们就会挤压到严密的克劳奇。通过自己的“小”,他们减少阻力创造,它允许邮政快下山。

客机总是起飞后取消其起落架类似的理由:减少阻力。就像下坡滑雪,飞行员想让飞机尽可能小。拖的数量由飞机的起落架是如此之大,以巡航速度,齿轮会扯下了飞机。

飞行,推力必须等于或大于阻力。如果因为任何原因,拖的数量变得比推力,飞机将慢下来。如果推力大于阻力,增加飞机将加快。

在下一个页面上,我们将讨论重量和提升。

18新利最新登入飞机怎么飞:重量和提高

地球上的每一个对象重量,一个产品重力和质量。波音747 - 8型客机,例如,最大起飞重量487.5吨(442吨)的力的平面画向地球。

重量的反对力量电梯,一架飞机在空中。这一壮举是通过使用来完成的,也被称为一个翼型。喜欢拖,电梯可以只存在于运动流体的存在。不管物体是静止的,流体运动(如风筝在一个大风天),或者如果流体仍和对象正在通过它(如同飙升的飞机在一个无风的一天)。真正重要的是对象之间的相对速度差和流体。

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力提升的实际力学,发生在一个移动的流体是由固体偏转。机翼分裂两个方向的气流:沿着底部,在机翼和翼。

机翼的形状和倾斜,这样空气移动比下面的空气移动传播更快。当气流越过一个对象,遇到一个障碍(如撞击或突然增加翼角),其路径缩小和加速流动,所有的分子。一旦过去的障碍,扩大和流动的路径再次放缓。如果你曾经捏软管,你观察到这一原则行动。用软管,你狭窄的流体流动的路径,加速了分子。消除压力和水流返回到以前的状态。

随着空气加速,其压力下降。这快速流动的气流在机翼上施加的压力少于慢的空气在机翼下面移动。结果是一个向上推的升力。流体动力学领域的,这就是所谓的伯努利定律

空中导航:翅膀,板条和襟翼

攻角
李邓普西/ HowStu18新利最新登入ffWorks.com

有覆盖的基本物理飞行和飞机的方式使用它们来飞,下一步显然是考虑导航。18新利最新登入飞机将在空中如何?18新利最新登入它是如何上升到一个更高的高度或俯冲向地面?

首先,让我们考虑一下攻角,翼(或机翼)的角度提出了迎面而来的空气。攻角越大,升力越大。角度越小,越少。有趣的是,它实际上是飞机更容易爬比旅行在一个固定的高度。典型的翅膀已经呈现负攻角(向前倾斜)为了实现零升力。这个翼定位也产生更多的阻力,这就需要更大的推力。

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一般来说,在大多数飞机机翼旨在提供一个适当的升力(连同最小阻力),而飞机的巡航模式操作。18新利最新登入然而,当这些飞机起飞或着陆时,他们的速度可以减少到少于200英里每小时(322公里每小时)。这种戏剧性的变化在机翼的工作条件意味着不同的机翼形状可能更好地服务飞机。机翼形状取决于飞机,但飞行员进一步通过实时改变机翼的形状皮瓣板条

在起飞和降落,襟翼(机翼的背面)向下延伸的后缘的翅膀。这有效地改变机翼的形状,允许它将更多的空气,从而创造更大的升力。变更也会增加阻力,这有助于着陆飞机慢下来(但需要更多的推力在起飞)。

板条执行相同的函数作为皮瓣(也就是说,他们暂时改变机翼的形状,增加升力),但它们连接到机翼的前面,而不是后面。飞行员也将它们部署在起飞和着陆。

飞行员必须做多引导飞机起飞和着陆。他们必须引导它穿过天空,翼型和襟翼可以帮助,。

空中导航:稳定剂、副翼、方向舵和电梯

飞机的尾部有两种类型的小翅膀,叫做水平垂直稳定剂。一名飞行员使用这些表面控制飞机的方向。两种类型的稳定器是对称翼型,都有大皮瓣改变气流。

水平尾翼受损,这些皮瓣电梯让飞机上升和下降时在空中。襟翼改变水平稳定器的攻角,和由此产生的升力增加飞机的后部(指着鼻子向下)或降低(指向鼻子向上)。

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与此同时,垂直尾翼翼瓣称为特性。就像其航海同行,这个关键部分使飞机向左转还是向右转,沿着同样的原理工作。

最后,我们来到了副翼、水平襟翼附近飞机的翅膀。这些皮瓣允许生成一个翅膀比另一个更大的升力,导致滚动,允许飞机银行向左或向右。副翼通常工作在反对。正确的副翼向上偏转,偏转向下,反之亦然。一些更大的飞机,如飞机,也通过部署实现这一操作板剧透从顶部中心的兴起。

通过操纵这些多样的翅,飞行员演习飞机在天空中。他们代表从一个新的飞行员背后的基本高速小规模的冲突和超音速的第一次飞行,hemisphere-spanning周旋。

飞机运动和轴原则

我们探索了最后两页,襟翼和缝翼启用飞行员通过三维空间移动飞机。换句话说,飞行员改变飞机的方向在自己的重心,产生转矩。想象一下重心作为一个固定的点中间的机身。接下来,想象一个看不见的水平线穿过飞机旅行的鼻子,重心和尾巴。我们称之为轧辊轴线

通过调整飞机的副翼(或破坏者)飞行员会导致在一个机翼升力增加和减少。一个翅膀上升,下降。这导致的身体飞机沿轧辊轴线旋转,导致操作称为。当轧辊轴线的平面构成一个完整的旋转,称为机动桶滚。18新利最新登入然而,当飞行员只是卷到机翼的角度倾斜,飞机银行或转。

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现在想象一下,一个看不见的垂直线相交的中心重力,击落飞机的顶部,通过腹部。这就是所谓的偏航轴,它进场时,飞行员操纵飞机的方向舵。舵偏转产生侧向力,尾巴朝一个方向旋转,鼻子。这被称为偏航运动,帮助飞行员保持课程。

最后,想象一个看不见的水平线穿过飞机的重心,大致平行的翅膀。这是球场,这需要球场由于飞机电梯的变化运动。当尾巴倾斜下来,鼻子上升,飞机上升,反之亦然一些飞机可以以这种方式执行完整的循环。

摊位和旋转

螺旋的烟从欧洲“台风”战斗机
安德鲁·霍尔特/ /摄影师的选择盖蒂图片社

正如我们前面讨论的,飞机的飞行是一个谨慎的平衡推力,阻力,重量和提升。应该取消突然降低,阻力增加,例如当飞机的迎角超过最大升力,摊位发生。机身震动,飞机下降,至少在几英尺。在大多数情况下,飞行员只纠正通过降低飞机的失速迎角。18新利最新登入然而,纠正不当停滞会导致二次停滞,或降低自旋。

如果你曾经参加了一个航空展,你可能已经目睹了特技飞行员故意进入旋18新利最新登入转的空中杂技表演。通常,您会看到prop-driven平面向上飙升在大幅提升,只有拖延,落入一个戏剧性的旋转。意外自旋的原则是一样的。

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旋转有三个基本阶段。被称为一个初始的阶段初期的自旋的下降飞机开始进入自旋。这个阶段只持续几秒钟的轻型飞机。

如果不,初期降解成旋转发育完全的自旋组成一个近乎垂直螺旋飞行路径,如果飞机下降一个看不见的螺旋楼梯。这样的自旋可以成本飞机数百英尺。

在一个慌乱音高和滚动轴保持稳定,自旋发生在飞机的中心重力。换句话说,飞机主要是水平,因为它落在一个极其危险的旋转。

自旋恢复技术取决于给定的设计飞机和它的重心位于的地方。一般来说,飞机的重心转向鼻子不太可能进入一个自旋比一个重心位于接近它的尾巴。因此,一些飞机有特定的旋转恢复过程,但这个想法是为了扰乱旋转平衡,迫使工艺摊位和从那里正确回飞行控制。

大多数飞行员都不希望把他们的乘客兜风。他们太忙于曼宁飞行仪器我们将谈论未来。

飞行仪表

飞行仪器帮助飞行员留意条件。
萨米Sarkis射频/ /摄影师的选择盖蒂图片社

在未受训者的眼里,一组飞行仪器看似表盘的瑞典式自助餐。但所有这些关键指标提供一个飞行员在飞行途中关键数据。六个最基本的飞行仪器,发现在一个简单的prop-driven飞机,如下:

  1. 空速指示器:从本质上讲,这个表告诉飞行员的飞机旅行速度关系到地面。18新利最新登入取决于一个微分的指标压力计,而不是与胎压计。
  2. 测高计:顾名思义海拔高度计措施。在本例中是一个的指标气压计衡量空气压力。
  3. 态度指标:还记得我们之前提到的三个主要原则轴(音高、偏航和滚)?好吧,一个态度指标说明了飞机沿着三个方向。利用一个陀螺仪,指标提供了空间飞行条件清晰甚至在迷失方向。
  4. 航向指示器:航向指示器只是告诉飞行员飞机正方向。设备取决于陀螺仪和磁罗经,然而,当两者都容易受到不同的错误在飞行。18新利最新登入
  5. 把协调员:一个典型的协调员表示飞机的偏航或滚转率,同时指示飞机的银行之间的协调的角和偏航。这个设备取决于一个陀螺仪,以及一个玻璃量筒测斜仪球指示当飞机是在滑移或滑动。
  6. 可变电感器:也称为垂直速度指标,这个设备显示的飞机的爬升率或血统。工作类似的高度计,气压表取决于大气压力读数迅速确定高度发生变化。18新利最新登入

飞行仪表的总数增加了多年来的速度、高度、范围和飞机的整体复杂性。

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加油飞行:推进的方法

飞行技师参加现代燃气轮机。
詹姆斯Lauritz射频/ /摄影师的选择盖蒂图片社

当谈到推动飞机在天空中,不同的设计取决于不同的推进提供推力的方法。然而,大多数方法一道相同的基18新利最新登入本原则:一个天然气发动机加速。

让我们看在几个不同的引擎。

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涡轮螺旋桨发动机:在一个典型的推进系统,发动机混合燃料与空气和燃料燃烧释放的能量。产生的热气体活塞移动,这是连接到曲轴。这旋转螺旋桨,或道具,它本质上是一组旋转的翅膀。每个刀片是一个机翼迎角。角大于向中心因为通过空气螺旋桨的速度是慢的接近中心。许多大prop-driven飞机拥有与可调螺距螺旋桨机制。这些机制让飞行员调整螺旋桨的攻角取决于空气的速度和高度。当然,有变化。例如,在涡轮螺旋桨飞机、燃气涡轮旋转的螺旋桨和电动飞机设计不采用燃烧。

火箭发动机:当一个螺旋桨发动机使用周围的空气作为工作流体的推进,所有火箭的推力是需要自己的燃烧废气。这就是为什么火箭在太空中可以提供推力,但推进器不能。火箭发动机将燃料和氧气被称为内部来源氧化剂。氧气和燃料点燃燃烧室,爆炸在一个热排气。这些气体通过喷嘴产生推力。

燃气涡轮发动机:也称为喷气发动机,这意味着火箭发动机推进的作品很像,只有它获得必要的空气从周围的气氛,而不是坦克。因此,喷气发动机不工作空间。燃气涡轮发动机的许多变体,如那些在大多数飞机,收集必要的空气通过折叠的旋转式压缩机。一个冲压喷气然而18新利最新登入,不使用压缩机。相反,飞机建立速度,这迫使空气通过前置通风口的引擎。在这个模型中,飞机的速度自然压缩燃烧所需的空气。

现在我们已经介绍了引擎,让我们得到一些严重的速度。

飞机的速度

云的F / a - 18大黄蜂出现打破音障时创建的。
约翰同性恋/美国海军盖蒂图片社

一旦引发,飞机飞行的最低速度取决于周围空气的运动。最大航速,另一方面,主要由技术是有限的。我们使用声速作为飞机速度最终的衡量标尺,这是很简单的一种声波穿过气体。

准确的速度声音取决于气体介质的弹性和密度穿越,这意味着不同的气压和空气温度防止全球声速的存在。在华氏32度(0摄氏度),空气中的声速是每秒1087英尺(331米/秒)。提高温度到68华氏度(20摄氏度),每秒的速度爬到1127英尺(343米/秒)。

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任何的细节中,我们指的是声音的速度马赫1物理学家命名恩斯特马赫。如果飞机达到音速,其速度是1马赫。如果飞机达到音速的两倍,它的速度是2马赫。

飞机速度小于1马赫亚音速,而那些非常接近1马赫说跨声速。速度超过音速分为高超声(3通过马赫5马赫)和高超音速(马赫5 - 10)。比10马赫速度更快高的超音速

如果你听说过一个超音速飞机从头顶飞过,然后你可能听说过一个音爆。一旦飞机达到1马赫,飞机不能发出的声波速度前进。相反,这些电波积聚在一个锥形的声音在飞机后面。当此锥临空时,你听到所有累积的声音。

下调查就头在飞机客舱系统工作在高海拔地区保持我们的健康。新利国际网站品牌官网

压力(舱)

你知道该怎么做。
©iStockphoto.com/ gchutka

当然,人类进化而来在地球大气层,但重要的是要意识到,我们只进化到在一层薄薄的地球的气态外层。气压的变化取决于高度。以同样的方式,水的压力海洋是在海底大于在表面的空气压力下降得越高提升穿过大气层。

当人类呼吸更薄,高空空气,他们很难接受足够的氧气。当我们出去在高度超过9800英尺(3000米),我们的身体变得容易许多不愉快甚至致命的疾病,像这样:

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高原反应:高空登山者的克星,减少空气压力和降低氧浓度水平可能导致极端气短由于液体积聚在肺部。在极端的情况下,这可能导致脑肿胀,导致混乱,昏迷或死亡。

耳气压伤:咽鼓管连接中耳与外界。如果这管变得阻塞,大气压力的变化会导致压差会导致头晕,不舒服,听力损失,耳朵疼痛和鼻出血。

减压病:潜水员知道这个条件的弯曲,它可以发生在空气中,以及在水里。暴露于低气压压力会导致溶解在血液中的氮形成有害泡沫,可能导致从困倦到中风。

缺氧:低压力意味着更少的氧气在你的每一次呼吸呼吸,大脑接收少氧的高海拔地区。生理结果通常包括认知障碍或头晕,可严重损害飞行员将飞机的能力。

密封舱将使飞行员,机组人员和乘客避免这些陷阱的飞行在高空。在小屋外的空气稀释飞机爬得越高,压缩空气在客舱维护更近地面的空气压力和富氧空气。在发生意外失去舱压、紧急氧气面罩提供必要的空气质量。

加压飞行服密封舱将达到相同的效果,只有在个人的基础上。特点是封闭的头盔,这些诉讼通常看到在军事和高性能飞机使用。

起落架

飞机起落架下降,触动了。
史蒂夫工艺/立管盖蒂图片社

我们已经讨论了飞机飞行所需的部分,但是,正如一只鸟最终需要伸展它的腿,飞机也会需要某种形式的起落架。齿轮需要一个底盘或结构,支持飞机的重量在地上。

1903年莱特兄弟的飞行依靠简单的木质打滑降落在沙滩上。其他更多的现代工艺拥有起落橇包括德国梅塞施密特我163固美次世界大战火箭推进拦截器美国空军的x - 15, 1960年代实验、高速喷气机。类似,一些飞机拥有漂浮或滑雪板降落在水、雪或冰。

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当你想到起落架,然而,你可能认为轮式品种。18新利最新登入实际的车轮所涉及范围的巨大光谱航空设计。一些早期的起落架就像自行车车轮,而更大的飞机经常特性转向架起落架使用四个或更多的轮子支撑。在1950年代,美国空军甚至尝试了tank-style跟踪起落架的巨大six-engine康维尔B-36和事佬。

无论哪一类型的轮子,这样起落架通常安排在两个安排。首先是传统的底盘两个前轮和一个小尾轮或打滑。你可以点这个安排,也称为触底盘,在旧prop-driven飞机。大多数现代飞机使用三轮车起落架,小轮定位在飞机的前面。

变化这两个基本主题是众多,添加了额外的轮子根据给定飞机的特殊要求。洛克希德u - 2侦察机,例如,功能串联设计有两个机身中间轮子运行和支持轮子在每个机翼的平衡。许多现代飞机的功能可伸缩的起落架,拉到机身在飞行,但其他人还功能吗固定起落架,继续扩展。

但是如果你的飞机是阻止常规着陆?这是下一个。

弹射座椅,逃生吊舱和疏散幻灯片

1958年美国海军弹射座椅投掷一个虚拟到空气中。
梯形/斯金格/赫尔顿存档盖蒂图片社

现代飞机使乘客酒,吃饭,甚至抓住良好的睡眠没有任何飞机的担忧不断飙升的高度或机械意味着让他们。当有错误发生时,然而,你需要退出飞机和生活告诉故事在地18新利最新登入上。

因此,飞机有吹嘘一些巧妙的逃避特性。让我们走过的一些方法你可能试图退出飞机在紧急情况下。

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疏散的幻灯片:没有人愿意放弃飞机在着陆之前,如果有可能,飞行员试图夺回控制权的手段或者至少达到迫降。此时,您通常想要逃离尽可能远离受损的飞机。这就是疏散幻灯片方便。压缩气体膨胀的幻灯片,允许快速部署。一名乘客然后滑下来,在某些情况下,充气滑梯可以用作浮选设备。

降落伞:第一次跳伞从一架飞机发生在1912年,仅仅9年之后,莱特兄弟的首航。这仍是一个航空主要创建拖慢下来一个移动物体,人或飞机。你不会找到一个缓存的紧急降落伞的商业客机上,然而,当他们通常操作速度和高度,要求额外的安全装置。18新利最新登入跳伞还呼吁个人培训和定期降落伞维护——更不用说物流参与疏散一架满载乘客的飞机上以这样一种方式。

弹射座椅的:这个选项通常仍然是军事和实验飞机的专属领域。虽然有可能老的飞行员,prop-driven飞机爬出飞机暴跌,高性能飞机的飞行员需要一种快速、自动退出了飞机。弹射座椅做到这一点通过爆破驾驶员或乘客的座位免费的飞机。然后一个降落伞部署提供必要的拖慢下山,回到地表。

越狱胶囊:在极端条件下,军队或实验飞机特性逃生舱。飞行员和船员。的原理是一样的,一个弹射座椅,只有而不是抛弃飞行员在一个裸体的席位,它需要的弹射加压仓。一些飞机设计甚至走这么远来驱逐整个船员舱作为一个单独的,多人逃避胶囊。

天空中沟通

一个空中交通控制器监视天空。
康斯托克/康斯托克图片/盖蒂图片社

在本文的开头,我们讨论了成千上万的定期填满天空的飞机。18新利最新登入他们如何避免相互撞击,没有释放绝对的混乱和着陆?嗯,我们的航空电子设备谢谢。

航空电子设备需要一架飞机所有的电子飞行控制系统:通讯设备、导航系统、防撞和气象系统。一个包罗万象的航空航天和空中交通控制系统确保安全的商业和私人飞机起飞,土地和遍历千里没有事件。通过使用雷达、计算机飞行计划和稳定的通信、空中交通管制员相互确保飞机在安全距离,重定向在恶劣的天气。

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不用说,全球空中交通管制是一个巨大的任务。这实际上涉及到治理的天空,我们解决操作类似于如何在地上:我们分裂。18新利最新登入例如美国领空,分解成21航路交通管制中心(航线),每个指定领土横跨整个国家和更多。在国际上,你也会听到这些空域区域管制中心(ACCs)。取决于一个国家的大小,他们可能会使用一个或多个ACCs。

如果航班飞机在几个国家,它通过各种ACCs,每个监控不同的空中交通管制员是谁给的指令飞行员根据需要。如果航班飞机进入国际领空(国际水域上空的空气),船员仍取决于ACC的援助,尽管地面控制人员可能必须放弃使用雷达和取决于飞行员报告和计算机模型。更深入的看,阅读18新利最新登入空中交通管制是如何运作的吗

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