飞机为什么会飞？它的动力来源是什么？

飞机是重于空气的飞行器，当飞机飞行在空中就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空气动力升空飞行的。动力是锅轮发动机，一种是锅扇发动机

一、飞行的主要组成部分及功用 

到目前为止，除了少数特殊形式的飞机外，大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成： 

1 机翼——机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行，同时也起到一定的稳定和操作作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼，操纵副翼可使飞机滚转，放下襟翼可使升力增大。 

机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。 

2 机身——机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备，将飞机的其他部件如：机翼、尾翼及发动机等连接成一个整体。 

3 尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成，有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转，保证飞机能平稳飞行。 

4起落装置——飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成，作用是起飞、着陆滑跑，地面滑行和停放时支撑飞机。 

5动力装置——动力装置主要用来产生拉力和推力，使飞机前进。其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。现在飞机动力装置应用较广泛的有：航空活塞式发动机加螺旋桨推进器、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机。除了发动机本身，动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。 

二、影响升力和阻力的因素 

1升力和阻力是飞机在空气之间的相对运动中（相对气流）中产生的。影响升力和阻力的基本因素有：机翼在气流中的相对位置（迎角）、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点（飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼和前缘翼缝是否张开等）。 

1迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其它条件相同的情况下，得到最大升力的迎角，叫做临界迎角。在小于临界迎角范围内增大迎角，升力增大：超过临界临界迎角后，再增大迎角，升力反而减小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超过临界迎角，阻力急剧增大。 

2飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例，即速度增大到原来的两倍，升力和阻力增大到原来的四倍：速度增大到原来的三倍，胜利和阻力也会增大到原来的九倍。空气密度大，空气动力大，升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的两倍，升力和阻力也增大为原来的两倍，即升力和阻力与空气密度成正比例。

飞机是由动力装置产生前进动力，由固定机翼产生升力，在大气层中飞行的重于空气的航空器。它比空气重，又不能像鸟那样扇动翅膀，但是飞机却能升入空中。原来飞机机翼并不是平平伸展的，而是向上凸起一些，这样当飞机水平前进时，迎面而来的气流就在机翼上产生向上的升力，使飞机升入空中。飞机飞行速度越快、机翼面积越大，所产生的升力就越大，所以飞机在起飞前需要在机场跑道上行进一段距离才能升空，而且飞机不能飞到没有空气的地方。

早期的飞机靠机身前端的螺旋桨旋转产生牵引力向前运动。螺旋桨产生的牵引力不大，飞机飞行的速度也不快。1939年8月27日，第一架喷气式飞机飞行成功，大大提高了飞机的飞行速度。喷气发动机是把吸入的空气压缩，再与燃料混合燃烧，形成高温高压气体向后喷出，产生强大的推动力，使飞机高速飞行。

现在，飞机的飞行速度可以几倍于声音在空气中传播的速度(每秒340米)，驾驶这样的飞机，只需十几个小时就能环绕地球赤道一周，这样的飞机叫做超音速飞机。制造超音速飞机不仅需要先进的喷气发动机，还需要在飞机的制造材料、飞机的外形设计等方面达到很高的要求，是一项非常复杂的技术。现在，除了先进的战斗机、侦察机外，一些大型的客机也是超音速飞机。不过，螺旋桨飞机并没有被淘汰，在许多不需要高速度飞行的工作中(如喷洒农药、森林防火)，螺旋桨飞机仍发挥着重要的作用 。喷气发动机原理及若干工作方式

喷气推进原理

气推进是伊萨克·牛顿(Isaac Newton)爵士的第三运动定律的实际应用。该定律表述为：“作用在一物体上的每一个力都有一方向相反大小相等的反作用力。”就飞机推进而言，“物体”是通过发动机时受到加速的空气。产生这一加速度所需的力有一大小相等方向相反的反作用力作用在产生这一加速度的装置上。喷气发动机用类似于发动机/螺旋桨组合的方式产生推力。二者均靠将大量气体向后推来推进飞机，一种是以比较低速的大量空气滑流的形式，而另一种是以极高速的燃气喷气流形式。

这一同样的反作用原理出现于所有运动形式之中，通常有许多应用方式。喷气反作用最早的著名例子是公元前120年作为一种玩具生产的赫罗的发动机。这种玩具表明从喷嘴中喷出的水蒸气的能量能够把大小相等方向相反的反作用力传给喷嘴本身，从而引起发动机旋转。类似的旋转式花园喷灌器是这一原理更为实用的一个例子。这种喷灌器借助于作用于喷水嘴的反作用力旋转。现代灭火设备的高压喷头是“喷流反作用”的一个例子。由于水喷流的反作用力，一个消防员经常握不住或控制不了水管。也许，这一原理的最简单的表演是狂欢节的气球，当它放出空气或气体时，它便沿着与喷气相反的方向急速飞走。

喷气反作用绝对是一种内部现象。它不象人们经常想象的那样说成是由于喷气流作用在大气上的压力所造成的。实际上，喷气推进发动机，无论火箭、冲压喷气、或者涡轮喷气，都是设计成加速空气流或者燃气流并将其高速排出的一种装置。当然，这样做有不同的方式。但是，在所有例子中，作用在发动机上的最终的反作用力即推力是与发动机排出的气流的质量以及气流的速度成比例的。换言之，给大量空气附加一个小速度或者给少量空气一个大速度能提供同样的推力。实用中，人们喜欢前者，因为降低喷气速度能得到更高的推进效率。

喷气推进的几种方式

不同类型的喷气发动机，无论冲压喷气、脉冲喷气、燃气轮机、涡轮/冲压喷气或者涡轮-火箭，其差别仅在于“推力提供者”即发动机供应能量并将能量转换成飞行动力的方式。

冲压喷气发动机实际上是一种气动热力涵道。它没有任何主要旋转零件，只包含一个扩张形进气涵道和一个收敛形或者收敛-扩张形出口。当由外部能源强迫其向前运动时，空气被迫进入进气道。当它流过这一扩散形涵道时，其速度或动能降低，而压力能增加。尔后，靠燃油的燃烧来增加其总能量，膨胀的燃气通过出口涵道高速排入大气。冲压喷气发动机常作为导弹和靶机的动力装置，但单纯的冲压喷气发动机不适于作为普通飞机动力装置，因为在它产生推力前，要求向它施加向前的运动。

脉冲喷气发动机采用间歇燃烧原理。与冲压喷气发动机不同，它能在静止状态工作。这种发动机是由类似冲压喷气发动机的一种空气动力涵道构成。它的压力较高，结构比较坚实。进气涵道有许多进气“活门”，在弹簧拉力作用下处于打开位置，通过打开的活门空气进入燃烧室，并靠燃烧喷入燃烧室中去的燃油得到加热，由此引起的膨胀使压力升高，迫使活门关闭，然后膨胀的燃气向后喷出；排气造成降压，使活门重新开启。这种过程周而复始。脉冲喷气发动机曾经被设计成直升机旋翼的推进装置，有的还通过精心设计涵道来控制共振循环的压力变化而省去了进气活门。但脉冲喷气发动机不适于作为飞机动力装置，因为它的油耗高，又无法达到现代燃气涡轮发动机的性能。

火箭发动机虽然也属于喷气发动机，但它们有重大区别。即火箭发动机不用大气作为推进流体，而用它携带的液态燃料或化学分解而形成的燃料与氧气剂的燃烧来产生它自己的推进流体，从而能在地球大气层外工作，但因此它也只适用工作时间很短的情况

涡轮喷气式发动机应用于喷气推进避免了火箭和冲压喷气发动机固有的弱点，因为采用了涡轮驱动的压气机，因此在低速时发动机也有足够的压力来产生强大的推力。涡轮喷气发动机按照“工作循环”工作。它从大气中吸进空气，经压缩和加热这一过程之后，得到能量和动量的空气以高达2000英尺/秒(610米/秒)或者大约1400英里/小时(2253公里/小时)的速度从推进喷管中排出。在高速喷气流喷出发动机时，同时带动压气机和涡轮继续旋转，维持“工作循环”。涡轮发动机的机械布局比较简单，因为它只包含两个主要旋转部分，即压气机和涡轮，还有一个或者若干个燃烧室。然而，并非这种发动机的所有方面都具有这种简单性，因为热力和气动力问题是比较复杂的。这些问题是由燃烧室和涡轮的高工作温度、通过压气机和涡轮叶片而不断变化着的气流、以及排出燃气并形成推进喷气流的排气系统的设计工作造成的。

飞机速度低于大约450英里/小时(724公里/小时)时，纯喷气发动机的效率低于螺旋桨型发动机的效率，因为它的推进效率在很大程度上取决于它的飞行速度；因而，纯涡轮喷气发动机最适合较高的飞行速度。然而，由于螺旋桨的高叶尖速度造成的气流扰动，在350英里/小时(563公里/小时)以上时螺旋桨效率迅速降低。这些特性使得一些中等速度飞行的飞机不用纯涡轮喷气装置而采用螺旋桨和燃气涡轮发动机的组合 -- 涡轮螺旋桨式发动机。

螺旋桨/涡轮组合的优越性在一定程度上被内外涵发动机、涵道风扇发动机和桨扇发动机的引入所取代。这些发动机比纯喷气发动机流量大而喷气速度低，因而，其推进效率与涡轮螺旋桨发动机相当，超过了纯喷气发动机的推进效率。

涡轮/冲压喷气发动机将涡轮喷气发动机(它常用于马赫数低于3的各种速度)与冲压喷气发动机结合起来，在高马赫数时具有良好的性能。这种发动机的周围是一涵道，前部具有可调进气道，后部是带可调喷口的加力喷管。起飞和加速、以及马赫数3以下的飞行状态下，发动机用常规的涡轮喷气式发动机的工作方式；当飞机加速到马赫数3以上时，其涡轮喷气机构被关闭，气道空气借助于导向叶片绕过压气机，直接流入加力喷管，此时该加力喷管成为冲压喷气发动机的燃烧室。这种发动机适合要求高速飞行并且维持高马赫数巡航状态的飞机，在这些状态下，该发动机是以冲压喷气发动机方式工作的。

涡轮/火箭发动机与涡轮/冲压喷气发动机的结构相似，一个重要的差异在于它自备燃烧用的氧。这种发动机有一多级涡轮驱动的低压压气机，而驱动涡轮的功率是在火箭型燃烧室中燃烧燃料和液氧产生的。因为燃气温度可高达3500度，在燃气进入涡轮前，需要用额外的燃油喷入燃烧室以供冷却。然后这种富油混合气(燃气)用压气机流来的空气稀释，残余的燃油在常规加力系统中燃烧。虽然这种发动机比涡轮/冲压喷气发动机小且轻，但是，其油耗更高。这种趋势使它比较适合截击机或者航天器的发射载机。这些飞机要求具有高空高速性能，通常需要有很高的加速性能而无须长的续航时间。

1903年美国莱特兄弟设计制造的飞机进行了成功的飞行，这是世界上首次实现重于空气航空器的有动力、可操纵飞行。第一次世界大战中，飞机已用于作战，当时飞机的速度已达180～220千米/时，升限6000～7000米，航程400～450千米，轰炸机载弹量1000～2000千克。在第二次世界大战中，飞机的速度达到750千米/时，轰炸机载弹量可达10吨左右。20世纪40年代中期以后，发动机由活塞式发展到喷气式，飞机的飞行性能显著提高。80年代飞机的升限已超过30000米，最大速度超过3倍音速，航程超过20000千米，最大载重量超过100吨。 飞机的发明者莱特兄弟。 1896年，莱特兄弟在报纸看到一条消息：德国的李林塔尔因驾驶滑翔机失事身亡。这个消息对他们震动很大，弟兄俩决定研究空中飞行。 这时候，莱特兄弟开着一家自行车商店。他们一边干活挣钱，一边研究飞行的资料。三年后，他们掌握了大量有关航空方面的知识决定仿制一架滑翔机。 他们首先观察老鹰在空中飞行的动作，然后一张又一张地画下来，之后才着手设计滑翔机。1900年10月，莱特兄弟终于制成了他们第一架滑翔机，并把它带到离代顿很远的吉蒂霍克海边，这里十分偏僻，周围既没有树木也没有民房，而且这里风力很大，非常适宜放飞滑翔机。 兄弟俩用了一个星期的时间，把滑翔机装好，先把它系上绳索，像风筝那样放飞，结果成功了。然后由威尔伯坐上去进行试验，虽然飞了起来，但只有1米多高。 第二年，兄弟俩在上次制作的基础上，经过多次改进，又制成了一架滑翔机。这年秋天，他们又来到吉蒂霍克海边，一试验，飞行高度一下子达到180米之高。 弟兄俩非常高兴，但并不满足。他们想能否制造一种不用风力也能飞行的机器？ 兄弟俩反复思考，把有关飞行的资料集中起来，反复研究，始终想不到用什么动力，把宠大的滑翔机和人运到空中。有一天，车行门前停了一辆汽车，司机向他们借一把工具用用。来修理一下汽车的发动机。弟兄俩灵机一动，能不能用汽车的发动机来推动飞行。 从这以后，弟兄俩围绕发动机动开了脑筋。他们首先测出滑翔机的最大运载能力是90公斤，于是，他们向工厂订制一个不超过90公斤的发动机。但当时最轻的发动机是190公斤，工厂无法制出这么轻的发动机。 后来，一名制造发动机的工程师知道了这件事情，答应帮助莱特兄弟。过了一段时间，这位工程师果然造出一部12马力、重量只有70公斤的汽油发动机。 弟兄俩非常高兴，很快便着手研究怎样利用发动机来推动滑翔机飞行。经过无数次的试验，他们终于把发动机安装在滑翔机上，不过是在滑翔机上安上螺旋桨，由发动机来推动螺旋桨旋转，带动滑翔机飞行。 1903年9月，莱特兄弟带着他们装有发动机的飞行再次来到吉蒂霍克海边试飞。虽然这次试飞失败了，但他们从中吸取了很多经验。过后不久，他们又连续试飞多次，不是因为螺旋桨的故障，就是发动机出了毛病，或是驾驶技术的问题。 莱特兄弟毫不气馁，仍然坚持试飞。就在这时，一位名叫兰莱的发明家，受美国政府的委托，制造了一架带有汽油发动机的飞机，在试飞中坠入大海。 莱特兄弟得知这个消息，便前去调查，并从兰莱的失败中吸取了教训，获得了很多经验，他们对飞机的每一部件作了严格的检查，制定了严格的操作规定，于1903年12月14日，又来到吉蒂霍克，进行试飞试验。 这天下午，兄弟俩先在地面上安置两根固定在木头上的铁轨，并有一定的斜度，好让飞机方便地滑行。接着，就把他们制造的飞机，放在铁轨上面。 最后是由谁先飞的问题，兄弟俩争执不下，只好用抛硬币的方法，由威尔伯先飞。 威尔伯上机后，伏卧在飞机正中，一会儿便发动飞机，发动机传出轰鸣的声音，螺旋桨也慢慢地转了起来。 飞机在斜坡上刚滑行3米，就挣脱了结在后面的铁丝，呼啸着升到空中。 “飞起来啦！”奥维尔兴奋地叫道。 话音未落，飞机突然减慢速度，很快掉落在地上。整个飞行时间不到4分钟。 奥维尔赶忙跑上前去。威伯尔已从堕落的飞机里跳了出来，兄弟俩赶紧观察飞机，飞机也未受损。 “是什么问题呢？”兄弟俩左思右想，逐一检查。发动机没毛病，螺旋桨转动很好，技术操作也完全正确。……“哥哥，我知道原因了！”奥维尔满面笑容地说道：“咱们是利用斜坡滑行的，距离只有3米飞机就起飞了。而这时螺旋桨的转动还没有达到高速，所以一会儿就栽了下来。”“对呀！”威尔伯点头称是，接着说道：“咱们不能利用斜坡滑行起飞，而要靠螺旋桨的力量飞上去。这样吧，把铁轨装在平整的地方再试验一下。” 他们连续工作了三天，把铁轨又重新安置在一片平坦的地面上。