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來源：互聯(lián)網(wǎng)

固定翼飛機(jī)（Fixed-wing plane）簡稱為飛機(jī)（英語：Plane），是指由動力裝置產(chǎn)生前進(jìn)的推力或拉力，由機(jī)身的固定機(jī)翼產(chǎn)生升力，在大氣層內(nèi)飛行的重于空氣的航空器。它是固定翼航空器的一種，也是最常見的一種，另一種固定翼航空器是滑翔機(jī)。飛機(jī)按照其使用的發(fā)動機(jī)類型又可被分為噴氣飛機(jī)和螺旋槳飛機(jī)。

1903年12月17日，人類歷史上第一架可操控的飛機(jī)誕生，隨后就到了雙翼飛機(jī)，它擁有兩個翼面，其機(jī)翼的總面積相對較大。由于其局限性，從20世紀(jì)30年代開始，雙翼飛機(jī)逐漸被單翼飛機(jī)所取代。1939年8月27日，裝有馮·奧亨研制的Hes3B渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的He178飛機(jī)首次試飛成功，這標(biāo)志著噴氣式飛機(jī)開始在航空領(lǐng)域扮演重要角色。截至2022年，固定翼飛機(jī)中載重能力最好的是蘇聯(lián)安東諾夫國營公司研發(fā)的安-225運(yùn)輸機(jī)，其離陸重量超過600公噸，有效載荷重量可達(dá)300公噸。

2015年12月7日，中國首架極地固定翼飛機(jī)“雪鷹601”在中山站附近的冰蓋機(jī)場成功試飛。2023年2月24日，一架PC-12型固定翼飛機(jī)在內(nèi)華達(dá)州墜毀，機(jī)上5人全部遇難。當(dāng)?shù)貢r(shí)間2024年1月2日，日本海上保安廳一架機(jī)號為MA722固定翼飛機(jī)與日本航空空中客車A350客機(jī)相撞，機(jī)上共搭載6人，其中5人死亡，機(jī)長重傷逃出。

技術(shù)原理

固定翼飛機(jī)是飛機(jī)巡航時(shí)，負(fù)責(zé)產(chǎn)生升力的機(jī)翼運(yùn)動方向與巡航方向一致的飛行器。

變后掠翼飛機(jī)，即機(jī)翼后掠角在飛行中可以改變的飛機(jī)，也屬于固定翼飛機(jī)。由于飛機(jī)在起飛著陸和低速飛行時(shí)需要較高的低速巡航效率和較大的起飛著陸升力，所以它要使用較大的后掠角。，這時(shí)機(jī)翼展弦比最大。當(dāng)飛機(jī)在超音速飛行時(shí)，它需要減小飛行阻力，所以飛機(jī)使用較大的后掠角，機(jī)翼展弦比和相對厚度隨之減小。另外，超音速轟炸機(jī)和強(qiáng)擊機(jī)作超低空高速飛行時(shí)，也要求機(jī)翼后掠角小，展弦比小，這樣才能減少不平穩(wěn)氣流引起的顛簸。

主要特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

局限性

發(fā)展歷史

飛機(jī)誕生

1903年12月17日，來自美國代頓的自行車制造商萊特兄弟制造了一架結(jié)構(gòu)單薄、樣子奇特的雙翼飛機(jī)—“”試飛成功。這是人類歷史上第一架能夠自由飛行、可以完全操縱的飛機(jī)，這一天也成了飛機(jī)誕生日。

雙翼機(jī)發(fā)展

雙翼飛機(jī)擁有兩個翼面，其機(jī)翼的總面積相對較大。在飛機(jī)發(fā)展起始階段，發(fā)動機(jī)的功率相對較低，且重量較大，而機(jī)體大多是由木材和蒙布等材料構(gòu)成。為了飛機(jī)能順利升空，所以飛機(jī)在低速飛行條件下要產(chǎn)生足夠的，因此飛機(jī)機(jī)翼需的面積更大。然而，隨著飛行速度的逐漸提高，雙翼飛機(jī)的機(jī)翼及支柱產(chǎn)生的阻力越來越大，阻力就成為提高速度的主要障礙。自高強(qiáng)度鋁合金問世后，人們能夠制造出能承受大載荷且結(jié)構(gòu)重量較小的薄機(jī)翼。因此，從20世紀(jì)30年代開始，雙翼飛機(jī)逐漸被單翼飛機(jī)所取代。在現(xiàn)代的飛機(jī)中，除了一些對載重量和低速性能有特殊要求的小型飛機(jī)外，雙翼飛機(jī)的出現(xiàn)已經(jīng)越來越少見。

單翼螺旋槳發(fā)展

單翼null是指一種配備有螺旋槳的單翼飛機(jī)，它利用空氣通過螺旋槳將發(fā)動機(jī)的功率轉(zhuǎn)化為推進(jìn)力。根據(jù)發(fā)動機(jī)類型的不同，這種飛機(jī)可以分為null和null。如果飛機(jī)的發(fā)動機(jī)是渦輪式的，那么這種飛機(jī)就被稱為null。

在二十世紀(jì)四十年代之前，受限于技術(shù)水平，人類生產(chǎn)的幾乎所有的飛機(jī)均為螺旋槳式飛機(jī)。而在三十年代至四十年代之間，單翼null一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。隨著科技進(jìn)步，發(fā)動機(jī)技術(shù)水平也在不斷提升。到了二十世紀(jì)四十年代，null開始嶄露頭角。噴氣式飛機(jī)所使用的噴氣發(fā)動機(jī)通過燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體向后高速噴射，產(chǎn)生反沖作用，使飛機(jī)向前飛行，并獲得更大的推力，使飛機(jī)飛得更快。但由于噴氣式飛機(jī)使用成本高昂、低速機(jī)動性能較差、對材料要求高、低速油耗過高等問題，單翼螺旋槳飛機(jī)在某些特定領(lǐng)域仍然具有不可替代的作用。

單翼飛機(jī)的局限性主要體現(xiàn)在動力系統(tǒng)上，一方面，其轉(zhuǎn)速無法無限提升，當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后，提升效果變得微不足道，因此只能通過提高飛行高度來減小阻力。但高空中稀薄空氣導(dǎo)致螺旋槳產(chǎn)生的動力降低，從而限制了飛行高度的提升，這是單翼飛機(jī)的致命缺陷。

噴氣式時(shí)代

1939年8月27日，裝有馮·奧亨研制的Hes3B渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的He178飛機(jī)首次試飛成功，這標(biāo)志著開始在航空領(lǐng)域扮演重要角色。噴氣式飛機(jī)使用噴氣發(fā)動機(jī)作為推進(jìn)力來源，與螺旋槳式飛機(jī)相比，它具有許多無法比擬的優(yōu)勢，例如更大的推動力使其能獲得更高的速度、更大的升限、更大的空重和更強(qiáng)的機(jī)動能力。自二十世紀(jì)四十年代以來，噴氣式飛機(jī)一直活躍在人們的視野中。時(shí)至現(xiàn)代，許多曾經(jīng)限制噴氣機(jī)發(fā)展的因素已經(jīng)被克服，在未來半個世紀(jì)內(nèi)仍將在天空中占據(jù)主導(dǎo)地位。

主要結(jié)構(gòu)

飛機(jī)的機(jī)體主要結(jié)構(gòu)包括機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、起落架和發(fā)動機(jī)等組成。如果飛機(jī)的發(fā)動機(jī)不在機(jī)身內(nèi)，則發(fā)動機(jī)短艙也屬于機(jī)體結(jié)構(gòu)的一部分。

機(jī)身

機(jī)身的主要功用是裝載人員、貨物、設(shè)備、燃料和武器等，它也是飛機(jī)其他結(jié)構(gòu)部件的安裝基礎(chǔ)，將尾翼、機(jī)翼及發(fā)動機(jī)等連接成一個整體。從結(jié)構(gòu)上看，機(jī)身像中部支撐在機(jī)翼上的一根懸臂梁，在裝載物的慣性力和尾翼集中力作用下，其兩端向下彎曲，而在垂直尾翼側(cè)力作用下，機(jī)身水平方向也會彎曲，但比垂直方向小。飛翼機(jī)的機(jī)身則隱藏在機(jī)翼內(nèi)部，是例外情況。

在結(jié)構(gòu)受力方面柱形的機(jī)身比薄的機(jī)翼有利得多。因此其結(jié)構(gòu)件剖面尺寸比機(jī)翼小，剛度比較大。機(jī)身結(jié)構(gòu)由蒙皮、縱向和橫向骨架組成。縱向骨架有桁條、桁梁和縱向局部加強(qiáng)件，橫向骨架有普通框和加強(qiáng)框，除桁梁和縱向局部加強(qiáng)件外，其他結(jié)構(gòu)元件的基本作用與機(jī)翼結(jié)構(gòu)元件相同。

梁式機(jī)身

梁式機(jī)身的根桁梁承受機(jī)身大部分或全部的彎曲正應(yīng)力。其蒙皮較薄，只承受扭矩和橫向剪切力。而它的桁條較少，用于支持蒙皮或承受少量軸向力。這種結(jié)構(gòu)型式多用于機(jī)身口蓋較多的部位。蒙皮不可能受力，宜用梁式結(jié)構(gòu)。

半硬殼式機(jī)身

半硬殼式機(jī)身的縱向加強(qiáng)部件較輕時(shí)稱為長桁，較重時(shí)稱為機(jī)身大梁（強(qiáng)桁梁），它密布的桁條與蒙皮一起承受彎曲正應(yīng)力。蒙皮的形狀由一些橫向的結(jié)構(gòu)框或隔板來維持；主要的一根縱向機(jī)身梁稱為龍骨。這種結(jié)構(gòu)重量較輕，如果機(jī)身上有開口較少的部位，則大多采用這種結(jié)構(gòu)形式。

硬殼式機(jī)身

硬殼式機(jī)身沒有桁梁和桁條。其為了改善蒙皮的支持情況，會在沿機(jī)身長度方向布置有較密的普通框即密框結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)機(jī)身一般用在彎矩很小而又無大開口的部位，有些輕型飛機(jī)為便于制造而采用硬殼式機(jī)身。

機(jī)翼

機(jī)翼是飛機(jī)產(chǎn)生升力的部件，根據(jù)伯努利定律，機(jī)翼的上半部較下半部突起，以機(jī)翼側(cè)面剖面來看這讓機(jī)翼上半部氣流的流動路線比下半部長，因此機(jī)翼上半部氣流流動速度較下半部快氣壓較小，飛機(jī)在跑道上沖刺到一定速度后這氣壓壓力差就產(chǎn)生足夠升力讓飛機(jī)起飛。

機(jī)翼后緣有可操縱的活動面。靠外側(cè)的叫做副翼，其用于控制飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動。靠內(nèi)側(cè)的則是襟翼，它可以增加起飛著陸階段的升力。機(jī)翼的內(nèi)部通常會安裝油箱，而機(jī)翼下面則可供掛載副油箱和武器等設(shè)備。還有些飛機(jī)的發(fā)動機(jī)和起落架也被安裝在機(jī)翼下方。如果機(jī)翼安裝在機(jī)身的上不同部位，則會稱為高翼、中翼、低翼設(shè)計(jì)。機(jī)翼還可以通過按擁有機(jī)翼數(shù)量不同來進(jìn)行分類，有一組機(jī)翼的飛機(jī)稱為單翼機(jī)，有兩組機(jī)翼的飛機(jī)稱為雙翼飛機(jī)或者復(fù)翼飛機(jī)。而在航空技術(shù)不發(fā)達(dá)的早期為了提供更大的升力，固定翼機(jī)以雙翼機(jī)甚至多翼機(jī)為主，但現(xiàn)代飛機(jī)一般是單翼機(jī)。

尾翼

尾翼是用來平衡、穩(wěn)定和操縱飛機(jī)飛行姿態(tài)的部件，通常尾翼包含兩部分，分別是垂直尾翼（垂尾）和水平尾翼（平尾）。垂直尾翼是由固定的垂直安定面和安裝在其后部的方向舵組成，而水平尾翼是由固定的水平安定面和安裝在其后部的升降舵組成。一部分型號的飛機(jī)，它的升降舵由全動式水平尾翼代替。方向舵用于控制飛機(jī)的航向運(yùn)動，升降舵用于控制飛機(jī)的俯仰運(yùn)動。

起落架

起落架是用來支撐飛機(jī)停放、滑行、起飛和著陸滑跑的部件，它由支柱、緩沖器、剎車裝置、機(jī)輪和收放機(jī)構(gòu)組成。陸上飛機(jī)的起落裝置一般由減震支柱和機(jī)輪組成，此外還有專供水上飛機(jī)起降的帶有浮筒裝置的起落架和雪地起飛用的滑橇式起落架。一般的，起落架有著不同的布置形式，如前三點(diǎn)式、后三點(diǎn)式和自行車式等。

前三點(diǎn)式

現(xiàn)代飛機(jī)上使用最廣泛的是前三點(diǎn)式起落架。它布置形式是兩個主輪保持一定間距左右對稱地布置在飛機(jī)質(zhì)心稍后處，而前輪布置在飛機(jī)頭部的下方。當(dāng)飛機(jī)在地面滑行和停放時(shí)，為了方便旅客登機(jī)和貨物裝卸，機(jī)身地板基本處于水平位置。而重型飛機(jī)采用增加機(jī)輪和支點(diǎn)數(shù)目的方法來降低輪胎對跑道的壓力，從而達(dá)到改善飛機(jī)在前線土跑道上的起降滑行能力。

后三點(diǎn)式

在早期的螺旋槳飛機(jī)上后三點(diǎn)式起落架被廣泛采用。其布置特點(diǎn)是兩個主輪（主起落架）在飛機(jī)的質(zhì)心之前并靠近質(zhì)心，而尾輪（尾支撐）則是遠(yuǎn)離質(zhì)心布置在飛機(jī)的尾部。當(dāng)飛機(jī)在停機(jī)狀態(tài)時(shí)，主起落架上承擔(dān)了飛機(jī)90%的質(zhì)量，其余的10%由尾支撐來分擔(dān)。后三點(diǎn)起落架重量比前三點(diǎn)輕，但其在地面轉(zhuǎn)彎時(shí)靈活度不夠，容易出現(xiàn)剎車過猛時(shí)飛機(jī)有“拿大頂”的危險(xiǎn)，所以現(xiàn)代飛機(jī)已很少采用。

自行車式

自行車式起落架用得不多的，它的布置是前輪和主輪前后在飛機(jī)對稱面內(nèi)（即在機(jī)身下部），而重心距前輪與主輪幾乎相等。該布置型式會在機(jī)翼下還布置有輔助小輪，以防轉(zhuǎn)彎時(shí)傾倒。由于起飛時(shí)抬頭困難，所以這種布置型式采用的較少。

推進(jìn)系統(tǒng)

推進(jìn)系統(tǒng)的主要功能是提供可控的推力，使空氣進(jìn)出發(fā)動機(jī)，并為一些附屬裝置提供動力。推進(jìn)系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)、螺旋槳、發(fā)動機(jī)空氣進(jìn)氣口和排氣口、潤滑系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)控制、傳動附件以及傳動機(jī)匣等組成。如果飛機(jī)有螺旋槳，在高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)軸和低轉(zhuǎn)速的螺旋槳傳動之間的減速齒輪和軸系稱為動力傳動齒輪系統(tǒng)。

飛機(jī)的動力裝置的核心是航空發(fā)動機(jī)，其主要功能是產(chǎn)生拉力或推力來克服與空氣相對運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的阻力使飛機(jī)前進(jìn)。次要功能則是可以為空調(diào)設(shè)備等用氣設(shè)備提供氣源、為飛機(jī)上的用電設(shè)備提供電力等。飛機(jī)的動力裝置除發(fā)動機(jī)外，還包括一系列保證發(fā)動機(jī)正常工作的系統(tǒng)，如發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)等。

固定翼飛機(jī)的發(fā)動機(jī)既可以安裝在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，也可以安裝在吊艙中。發(fā)動機(jī)驅(qū)動的螺旋槳或內(nèi)部風(fēng)扇、或由一個或多個發(fā)動機(jī)的噴氣流、或由這兩種方法聯(lián)合給飛機(jī)飛行提供必需的推力。發(fā)動機(jī)的類型有活塞式噴氣發(fā)動機(jī)、沖壓噴氣發(fā)動機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)。

現(xiàn)代飛機(jī)的動力裝置一般為噴氣式發(fā)動機(jī)和螺旋槳發(fā)動機(jī)。應(yīng)用較廣泛的配置方式有四種：航空活塞式發(fā)動機(jī)加螺旋槳推進(jìn)器;渦輪噴射發(fā)動機(jī);渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī);渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)。隨著航空技術(shù)的發(fā)展，火箭發(fā)動機(jī)、沖壓噴氣發(fā)動機(jī)、原子能航空發(fā)動機(jī)、脈沖爆震發(fā)動機(jī)等，也有可能會逐漸被采用。

操縱裝置

主操縱裝置

駕駛桿或駕駛盤和方向舵腳蹬。在某些采用電傳操縱系統(tǒng)的飛機(jī)上，駕駛桿或駕駛盤已經(jīng)被簡化成位于駕駛員側(cè)方的操縱桿（sidestick），也稱為“側(cè)桿”。

輔助操縱裝置

襟翼手柄、配平按鈕、減速板手柄等。

駕駛艙

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在大型飛機(jī)中，傳統(tǒng)的機(jī)械式操縱系統(tǒng)已逐漸地被更為先進(jìn)的電傳操縱系統(tǒng)所取代，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)全面介入飛行操縱系統(tǒng)，駕駛員的操作已不再像是直接操縱飛機(jī)動作，而更像是給飛機(jī)下達(dá)運(yùn)動指令。由于某些采用電傳操縱系統(tǒng)的飛機(jī)取消了原有的駕駛桿或駕駛盤等裝置而改為側(cè)桿操縱，駕駛艙的空間顯得比以往更加寬松，所以有些駕駛員稱此類駕駛艙為“飛行辦公室”。

性能變化

航速發(fā)展

注：以上是部分歷史上的最大航速紀(jì)錄

航程發(fā)展

新加坡航空公司于2004年6月28日重新開通了新加坡與紐約紐華克機(jī)場之間的每日不停站直航航班，航班號為SQ21/SQ22。該航線超過了之前新加坡至洛杉磯的航線，成為當(dāng)時(shí)全球最長的商業(yè)飛行航線，航程達(dá)到了16600千米，飛行需時(shí)18小時(shí)。新加坡航空使用空中客車A340500客機(jī)執(zhí)飛該航線。

載重發(fā)展

截至2022年，固定翼飛機(jī)中載重能力最好的是蘇聯(lián)安東諾夫國營公司研發(fā)的安-225運(yùn)輸機(jī)，其離陸重量超過600公噸，有效載荷重量可達(dá)300公噸。而在載客人數(shù)方面，最多可搭載853人的空中客車A380客機(jī)于2005年初發(fā)布，采用最高密度座位布局。

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