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一 飛機基本構造
1 機身:用以籌載旅客、貨品的空間。為了本節中各構造功能的說明,
我們在這邊定義飛機的X、Y、Z 三軸,飛機的X 軸就是機身中心
軸,位於水平面上;Y 軸則是在水平面上與機身中心垂直之軸;Z
軸則是與XY 平面(水平面)垂直之軸,也就是鉛直軸。
2 機翼:機翼是產生升力的來源,不同形式設計的機翼會帶來完全不
同的空氣動力特性。
3 襟翼:襟翼簡單的說就是向延伸而出的機翼,以液壓連桿構造控制
其收放,襟翼可以完全以上述控制連桿收藏於機翼之內(上圖中飛
機之襟翼即為收起狀態),也可以放出增加機翼面積。以下狀況下,
飛機需要襟翼的輔助:「飛機在起飛時希望在較低速度下即可獲得
較大升力」、「飛機在降落階段希望以較低的速度維持滯空能力」、
「飛機在低空盤旋時,希望能在較低速度下獲得較好的操控能
力」。多數襟翼設計於機翼之後端,需要的時候,向後延伸放出,
另有一些機種設計有前緣襟翼,使用時朝前方延伸而出。不館前緣
或後緣襟翼,作用都是增加機翼的有效面積。
4 副翼:副翼都是兩邊機翼分開作動,一邊翹起、另一邊的就下壓,
副翼可以對飛機的X 軸產生轉矩,這個轉矩可以驅使飛機以X 軸
為中心轉動,改變飛機的坡度(飛機以X 軸為中心旋轉之角度)。
當左側副翼往上、右側副翼往下轉動,左側副翼改變氣流往上,獲
得往下的反作用力,右側副翼改變氣流往下,獲得往上的反作用
力,這兩個力大小相等,方向相反,對飛機的作用總力為0,稱為
力偶(一對大小鄉等方向相反作用在不同點上的力),這個力偶對
飛機的X 軸提供轉動的力矩,在這個例子中,飛機將會以X 軸為
中心,逆時鐘轉動(從後方觀察);反之,若是左側副翼往下轉動、
右側副翼往上轉動,造成的力偶則是左側往上、右側往下,這個力
偶造成的力矩可以推動飛機沿X 軸順時鐘轉動。
5 水平安定面:水平安定面是用來穩定飛機的俯仰(飛機以Y 軸為中
心轉動的動作)狀態,沒有水平安面的飛機,將無法穩定的以固定
角度直進。
6 升降舵:位置在水平安定面的後端,是一片可以上下改變角度的翼
狀結構物,升降舵的作用為改變飛機的俯仰姿態。當升降舵的後端
翹起,改變氣流往上,同時可以獲得往下的反作用力,這個力以Y
軸為中心,造成一個讓飛機抬頭的力矩,機頭因此抬高;反之,當
升降舵後端下垂,則可以獲得讓飛機低頭的力矩。有些機種的設計
上,以整片水平安定面同時作為升降舵,但是由於其提供的功用不
同因此分別討論。
7 垂直安定面:垂直安定面是用來穩定飛機的偏航(飛機以Z 軸為中
心轉動的動作)狀態,沒有垂直安面的飛機,將無法穩定的以固定
角度直進。
8 方向舵:位置在垂直安定面的後端,是一片可以左右改變角度的翼
狀結構物,方向舵的作用為改變飛機的偏航角度。當方向舵的尾端
向右轉動時,改變氣流往右會造成往左的反作用力,這個力對飛機
的Z 軸產生一個力矩,讓飛機沿Z 軸做順時鐘轉動(從上方觀察),
飛機的機頭方向朝右方轉動;反之,當方向舵的尾端向左轉動,改
變空氣往左,則可獲得往右的反作用力,造成的力矩推動飛機沿Z
軸做逆時鐘轉動。
9 發動機:作用就是提供飛機往前的推力,是飛機的動力核心。發動
機的推力方向朝向機頭,與飛機的X 軸平行。值得特別注意的是,
近代的大型客機的發動機推力都很大,發動機的位置,對於飛機來
說是非常重要的,因為不同位置的發動機,產生的推力對飛機來說
會產生不同的力矩,發動機推力在飛機重心水平線以下,推力會對
飛機產生一個抬頭的力矩,反之,裝置在飛機重心水平線以上的發
動機(MD-11 型機的二號發動機),推力會對飛機產生低頭的力矩,
因此,飛機在設計之初,發動機的位置是一個很重要的課題,會影
響到飛機所有操控面的設計需求以及飛機本身的自然穩定性。
10 起落架:作用很簡單,飛機在地面上的時候,起落架就是支撐飛機
的重要構造,飛機起飛建立初始爬升率後(有些機種與公司規定是
到達某高度),起落架即收起;準備降落在所謂的最終進場階段時,
起落架才放下,此時高度多低於3000 英尺(1 英尺=0.3 公尺)。
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