第一节民用航空器的分类和应用

一、航空器的分类

任何由人制造、能飞离地面并由人来控制的飞行物体均称为飞行器，在大气层中飞行的飞行器称为航空器，飞出大气层的飞行器则称为航天器。如飞机、飞艇等为航空器，人造卫星、宇宙飞船等为航天器。

国际民航组织对航空器的定义是：任何可以从空气的反作用力取得支撑力的机器。（这里的空气反作用力不包括空气对地面的反作用力）这个定义对航空器做了进一步的界定，把磁悬浮列车、气垫船、地效飞行器等依靠磁力、空气和地面的反作用力离开地面的机械排除在航空器的范畴之外。

根据航空器获得克服重力的支撑力方式的不同，可将其分为两大类：一类是轻于空气的飞行器，它不需要和空气有相对运动，依靠浮力克服重力，也叫静力飞行器；另一类是重于空气的航空器，它需要和空气有相对运动，靠运动空气产生的空气动力来克服重力，也叫动力飞行器。

常见的航空器种类如下。

1.气球

气球有一个巨大的气囊，大多数为球形，依靠它在空气中产生的浮力来克服重力升空。靠加热气囊中空气使之密度变小而升空的叫热气球，气囊中填充比空气密度小的氢气、氦气或天然气的统称氢气球。人类最早依靠热气球飞上天空，但现在气球仅仅在气象观测、庆典活动、体育活动等领域中使用了。气球升空后不加控制，只能随风飘移的，叫自由气球，主要用于气象观测、庆典活动等；升空后有绳索系留在地面的叫系留式气球（见图2-1），主要用于广告、庆典活动等。

图2-1 系留式气球

2.飞艇

飞艇和气球一样，也是依靠空气的浮力实现升空的，但它安装有以螺旋桨为推进装置的发动机，可以按照操纵者的意愿飞往目的地。根据飞艇气囊结构不同，可将飞艇分为刚性飞艇、半刚性飞艇和非刚性飞艇。

飞艇是人类最早用于航空运输的交通工具，其中最有名的是前文提到的齐柏林公司的“兴登堡”号飞艇（见图2-2），可携带着近100名乘员进行跨洋飞行。直到“兴登堡”号失事以后，航空运输领域才完全被飞机取代。现在飞艇主要用于广告、庆典活动等领域（见图2-3）。

3.风筝

风筝是最早出现的重于空气的航空器，迄今已有4000年历史。风筝的出现证明了重于空气的物体飞上天空的可能性，在航空发展初期，风筝也是经常用来验证空气动力的手段。现代风筝造型美观，但仅用于娱乐、庆典等活动。

4.滑翔机

滑翔机（见图2-4）是不安装动力装置、带有固定机翼、重于空气的航空器，它的升空主要靠其他机械（如飞机、绞盘车等）的牵引或是从高处下滑来实现，靠滑翔时与空气的相对运动获得升力，维持空中的飞行，滑翔机的本质就是不带动力装置的飞机。滑翔机是飞机出现以前唯一可以载人飞行的重于空气的航空器，人们通过它摸索出了动力飞行的基本原理及飞机的基本操纵方法，为飞机的发明做出了不可磨灭的贡献。目前，滑翔机主要应用于体育运动、航空知识普及等用途，20世纪70年代后出现了造价低廉的柔性机翼和伞翼滑翔机（见图2-5），使滑翔运动更加普及。

5.飞机

全国科学技术名词审定委员会给飞机的定义是：由固定翼产生升力，由推进装置产生推（拉）力，在大气层中飞行的重于空气的航空器。从定义上看，直升机没有固定的机翼，因此不属于飞机范畴。

飞机是当前最主要的航空器，虽然它的发明晚于静力航空器一百多年，但只有它才真正把人类推进了航空时代，并使人类的航空事业大步迈进。目前，民用航空器中，飞机的数量占到了98%以上。

飞机按用途不同可分为民用飞机和军用飞机；按起降场地不同可分为陆上飞机、水上飞机（见图2-6）和水陆两用飞机。

6.旋翼飞行器

和固定翼飞机不同，旋翼飞行器没有固定的机翼，它产生升力的部分是可以旋转的叶片，类似于螺旋桨。目前的旋翼飞行器主要有旋翼机和直升机两种。

旋翼机（见图2-7）是一种利用前飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力的旋翼航空器。它前进的动力由发动机带动螺旋桨直接提供，旋翼机必须滑跑加速才能起飞。旋翼机出现在1923年，由于其只能短距离起落，灵活性不如直升机，其他性能又比飞机差了很多，目前只用于体育活动。

直升机类似于旋翼机，克服重力的力量也来自于旋翼，它们的区别是它的旋翼直接由发动机带动，而不是靠相对气流吹动。第一架直升机诞生于1907年（见图2-8），但具有实用价值的直升机发明于1936年，1942年美国进行了批量生产。

直升机以其可以垂直起降、对机场条件依赖小、可以悬停并能前后左右移动的灵活飞行特性，使之在航空器领域里有着不可替代的位置。但和飞机相比，直升机航程短、使用和维护费用高、振动大、有效载荷小，又限制了它的广泛应用，只能作为飞机的补充，不能作为民航的主力机种。目前，直升机数量在民用航空器中占不足2%的份额，主要用于医疗救护、地质勘测、森林防火、海上采油、吊装设备等领域（见图2-9）。

7.扑翼机

扑翼机（见图2-10）是人类模仿鸟类飞行而制造的、机翼可以上下扇动的航空器。人类最早模仿鸟类飞行大多是靠人力或制造扑翼机进行试验，由于控制、材料、结构方面遇到诸多困难，目前，扑翼机只处在试验阶段，还没有具有实用价值的扑翼机。

综上所述，航空器虽然种类繁多，但真正在民航中广泛应用的只是飞机，在个别领域中用到少量的直升机。因此，本书讨论的航空器主要针对民用飞机。

二、民用飞机的分类

按用途不同，民用飞机可分为用于商业飞行的航线飞机和用于通用航空的通用航空飞机。在航线飞机和通用航空飞机下面，还有更细的分类。

（一）航线飞机

航线飞机又称运输机，可分为运输旅客的客机、运送货物的货机和客货兼载的客货两用机。

目前，全球在飞的航线飞机总数为2万架左右，仅为民用飞机总数的5%左右，但由它们的飞行航线构成了全球范围内的航空运输网，机群的自身价值和产值都占了民航业务的95%以上。航线飞机尤其是客机是民航运输的主体，以下对航线飞机的讨论以现代客机为主。

客机根据不同的分类标准，可以分出不同的类别：

按航程分，可以分为远程客机、中程客机和近程客机。其中远程客机的航程在8000千米以上，可以完成不间断的洲际或跨洋飞行，执行远距离的国际航线飞行任务；中程客机航程为3000～8000千米，可执行国内航线和中短距离的国际航线飞行任务；近程客机的航程一般在3000千米以下，一般用于执行国内航线和飞往邻近国家的短程国际航线飞行任务。我国又把远程、中程客机称为干线客机，用于执行国内干线和国际航线飞行任务，把近程客机称为支线客机，用于执行支线飞行任务。

小贴士

航程是指飞机在无风大气中，沿预定的航线飞行，使用完规定的燃油所经过的水平距离。

按发动机类型不同，可以将客机分为活塞式飞机和喷气式飞机。活塞式飞机采用四冲程汽油活塞式发动机，喷气式飞机采用以航空煤油为燃料的喷气式发动机，目前我国民航从事客货运输飞行的飞机都是喷气式飞机。

小贴士

飞行M数是指飞行速度与飞机所在高度音速的比值，又叫马赫数。

按最大飞行速度不同，现代客机可分为亚音速客机、高亚音速客机和超音速客机。亚音速客机的最大飞行M数在0.7以下，高亚音速的最大飞行M数在0.7～0.9之间，超音速客机的最大飞行M数在1.3以上。目前，许多支线客机采用亚音速飞机，干线飞机大多为高亚音速飞机，投入运营的超音速飞机只有英法联合研制的“协和”飞机，现在也已经全部退役。

小贴士

飞行M数在0.9～1.3之间的飞行称作跨音速飞行，由于这个阶段飞机的稳定性、操纵性有许多异常，不利于飞行安全，故没有专门在此范围内飞行的跨音速飞机。

按座位数不同，可以将客机分为小型飞机、中型飞机和大型飞机。小型飞机座位数在100座以下，一般用于支线飞行；中型飞机座位数在100～200座，大型飞机座位数在200座以上，中、大型飞机一般用于干线飞行。

按机身直径不同，可将现代客机分为宽体客机和窄体客机。宽体客机机身直径超过3.75米，客舱内设有两条通道，又称双通道客机，大型客机一般都是宽体客机（见图2-11）。窄体客机机身直径在3.75米以下，客舱内只能设一条通道，又叫单通道客机（见图2-12），中、小型客机一般都是窄体客机。

（二）通用航空飞机

通用航空的性质决定了通用航空飞机体积小、造价低（和航线飞机相比）、参与通用航空的飞机数量多。民用航空的航空器数量中，通用航空飞机达到了95%左右，但其自身价值和产值仅占5%，和航线飞机正好相反。通用航空飞机根据用途不同，可分为公务机、农业机、教练机和多用途轻型机四大类。

公务机是在商务活动和行政事务活动中用作交通工具的专用飞机，也称做行政机或商务机（见图2-13、图2-14）。公务机一般是小型飞机，它的起飞重量不超过10吨，载客不超过15人。近年来，由于大型跨国集团公司、国际交往等发展较快，当前一些豪华、远距公务机的最大起飞重量可达30吨、航程能达5000千米以上。它的性能已经逐渐接近航线飞机，甚至个别有实力的集团购买了航线飞机作公务机。目前国内使用公务机大多是从专门经营公务机包机业务的公司租赁，也有个别企业购进了自己的公务机。现在国内企业购买了公务机的有长沙远大、青岛海尔和春兰空调三家，其中长沙远大1997年就购进了公务机，是我国第一家购买公务机的企业。

农业机（见图2-15）是专门为农、林、牧、渔业服务的飞机，这类飞机有的是专门为农、林、牧、渔业设计的，还有一些是由多用途飞机改装而成的。这类飞机一般都是只安装一台发动机的小型飞机，飞机时速在400千米以下，飞机的设备比较简单，但低空、超低空性能好，结构强度高。

教练机（见图2-16）是用于培养飞行员的飞机，可分为初级教练机和高级教练机。初级教练机用于训练新飞行学员掌握飞机驾驶术，通常只有一台发动机，结构简单，易于操纵；高级教练机用于培训经初级教练机培训合格后的飞行学员，一般具有两台发动机，机上的仪表设备和飞行性能与公务机相近。教练机至少有两个座位，两套操纵系统完全联动，在飞行中相当于教员“手把手”在教学。

多用途轻型机（见图2-17、图2-18）用于包括空中游览、救护、短途运输、航拍、家用等用途的飞机，也可用作教学和农业、公务等用途。这类飞机起飞重量一般不超过5吨，最小的包括只有几百公斤的超轻型飞机。

三、民用航空器的使用概况和要求

目前，全球民用航空器98%以上是飞机，直升机的数量不足2%，其他类型的航空器数量更少。各种最新、最先进的民用航空技术首先使用在航线飞机上，所以，航线飞机的水平代表了民用航空器的最高技术水平。

对民用航空器的使用要求是安全、快速、舒适、经济和符合环保要求。

（一）安全性

安全是对航空运输的首要要求，保障安全是整个民航系统的重要任务。民航飞机的安全程度在不断提高，其中提高最大的是飞机的通信导航、电子设备和动力系统的革命性改进，使飞机机体和发动机的可靠性大大提高、对天气的依赖状况有了极大的改善；飞机操纵和数据处理自动化程度越来越高，能有效减少人为因素造成的安全隐患。目前飞机的安全指标——亿千米死亡人数已降至0.05左右，相当于一人每天飞行10000千米，经过500多年，才会因飞行事故死亡。而目前国内的道路交通事故死亡人数，每天大约170人，相当于每天损失一架中型客机。所以，飞机的安全性远远优于其他交通工具。但由于人们对飞行的了解程度不高、飞行事故一般都是严重事故，造成人们对飞行安全性的怀疑。

第一节 民用航空器的分类和应用

第一节民用航空器的分类和应用