1.2　航空器大家庭

航空是指载人或不载人的飞行器在地球大气层内的航行活动。

航天是指载人或不载人的飞行器在大气层外空间（太空）的航行活动，又称为空间飞行或宇宙航行。

在地球大气层内、大气层外空间飞行的器械统称为飞行器。按照飞行器的飞行环境和工作方式的不同，可以把飞行器分为3类：航空器、航天器、火箭和导弹。

航空器是指在大气层内飞行的飞行器。航天器是指主要在地球大气层外的宇宙空间，基本上按照天体力学规律运动的各类飞行器，又称空间飞行器。火箭与导弹是一类特殊的飞行器，它们均可在大气层内和大气层外飞行，但都只能使用一次。在我国通常将火箭和导弹划为航天器。

随着航空航天科学技术的发展，有时候也很难界定航空器和航天器，两者在相互渗透和借鉴；比如近年来出现的临近空间飞行器，其飞行高度在25～100km之间，它的飞行既有航天器轨道飞行的特点，又同时受到空气动力的影响。

任何航空器要升到空中，都必须产生一个能克服自身重力的向上的力，这个力叫作升力。另外，航空器在空中的飞行，还必须具备动力装置产生推力或拉力，以克服前进的阻力。

根据产生升力的基本原理不同，航空器分为轻于（或等于）同体积空气的航空器和重于同体积空气的航空器两大类。前者靠空气的静浮力升空，又称浮空器；后者靠与空气相对运动产生的升力升空。按照不同的构造特点，航空器还可进一步细分，如图1-8所示。

1.2.1　轻于（或等于）空气的航空器

轻于（或等于）空气的航空器包括气球和飞艇，它们先于飞机出现。

（1）气球　气球一般无推进装置，主体为气囊，下面通常有吊篮或吊舱（图1-9）。

按照气囊内所充气体的种类，可分为热气球、氢气球和氦气球3种。

（2）飞艇　飞艇安装有推进装置，并可控制飞行（图1-10）。

飞艇与气球的最本质区别就是：飞艇带有动力装置和操纵舵面，可按照预定的飞行方向飞行；而气球由于没有动力装置和操纵舵面，在水平方向只能随风飘移，但在垂直方向可以通过调节浮力的大小或改变质量的大小进行升降。

1.2.2　重于空气的航空器

重于空气的航空器靠自身与空气的相对运动产生升力升空飞行。常见的这类航空器主要有固定翼和旋转翼两类，另外还有像鸟一样飞行的扑翼航空器以及能够垂直起降的垂直起降航空器。

（1）固定翼航空器　固定翼航空器包括飞机（图1-11）和滑翔机（图1-12）。

飞机是指由动力装置产生前进推力或拉力，由固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。滑翔机是指没有动力装置的重于空气的固定翼航空器。

滑翔机可由飞机拖曳起飞，也可用汽车等其他装置牵引起飞。部分动力滑翔机装有小型辅助发动机，无须外力牵引就可自行起飞，但滑翔时必须关闭动力装置。

飞机和滑翔机最本质的差别在于，大部分飞行时间内是否依靠动力装置。

实际上，在莱特兄弟发明飞机之前，人类就已经发明了滑翔机，并为飞机的发明奠定了空气动力学和飞行操纵等方面的基础。

（2）旋翼航空器　旋翼航空器包括直升机（图1-13）和旋翼机（图1-14）及其他各种特殊形式的旋翼航空器。

直升机是指以航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力来源，能在大气中垂直起降及悬停并能进行前飞、后飞、侧飞、悬停回转等可控飞行的重于空气的航空器。

直升机和飞机的最本质区别在于，直升机能够依靠旋翼垂直起降，对起降场地的依赖性很小；而通常意义上的飞机则只能水平起降，对起降场地的依赖性很大。相对于飞机而言，直升机飞行速度慢、震动大。

旋翼机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，全称自转旋翼机。旋翼机和直升机在外形上有些相似，但它的旋翼不是由动力装置驱动，而是前进时在空气动力作用下像风车那样，靠相对气流吹动旋翼自行旋转，产生升力。旋翼机还无须安装尾桨。

除直升机、旋翼机之外，还有一些设计独特的特殊形式的旋翼航空器，如图1-15所示的多旋翼航空器（有3个以上旋翼），及如图1-16所示的特殊形式的旋翼航空器等。这些航空器虽然也靠旋翼产生升力，但是稳定和操纵方式与直升机、旋翼机有所不同。这些特殊形式的旋翼航空器有可能还是未来旋翼航空器的发展方向。

（3）扑翼机　扑翼机是指能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器（图1-17），又称振翼机。扑动的机翼不仅产生升力，而且产生向前的推进力。

（4）垂直起降航空器　垂直起降航空器是指既能够像直升机一样垂直起降和空中悬停，又能够像飞机一样水平飞行的航空器。因此，垂直起降航空器既有机翼能在水平飞行时产生升力，又有旋翼或螺旋桨在垂直起降和空中悬停时产生升力。

倾转旋翼机是一种典型的垂直起降航空器。现在世界上唯一有实用价值的倾转旋翼机，为美国贝尔公司研制的V-22（又称“鱼鹰”，图1-18）。