飞机如何在飞行保持机身平衡（飞行过程中的飞机究竟是如何保持平衡与机动的）

想必飞机很多人平时都有坐过，那么大家有没有想过，飞机在飞行过程中，究竟是如何保持平衡与机动的呢？在这篇文章里，就来给大家介绍一下与飞机飞行平衡有关的知识。首先，飞机保持平衡的方式主要有两种，第一种是飞控系统通过调整机翼、辅助翼的升、阻力配比，来保持飞机的飞行平衡；第二种则是通过油箱分布来配平。我们先主要来了解一下第一种配平方式，大家以后有机会坐飞机的时候，可以选一个机翼后面靠窗的位置，然后注意观察一下飞机机翼的结构，你就会发现飞机的机翼上有很多一块一块的“挡板”一样的结构，而这些东西其实就是扰流板、副翼和襟翼，比如下图所示：

客机机翼结构

那么，机翼上的这些结构究竟有什么作用呢？就是通过控制这些结构的角度，就可以控制机翼受到的升阻比，进而控制飞机的速度与平衡性。举个例子，飞机在降落的时候，此时是需要减速的，所以（两边）机翼上的液压装置就会把扰流板给撑起来，使机翼获得更大的空气阻力，同时扰流板的存在还减小了机翼上方的空气流速，进而也就减小了升力，使飞机就可以在最短的时间内把速度给降下来，比如下图所示，就是飞机在降落减速过程中机翼上升起的扰流板。大家以后有机会坐飞机的时候可以注意一下，看是不是和我说的一样。

降落时扰流板减速

接着我们来看飞机的襟翼，机翼上的襟翼是可以自由伸缩的，比如下图所示。所以，它的作用其实就是通过改变机翼的整体弧度和面积，来控制机翼获得的升阻比。至于原理，这里简单说一下，首先在流体力学中有个“伯努利定理”，即：流体流速快的地方，其压强就小，因此，当机翼上的襟翼伸展出来时，机翼的整体面积和弧度都是增加了的，此时机翼上表面的空气流速会增加、下表面的空气流速则是减小，上下表面之间的压力差增大，所以机翼就会获得更大的升力，以上就是襟翼作用原理的大概解释。不过呢，襟翼的类型是有很多的，根据形状、位置以及作用的不同，可以把襟翼分为后置襟翼、前置襟翼、克鲁格襟翼等，这里不作一一介绍。

襟翼工作原理

襟翼说完了，我们继续来介绍机翼上的副翼。副翼一般位于两边机翼的尾端（翼端），通过机翼上的液压传统装置，可以控制副翼上、下偏转，而副翼的偏转角度不同，机翼翼端上下表面的压力差大小也就不同（同样是流体力学中的“伯努利原理”），从而会获得不同的升阻比，来控制飞机的左右偏转（转向）。也就是：襟翼偏转角度向下时，机翼翼端下表面压力大于上表面压力，此时压力差体现为升力；而襟翼的偏转角度向上时，则是刚好相反，压力差体现为阻（降）力。因此，通过控制左右两边机翼翼端处副翼的偏转角度，就可以保证飞机在飞行过程中的平衡，同时控制飞机的偏转，从而实现飞机的转向，比如下图所示：

副翼控制飞机的平衡与偏转

当然了，机翼上的这些升力辅助结构不仅仅是在客机或者是其他大型货运飞机上才有的，那些军用战斗机上同样也有，比如下图中俄罗斯海军的的苏-33舰载机，注意看图中我做的标记，就是它机翼上的襟翼和副翼。而对于战斗机来说，上面的挂载的武器也是影响其配平的一大原因，如何在发射武器后保证战机的平衡以及机动性，就需要飞控来控制机翼的升力配比来实现了，比如右翼发射了一枚导弹，负载出现了较大的变化，那么此时飞控就需要通过调整右翼的气动结构（控制副翼、襟翼来实现）来控制其升阻比，从而与左翼之间保持平衡。也就是说，飞机的平衡性和机动性，其实和飞控系统也是有一定关系的，气动布局好的战机，也不能缺少一个优异的飞控系统。

Su-33舰载机机翼结构

除此之外，机身上面油箱的分布，也是保证其配平的一种重要手段。对于客机来说，上面的油箱分布结构主要有位于机身处的中央油箱、位于两边机翼的主油箱和通气油箱以及尾部（或者尾翼处）的配平油箱，比如下图所示，就是一架波音747-400的油箱分布简图。这些不同位置分布的油箱内的燃料都可以为飞机提供动力，不过飞机主要还是会优先使用机翼内的燃油，但是，这些油箱和配油系统之间，都存在集成管道和油泵，也就意味着，通过这些油泵和输送管道，上面的燃油可以在所有的油箱之间任意传输，从而平衡了它们在飞机上的重量分布，可以保证飞机机身的配平，这个过程也被称为“Tank Trimming”，即“油箱调整”。还有一点，采取这种多段式油箱分布，还可以避免飞机在飞行、机动过程中，由于燃油减少而带来的晃动问题，大家可以想象一下，大型客机上的燃油总量高达上百吨，一旦出现晃动，那么肯定会破坏飞机的平衡性，进而出现事故。

波音747-400客机油箱分布

除了那些大型客运/货运飞机之外，军用战斗机上的油箱同样也是分段式分布的，比如下图中的F-35，机身上蓝色部分就表示其油箱的分布，同样，油箱与油箱之间也有油泵和输送管道负责连通，通过对不同位置油箱的配兵，从而可以实现燃油重量在机身上的均匀分布，使燃油数量的变化对飞机平衡性的影响降到了最低。

F-35战机上的油箱分布

因此，有关那些大型客运/货运飞机，以及军用战斗机的配平（平衡）问题，到这里就介绍完了，概括一下主要就是这两点，即：飞机通过飞控来控制机翼的升阻比，进而控制飞机在飞行过程中的平衡；以及利用“油箱调整”来避免燃油重量的变化对机身平衡性的影响。其中，起到主要作用的是第一种，即飞控系统控制机翼结构来控制升阻比。