升力、阻力、推力和重量

四个力

每架飞机在飞行中都受到四种力作用:

升力垂直于相对风（遇到风的机翼所遇到的空气流动）。它是由机翼两侧压力差产生的。升力取决于空速、空气密度、机翼面积、机翼形状以及攻击角。

重力垂直向下作用于地球的中心。它是地球引力作用于飞机及其内部的所有东西：燃油、乘客、货物。飞行过程中，重力随着燃油消耗而变化。

推力是引擎产生的前向力：螺旋桨、涡扇、涡轮机或火箭。推力使飞机加速并维持速度不减，抵抗阻力。

阻力是飞机通过空气运动时产生的后向力。主要有两种类型：寄生阻力（由机身、降落架、天线等产生的摩擦和形状阻力）随着速度增加，诱导阻力（产生升力的副产品）随着速度减少。

在直线平飞不加速的飞行中，这四种力处于平衡状态：升力等于重力，推力等于阻力。改变任何一力，飞机将加速、爬升、降落或转向。

力在行动

平衡与超越

了解四力不仅是学术问题：这是飞行员思维的方式。飞行的每个阶段都是管理这些力不平衡的阶段。起飞：推力大于阻力。爬升：升力大于重力。降落：重力大于升力。降落：阻力大于推力。

阻力类型之间的相互作用尤为重要。低速时，诱导阻力较高（机翼在较高攻击角下工作得很努力）。高速时，寄生阻力较高（空气框架通过较密集的相对气流推进）。总阻力最小的速度存在：这是最大航程和续航速度。

小翼、尾翼和舵

三个旋转轴

飞机围绕三个轴线旋转，每个轴线由特定的飞行控制面控制：

纵向轴（滚转）： 由小翼控制，它们位于每个机翼的外缘尾缘。向左移动控制杆，左小翼上升（减少该翼升力）而右小翼下降（增加升力）。飞机向左滚转。滚转是飞机转弯的方式：通过俯仰转弯使升力的一部分拉动飞机围绕曲线。

横向轴（俯仰）： 由尾翼控制，它位于机尾的水平稳定器。向后拉杆，尾翼向上倾斜，推动机尾下降并使飞机的鼻子上升。俯仰控制升角度，间接地影响空速。

垂直轴（偏航）： 由垂直尾翼上的舵控制。按左脚踏板，舵向左倾斜，推动机尾向右，飞机的鼻子向左。舵主要用于协调转弯并抵消不利的偏航，而不是单独转弯飞机。

舵片 位于机翼内缘的尾缘。起飞和降落时，扩展它们增加升力和阻力，允许飞机在较低空速飞行。舵片改变机翼的弯度。

调节 允许飞行员调整尾翼的中性位置，使飞机在不需要持续拉杆压力时维持所需俯仰姿态。正确的调节显著减少飞行员的工作负载。

协调飞行

飞机转弯

一个常见的误解是，飞机使用舵片（rudder）像船一样转弯。实际上，飞机通过倾斜，滚动机翼，使升力的一部分水平pull the aircraft around the curve。rudder在转弯中的作用是协调，确保飞机的鼻子指向飞行路径，防止飞机滑动或打滑。

在倾斜转弯中，升力向量中的一部分原本支持飞机的重量，现在变成了水平方向上的升力。这意味着在转弯中，升力提供的垂直分量减少，飞机将下降，除非飞行员增加背压（或者增加动力）来增加总的升力。

六合一仪表与导航系统

六个主要的飞行仪表

从Cessna 172到Airbus A380的每架飞机都显示相同的六个核心信息，传统上排列成两行三列（‘六合一’）：

airspeed indicator: 显示飞机通过空气的速度（不包括地面上的速度）。由气体静态系统驱动：一个前向对齐的管道（静压管）测量冲气压力，静态口测量大气压力。压力差表示动压，表示空速。

姿态指示器（人造地平线）： 显示飞机与地平线相对的俯仰和横滞姿态。对于云层或夜间无法看到自然地平线的飞行，这是最关键的仪器。

高度计: 显示海平面以上的高度，根据静态口测量的大气压力。飞行员根据当地气压调整高度计。

转动协调器: 显示转弯的速度和质量：飞机是否协调、滑动或打滑。

航向指示器（方向舵): 显示飞机的磁航向。比磁罗盘在波动或转弯时更稳定。

垂直速度指示器（VSI）： 显示每分钟的升降率。

航海

VOR（VHF全向范围）： 地面上的无线电探测器，传输径向：从发射站的磁性bearing。飞行员通过跟踪特定的径向来导航VOR。自1950年代以来，这一直是空中航道导航的基础。

GPS： 卫星导航现在占主导地位。现代GPS进近可以在零视距引导飞机接近跑道阈值。

IFR vs VFR： 可视飞行规则（VFR）需要对地面有视觉参考和特定的气象最低要求（可见度，云层间距）。仪表飞行规则（IFR）允许在云层中和低可见度下使用仪表和ATC引导。IFR需要仪表许可证、具备仪表的飞机以及提交的航班计划。

盲飞

当您无法看到

空间失orientation是通用航空事故的主要原因之一。人体的平衡系统（内耳）进化用于行走，而不是飞行。在云层中或在没有可见地平线的情况下，你的身体会骗你：你可能会觉得水平时实际上你在30度的俯冲中，你可能会觉得自己在上升，而实际上你在下降。

约翰·F·肯尼迪·约翰逊在1999年去世，当时他驾驶皮尔·萨拉托加飞机撞入海洋上的雾中。他没有仪器资质。没有可见地平线，他很可能进入了坟墓螺旋：一个逐渐加剧的下降转弯，感觉像直飞到内耳。

飞行员面临的天气危险

天气导致飞行员死亡

天气是导致通用航空事故死亡率最高的因素。不是因为天气不可预测：而是因为飞行员对它做出错误的决策。

锋面：冷锋推进到温暖的空气下，形成一个狭窄的强烈天气带：雷电、横向剪力、湍流。温锋滑过冷空气，形成广泛的低云、雨和减少可见度区域。知道接近的锋面类型告诉你要期望什么样的危险。

湍流: 机械湍流来自地形上的风流。热气球上升热带气流产生热力湍流。无视觉预警的高空空气湍流（CAT）发生在近捷流区域。重型飞机的尾流湍流可以翻转小型飞机。

结冰: 结构性结冰发生在飞机上接触到超冷的液体水滴时。冰在翼上破坏升力并增加阻力。冰在螺旋桨上减少推力。冰覆盖在静压管上使气速表指示器失效。大多数小型飞机未获得在已知结冰条件下飞行的认证。

密度高度: 热、湿、高海拔空气是薄的。飞机表现得像在更高的高度：加长起飞滑行、减少爬升率、减少发动机功率。海平面上一早晨凉爽的跑道可能在5,000英尺海拔高度的热午后是危险地短。

起飞还是不起飞

飞行决策

每次飞行都从起飞或不起飞的决策开始。专业飞行员使用结构化框架：PAVE（飞行员、飞机、环境、外部压力）和IMSAFE（疾病、药物、压力、酒精、疲劳、吃饭）。这些清单存在是因为航空中最危险的风险不是雷暴天气或发动机故障：它是飞行员在没有评估风险之前决定飞行的飞机。

到达癖，压力使飞行员在条件恶化时继续飞行的压力，是通用航空中最危险的模式。NTSB已经调查了数百起致命事故，其中飞行员在感到必须到达目的地的情况下飞入已知恶劣天气。

航空将你带向何处

飞行证书

私人飞行员执照 (PPL): 最少需要飞行 40 小时（国家平均为 60-70 小时）。允许您驾驶单引擎飞机在 VFR 条件下飞行，携带乘客，但不用于报酬。成本：$10,000-$15,000。

仪表飞行资格: 在云层中和低可见度情况下使用仪表进行飞行的额外培训。对于大多数专业飞行和安全方面而言是必需的。

商业飞行员执照 (CPL): 最少需要 250 小时。允许您以报酬的形式飞行：悬挂横幅、空中调查、包机航班。

航空运输飞行员 (ATP): 最少需要 1500 小时（1000 小时对于军事，受限 ATP 在 750 小时用于某些项目）。作为一名航空公司的副驾驶需要持有此执照。这是飞行员的最高证书。

其他航空职业

A&P 修理工 (空架与动力机）： 受到美国联邦航空局 (FAA) 认证的飞机维护技术人员。需要在学校学习 18-24 个月或具有相应的军事经历。需求旺盛，工资高，且您不用担心就业市场：飞机总是需要维护。

空中交通管制员 (ATC): 受到美国联邦航空局管理。必须在 31 岁前被录用。通过美国联邦航空局的 AT-SA 才能测试进行竞争性选择。工作压力大，工资高，管制员在 56 岁时必须离职。培训期间的起薪约为 $40,000，经验丰富的管制员年薪可达 $100,000-$180,000。

无人机飞行员 (Part 107): 为商业无人机操作获得美国联邦航空局的遥控飞行员证书。只需通过书面测试，无需飞行小时。开启了在空中摄影、测绘、检查、农业、房地产等领域的职业生涯。航空领域增长最快的部分。

军事管道: 所有军事部门都在运行飞机。军事飞行员在无成本的世界级培训中接受，作为回报，他们需要承担一定的服务承诺（通常为飞行员的 10 年）。许多航空公司飞行员从军事生涯过渡。军事维修人员和 ATC 人员也能很好地过渡到民间职业。

综合

将所有内容融合

你现在理解了飞行四大力、飞行员如何控制飞机、仪表如何在云层中保护他们、为什么气象条件是通用航空中最危险的隐患以及行业中可供选择的职业路径。

航空业奖励那些以系统思维思考的人：力与控制相互作用、控制与仪表相互作用、仪表与天气相互作用、天气与决策相互作用。最优秀的飞行员、机械师和控制员不是那些反应最快的人。他们是那些能预见未来的人。