飞机为什么那么快

飞机之所以能那么快,主要有以下几个关键因素：

强大的动力系统

1. 高性能发动机
   • 喷气发动机原理：现代飞机大多配备喷气式发动机，如涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机等，以涡轮风扇发动机为例，空气首先进入发动机前端的进气道，经过风扇增压后，一部分空气直接通过外涵道向后流动，另一部分空气进入内涵道，在压气机中被进一步压缩，然后与燃油混合燃烧，产生高温高压燃气，燃气在涡轮中膨胀做功，驱动压气机和风扇，最后燃气从尾喷管高速喷出,产生强大的推力。
   • 推力大：这种发动机能够产生巨大的推力，推动飞机快速前进，大型客机使用的高涵道比涡轮风扇发动机，其推力可达数十万牛顿甚至更高，像波音747 - 8使用的GE90 - 115B发动机，最大推力可达51.2万磅（约232.3千牛）,如此强大的推力可以使飞机在短时间内加速到很高的速度。
2. 先进的燃油系统
   • 高效燃油供应：飞机的燃油系统能够精确地将燃油输送到发动机中，确保发动机稳定高效运行，它具备良好的燃油过滤和调节功能,以适应不同飞行条件下发动机对燃油品质和流量的要求。
   • 轻质高能燃油：现代航空燃油具有能量密度高、挥发性好等特点，常用的Jet - A燃油，其能量密度能够为发动机提供持续稳定的能量，保证发动机在燃烧过程中释放出足够的热能来转化为机械能，推动飞机前进,有助于飞机达到并保持高速飞行。

优化的空气动力学设计

1. 流线型机身
   • 减少空气阻力：飞机的机身设计成光滑、流畅的流线型，这种形状可以使空气在机身表面顺畅地流过，减少空气与机身之间的摩擦阻力，客机的机身前端通常较为圆润，向后逐渐变细，就像水滴的形状一样，能够有效降低空气在机身表面形成的紊流，从而降低阻力,提高飞行速度。
   • 符合空气动力学原理：流线型机身还能使飞机在飞行过程中更好地顺应气流方向，减少气流分离和漩涡的产生，当飞机高速飞行时，如果机身形状不合理，气流可能会在机身某些部位分离，形成较大的阻力，而流线型设计可以最大程度地避免这种情况,保证飞机在空气中高效前行。
2. 机翼设计
   • 翼型优化：飞机机翼采用特殊的翼型设计，翼型的形状经过精心研究和优化，以实现最佳的升力和阻力特性，机翼上表面较为弯曲，下表面相对平坦，当气流流过机翼时，上表面的气流速度快、压力低，下表面的气流速度慢、压力高，从而产生向上的升力，合理的翼型设计也能在保证升力的前提下,尽量降低机翼产生的诱导阻力。
   • 大展弦比机翼：许多飞机采用大展弦比机翼，即机翼的长度与平均弦长之比很大，这种机翼设计可以增加机翼的升力效率，减小诱导阻力，一些远程客机和运输机为了提高燃油效率和飞行性能，采用了大展弦比机翼，较大的展弦比使得机翼在相同的升力需求下，气流在机翼上表面的流动更加均匀，减少了气流分离和漩涡，从而降低了阻力,有利于飞机保持较高速度飞行。
3. 襟翼和缝翼等增升装置
   • 起飞和降落时增加升力：襟翼和缝翼是飞机机翼上的重要增升装置，在起飞阶段，襟翼放下可以增加机翼的弯度，从而提高机翼的升力系数，使飞机在较低速度下就能产生足够的升力离开地面，缝翼则可以改变机翼上表面的气流状态，延缓气流分离，进一步增加升力，在飞机起飞滑跑过程中，襟翼和缝翼的协同作用可以显著提高飞机的升力,帮助飞机更快地达到起飞速度。
   • 高速飞行时的调整：在高速飞行时，襟翼和缝翼通常会收起，以减小它们对空气动力学性能的不利影响，保持飞机的高速稳定性，通过这种可调节的增升装置，飞机能够在不同的飞行阶段根据需要灵活调整升力，既满足起飞和降落的要求，又能在巡航阶段保持良好的空气动力学性能,实现高速飞行。

轻质高强度的材料应用

1. 铝合金
   • 广泛应用于飞机结构：铝合金具有密度低、强度较高、良好的加工性能和耐腐蚀性等优点，是飞机制造中应用最广泛的材料之一，飞机的机身框架、机翼结构等大量使用铝合金材料，铝合金的低密度使得飞机整体重量减轻，在相同的动力条件下，飞机更容易加速和保持高速飞行，其较高的强度能够保证飞机结构在飞行过程中承受各种载荷,确保飞行安全。
   • 不断改进的铝合金性能：随着材料科学的发展，铝合金的性能不断提升，新型铝合金通过优化合金成分和加工工艺，具有更高的强度和更好的韧性，一些先进的铝合金材料采用了微量合金化技术，能够在提高强度的同时保持良好的可焊性和耐疲劳性能，进一步满足飞机制造对材料的严格要求,有助于飞机实现高速飞行性能。
2. 复合材料
   • 碳纤维增强复合材料：碳纤维增强复合材料（CFRP）在飞机制造中的应用越来越广泛，它具有比铝合金更低的密度，同时强度和模量很高，在飞机机翼制造中使用CFRP，可以显著减轻机翼重量，提高机翼的结构效率，由于机翼重量减轻，飞机在飞行时受到的空气阻力减小，发动机需要克服的阻力也相应降低,从而有利于飞机提高飞行速度。
   • 复合材料的优势：复合材料还具有良好的疲劳性能和抗腐蚀性能，飞机在长期飞行过程中，机翼等部件会承受交变载荷，容易产生疲劳损伤，CFRP能够有效抵抗疲劳裂纹的扩展，延长飞机部件的使用寿命，其抗腐蚀性能也使得飞机结构在各种恶劣环境下更加可靠,保证飞机能够稳定地保持高速飞行性能。

先进的导航和控制系统

1. 精确的导航系统
   • 全球定位系统（GPS）：飞机装备了高精度的GPS系统，能够实时确定飞机的位置、速度和航向等信息，GPS信号覆盖全球，为飞机提供了极其精确的定位数据，使飞行员能够准确规划航线，确保飞机沿着最佳路径飞行，通过精确的位置和速度信息，飞机可以及时调整飞行姿态和速度，以适应不同的气象条件和空中交通状况，保持高效的飞行,实现高速运行。
   • 惯性导航系统（INS）：INS利用惯性测量单元（IMU）测量飞机的加速度和角速度，通过积分运算得出飞机的位置、速度和姿态等信息，它具有自主性强、精度高的特点，不依赖外部信号源，能够在GPS信号受到干扰或丢失的情况下继续为飞机提供导航信息，INS与GPS等其他导航系统相结合，形成了多传感器融合的导航解决方案，大大提高了飞机导航的可靠性和精度,有助于飞机在各种复杂环境下保持准确的航线和高速飞行。
2. 先进的飞行控制系统
   • 电传飞控系统：现代飞机普遍采用电传飞控系统，它通过电子信号传递飞行员的操纵指令，控制飞机的飞行姿态，与传统的机械操纵系统相比，电传飞控系统反应速度更快、控制精度更高，飞行员只需通过操纵杆发出指令，电传飞控系统就能迅速准确地调整飞机的舵面、襟翼等控制面，使飞机按照预定的姿态飞行，在飞机进行高速转弯或机动飞行时，电传飞控系统能够快速而精确地控制飞机的姿态变化,确保飞机在高速飞行状态下的稳定性和操控性。
   • 自动飞行控制系统（AFCS）：AFCS可以自动控制飞机的飞行轨迹，包括保持高度、速度、航向等，它通过接收来自导航系统、大气数据系统等的信息，利用计算机算法自动调整飞机的控制面，使飞机按照预设的参数飞行，在巡航阶段，AFCS能够根据外界气象条件和飞机性能实时调整发动机推力和飞行姿态，保持飞机在最佳的飞行状态，以实现高速、稳定的飞行，当遇到逆风时，AFCS会自动增加发动机推力并调整飞行姿态，确保飞机保持设定的巡航速度。