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飛機力學「超」入門 : 讓飛機飛上天的航空基礎工程學

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讓飛機飛上天的航空基礎工程學
\飛行原理完全解說/
飛機引擎有怎樣的構造?為什麼機翼和機身有一定的角度?噴射客機怎麼測量速度?為什麼要用馬赫表示飛機的速度?噴射客機要怎麼煞車?
如果說航空工程是研究如何製造飛機的應用科學,那麼航空力學就是其中最基礎的學問。
因為從飛機起飛、爬升、迴旋、降落,每個俯仰與轉彎的角度,都需要靠航空力學精密計算。
本書將從起飛到降落,為你解說飛行過程中一定會用到的基礎航空力學。
◎ 認識航空力學◎ 空氣力學◎ 升力與阻力◎ 飛行力學◎ 飛機與引擎◎ 飛行所需的性能本書特色1、 【基礎入門】飛機如何飛上天?從基礎的航空力學帶你入門。2、 【圖解說明】對開版面,一頁文字搭配一頁彩色插圖解說,明瞭好懂。3、 【實際應用】本書使用的數學公式來自實際飛機飛行過程中會用到的數值,不抽象難懂。

讓飛機飛上天的航空基礎工程學
\飛行原理完全解說/
飛機引擎有怎樣的構造?為什麼機翼和機身有一定的角度?噴射客機怎麼測量速度?為什麼要用馬赫表示飛機的速度?噴射客機要怎麼煞車?
如果說航空工程是研究如何製造飛機的應用科學,那麼航空力學就是其中最基礎的學問。
因為從飛機起飛、爬升、迴旋、降落,每個俯仰與轉彎的角度,都需要靠航空力學精密計算。
本書將從起飛到降落,為你解說飛行過程中一定會用到的基礎航空力學。
◎ 認識航空力學◎ 空氣力學◎ 升力與阻力◎ 飛行力學◎ 飛機與引擎◎ 飛行所需的性能本書特色1、 【基礎入門】飛機如何飛上天?從基礎的航空力學帶你入門。2、 【圖解說明】對開版面,一頁文字搭配一頁彩色插圖解說,明瞭好懂。3、 【實際應用】本書使用的數學公式來自實際飛機飛行過程中會用到的數值,不抽象難懂。
作者簡介 中村寬治航空解說家。出生於神奈川橫濱市。畢業於早稻田大學。以飛航工程師的身份,在全日空航空公司服務三十餘年,主要負責波音727、747,航線遍佈日本國內主要都市,世界數十個國家以及超過20個各大都市。總飛行時間為14,807小時33分。現在主要擔任解說的工作,或是進行寫作,並以航空工程師的經驗和觀點,來說明飛機的組成、性能和航空運輸等等。出版書籍有:《噴射機引擎的科學》《跟著飛行員一起開飛機》《飛機的構造與飛行原理【圖解版】》等。譯者簡介 魏俊崎台中人,畢業於東海大學日本語言文化學系研究所。業餘口譯/筆譯。因喜愛日本動漫畫而成為研究生,完成以日本動畫為主題的論文之後,致力於推廣動漫文化。
作者序 「本機現在在足摺岬上33,000英呎高空,大約是10,000公尺,以0.83馬赫,相當於音速的0.83倍的速度飛行中。」坐飛機旅行時,我們常常會聽到這樣子的機內廣播。聽到廣播後,一邊找尋窗戶外面的足摺岬時,你是否也會思考著「0.83馬赫實際上到底是多快?」「要飛到0.83馬赫需要多少作用力?」「為什麼要比較飛行速度和聲音的速度?」「空氣中的阻力是多少?」「為什麼可以飛?」等等問題呢?
為了解答這種單純的疑問,並且讓讀者可以更直接的理解答案,筆者在撰寫本書時,將主軸放在以下兩個重點:• 只有看圖,也能理解• 將實際的數值套入公式計算
例如,重量為W的飛機往上爬升時,需將機首角度提高至γ度,該公式為:(飛機重量的分力)=W sin γ假設W=300噸,γ=5°時(飛機重量的分力)=300×sin5°≒26噸可以得知,與水平飛行比起來,飛機爬升時需要額外龐大的26噸作用力。為了實際計算,本書準備了可用電子試算表軟體運算的公式,像是大氣狀態變化、速度換算等,放在各章專欄之中。
第一章是航空力學概論。航空工程是一門研究如何生產飛機的學問,其中應用了飛行相關基礎科學知識。而航空力學則是研究航空工程中最基礎事務的學問。本章有更詳細的說明。第二章的主角是空氣。飛機是利用空氣中潛在的作用力飛行。本章會解釋飛機飛往天空時空氣的作用力如何變化,並說明飛行速度及馬赫又是怎麼測量的。第三章的主題是升力和阻力。升力和阻力都是飛機在空氣中飛行時所承受的作用力。升力是與飛行方向垂直的作用力,而只要是與飛行方向相反的作用力都統稱之為阻力。因此,只要改變飛機的飛行姿態和方向,升力和阻力作用的方向和大小都會改變。在本章會解說升力和阻力之間的關係以及變化方向。第四章則會解釋主翼、尾翼、舵等等飛機部位的作用。例如主翼的功能不僅止於產生升力,也會一併說明別名安定板的水平尾翼和垂直尾翼,以及高升力裝置。第五章主題為航空用引擎。從萊特兄弟的活塞式引擎開始,一直說明到噴射引擎,同時點出各式引擎的特徵。另外也會簡單說明螺旋槳是如何作用,如何產生作用力,它的特徵又是什麼。第六章會解說飛機的性能。從起飛到降落的過程中,飛機需要什麼樣子的性能,這邊將以實例做具體解說。本書雖稱作航空力學入門,但不過是將讀者帶到門前,抬頭仰望那道厚重的大門而已。筆者希望讀者在讀過本書之後,能夠對航空力學產生興趣。
最後,特別感謝非常照顧筆者的科學書籍編輯部石井顕一先生,謝謝。
2015年7月 中村寬治
作者序
第一章認識航空力學1-01 航空力學是什麼?1-02 空氣1-03 飛行之力1-04 飛機的形狀1-05 飛機的引擎1-06 飛機的三種運動方向專欄-01 標準大氣的計算公式
第二章空氣力學2-01 大氣的組成2-02 大氣的標準值2-03 大氣溫度2-04 大氣密度2-05 大氣壓力2-06 動壓是什麼?2-07 白努利的公式2-08 如何利用動壓2-09 空速計的刻度2-10 什麼是空氣的速度2-11 其他對空速度2-12 什麼是馬赫2-13 馬赫的測量方式2-14 什麼是氣壓高度2-15 大氣資料專欄-02 速度的計算公式
第三章升力與阻力3-01 什麼是升力3-02 飛行需要翅膀3-03 機翼與流線型3-04 空氣流速與氣壓梯度3-05 升力公式3-06 攻角與升力係數3-07 計算升力係數3-08 機翼的種類3-09 機翼的形狀3-10 機翼面積與展弦比3-11 升力分布3-12 什麼是阻力3-13 什麼是誘導阻力3-14 誘導阻力係數3-15 翼尖渦流與誘導阻力3-16 什麼是邊界層3-17 形狀阻力與摩擦阻力3-18 長短比與阻力3-19 造波阻力3-20 後掠角與臨界馬赫3-21 總阻力專欄-03 升力公式
第四章飛行力學4-01 靜穩定4-02 上反角4-03 後掠角的上反角效果4-04 尾翼的後掠角4-05 副翼(Aileron)4-06 內側與外側的副翼4-07 方向舵4-08 升降舵4-09 升降舵的配平4-10 方向舵配平與副翼配平4-11 調整片4-12 什麼是高升力裝置4-13 襟翼的種類4-14 三角翼與高升力裝置專欄-04 加速係數
第五章飛機與引擎5-01 飛機與引擎的關係5-02 活塞式引擎5-03 活塞式引擎的控制方式5-04 軸輸出5-05 軸輸出與高度5-06 渦輪螺旋槳5-07 渦輪螺旋槳的軸輸出5-08 渦輪噴射5-09 渦輪扇5-10 噴射引擎的控制方式5-11 引擎的額定功率5-12 推力的公式5-13 推力與速度5-14 推進效率5-15 引擎與推進效率5-16 螺旋槳動量理論5-17 槳葉剖面理論5-18 扭力的反作用力與陀螺進動5-19 螺旋槳滑流的影響5-20 P因子專欄-05 壓力高度表的刻度
第六章飛行所需的性能6-01 飛機的適航類別6-02 單引擎飛機的起飛6-03 運輸機的起飛6-04 臨界發動機6-05 起飛速度與起飛距離6-06 起飛滑行中作用力之間的關係6-07 起飛過程6-08 爬升傾斜角與爬升角度、爬升率6-09 上升時作用力變化6-10 加速係數6-11 上升速度的變化6-12 最佳爬升傾斜角速度6-13 最佳爬升率速度Vγ6-14 巡航中作用力變化6-15 續航率6-16 續航率與速度6-17 巡航方式6-18 最佳高度6-19 轉彎半徑6-20 負載因數6-21 下降6-22 滑翔6-23 下降率與飛行重量6-24 準備著陸6-25 平飄6-26 著陸距離
參考文獻索引

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