航空器分类新见解

绘图：蔡叶琪

中国航空学会名誉副理事长/张聚恩

1.空气静力航空器

这种航空器有气球和飞艇两种，统称浮空器。气球分自由气球和系留气球两种，多为非动力驱动型；飞艇则有刚性飞艇、半刚性飞艇和非刚性飞艇，皆为动力驱动型。

1783年9月19日，法国蒙哥尔费兄弟应法王路易十六邀请前往巴黎凡尔赛宫作飞行表演。兄弟俩的热气球下系吊了一只放有羊、鸡、鸭的笼子，在空中飘行8分钟，被公认为世界上第一次热气球飞行。同年11月21日，两名法国人罗齐埃和达尔朗德乘坐他们的气球，在巴黎上空飘行25分钟后平安降落在8.9千米外的地方，完成了人类第一次升空航行。

按飞行原理对航空器进行新分类

2012年10月14日，奥地利极限运动员鲍姆加特纳乘坐特制的太空舱，由一个巨大的气球托举上升。在达到39000米的高空后，他从太空舱中一跃而下，进行了4分19秒的自由落体运动，最大速度达到1342.8千米/小时，成为人类历史上第一个无助力飞行超声速的人。同时，他也成为气球载人飞行最高纪录和世界最高跳伞纪录的创造者，打破了尘封52年，由美国海军军官罗斯和普拉泽在1961年共同创造的34668米的纪录。

1937年5月6日，兴登堡号飞艇在美国新泽西州莱克赫斯特海军航空总站上空准备着陆时，因静电点燃了降落时放掉的氢气，在32秒内烧毁，成为人类航空史上的悲剧。这场惨烈的事故，也加速了飞艇的落幕。

飞机是最常见的航空器，一架飞机通常包括机身、机翼、尾翼、发动机等几大部分（摄影：陈学强）。

伞翼机常常出现在一些航空表演中，主要由伞翼提供飞行所需的升力。

20世纪80年代，美国在分析间谍卫星对苏联里海军事基地的一次照相侦察中，发现正在秘密试航的一种既像飞机又像船的怪东西，并给它起名叫“里海怪物”。这就是苏联研制的地效飞行器，它可以在贴近水面的高度高速飞行。

2.空气动力航空器

这种航空器以升力为基础，以机翼为主构型特征，分为定翼航空器（含飞机、滑翔机、伞翼机和地效飞行器）、动翼航空器（含直升机、多旋翼机、自转旋翼机和扑/振翼机）、复合航空器（含定/动翼混合式、升/浮力一体式、升力/反作用力组合式）和变体航空器（可变机翼、可变翼/身）等。

具体来说，定翼航空器与常说的“固定翼航空器”相近，用“定翼”这个中文词要比“固定翼”更确切，其涵盖的种类基本未变，笔者增列了“地效飞行器”。各种特殊构型的航空器，如飞翼、串列翼、连翼、盒式翼、环形翼、碟形等，若机翼或升力面主体在飞行中基本不变（动），均可归属于定翼类。

动翼航空器与“旋翼类”相比，范围有所扩大，笔者将扑/振翼航空器等归入此类。其中，多旋翼机也可归为直升机的一种，两者均能垂直起降与悬停，其旋翼（无论一副或多副）同动力装置或传动装置直接相连，并被驱动旋转，进而产生升力。但考虑到发展现状与前景，笔者将它们并列。而自转旋翼机（简称旋翼机）的旋翼，系自由旋转而非动力装置驱动，不能垂直起降与悬停。

直升机是最典型的动翼航空器，其动力主要来自机身顶部巨大的旋翼。

深受人们喜爱的消费类无人机，大都属于多旋翼飞行器。一些航空初创企业，还基于这种构型研制出可以运送人员、执行短距飞行任务的多旋翼载人飞行器。

扑翼机属于一种仿生飞行器，如今只在一些小型化的无人机以及供人娱乐休闲的玩具级模型上得以实现。而载人扑翼机技术难度极大，科幻电影中有时会出现它的身影，但现实中仅在一些试验中实现过短暂的飞行。

乍看起来，旋翼机就是一种轻型直升机。但两者的飞行原理有本质的不同，旋翼机依靠机身后部的螺旋桨提供前进的动力，达到一定的速度后，气流吹动顶部的旋翼转动产生升力，使其升空飞行。可见，旋翼机的旋翼没有动力，也没有直升机旋翼复杂的控制机构。

复合航空器包括定/动翼混合式航空器、升/浮力一体式航空器和升力/反作用力组合式航空器等。“定/动翼混合式”主要考虑升力面的物理构型；“升/浮力一体式”主要考虑升力获取方式，此类航空器的升力有空气静力加入，但以空气动力为主；“升力/反作用力组合式”主要是基于跨高度域、速度域飞行需要而出现的新样式。

至于变体航空器，之所以将其单列，原因是该领域技术正获得新发展，正向机翼多维度变化和机身可有限变形的方向进化。变体航空器和前面所列的复合航空器，是航空器创新发展的热点，具有一定的工程应用前景，应给予关注，并在分类中考虑。

美国正大力研发的高速直升机，其升力与普通直升机类似，仍依靠机身顶部的旋翼提供。而水平飞行的动力，则由推进式螺旋桨提供，因此飞行速度较传统直升机快得多。

各航空大国正在研制的高超声速飞行器，大都属于升力/反作用力组合式航空器。它们在初始飞行阶段，依靠火箭发动机提供动力，可以达到很高的飞行速度；进入巡航阶段，则依靠空气动力飞行。图为美国曾经研制的X-43A高超声速飞行器。

这种遥控航空模型看起来与普通的航模无异，但它其实是一种升/浮力一体式航空器。其机体内充满氦气，能为自身提供浮力，使整机的翼载荷大大降低。这样只需很小的动力，它就能在室内以极低的速度飞行，表演效果出众。

MV-22“鱼鹰”倾转旋翼机可以通过发动机的状态变化实现飞行状态的切换。在垂直起降时，它能像直升机那样由两个垂直状态的旋翼提供升力；而在水平飞行时，旋翼逐渐转动到水平状态，进而使其像固定翼飞机那样飞行。

巡航导弹通常配有尺寸较大的可折叠式弹翼。导弹发射后弹翼展开，为自身提供升力。因此这种导弹一般射程较远，可达数千千米。

3.弹箭类航空器

这类航空器专指利用动力装置喷射工作介质（工质）所形成的反作用推力飞行的弹箭类航空器，主要包括有翼/无翼导弹和低空火箭。其数量众多，且大部分工作在大气层内，确为航空器，故单列一类。其中，有翼导弹中的巡航导弹具有双重属性，它同时也是一种有升力机翼、以动力推进（多采用喷气发动机）的定翼航空器。

具体而言，有翼导弹指弹体上配置有弹翼、依靠其所产生的空气动力作机动飞行的导弹，巡航导弹和部分战术导弹均属此类，多在稠密大气层内飞行，其同时归属于空气动力大类里的定翼航空器。笔者将其专门归类为弹箭类航空器，是强调其直接反作用推力的共同特征，且同为导弹。

在大气层中运行的还有多种无翼导弹，如空对空/空对面导弹、弹道导弹等。一部分无翼导弹上配有小翼，但并非升力面，而是起飞行稳定作用的控制面。

低空火箭则特指在卡门线（地表向上100千米）以下的空气空间运行的火箭，以与航天器运载火箭等高空域火箭相区分。各类探空火箭就属于此类。

无翼导弹上的小翼，一般起稳定飞行的作用。

探空火箭是在近地空间进行探测和科学试验的火箭，一般为无控制火箭，具有结构简单、成本低廉、发射方便等优点，可用于天气预报、地球和天文物理研究，为弹道导弹、运载火箭、人造卫星、载人飞船等飞行器的研制提供必要的环境参数。世界第一枚专门用于高空大气探测的火箭是美国于1945年秋研制成功的“女兵下士火箭”，它能将11千克的有效载荷送到70千米的高空。