1.2 航空器的分类

航空是指载人或不载人的飞行器在地球大气层内的航行活动。航天是指载人或不载人的飞行器在大气层外空间（太空）的航行活动。在地球大气层内、大气层外空间飞行的器械统称为飞行器。按照飞行器的飞行环境和工作方式的不同，可以把飞行器分为三类：航空器、航天器、火箭和导弹。航空器是指在大气中飞行的飞行器。航天器是指主要在地球大气层以外的宇宙空间，基本上按照天体力学规律运动的各类飞行器，又称空间飞行器。火箭和导弹是一类特殊的飞行器，它们均可在大气层内和大气层外飞行，但都只能使用一次。在我国通常将火箭和导弹划为航天器。

随着航空航天科学技术的发展，有时候也很难界定航空器和航天器，两者在相互渗透和借鉴；比如近年来出现的临近空间飞行器，其飞行高度在25千米至100千米之间，它的飞行既受到空气动力的影响，在飞行高度很高时又有航天器轨道飞行的特点。

1.2.1 参照空气重量的航空器分类

任何航空器要升到空中，都必须产生一个能克服自身重力的向上的力，这个力叫作升力。另外，航空器在空中的飞行还必须具备动力装置产生推力或拉力来克服前进的阻力。根据产生升力的基本原理不同，航空器分为轻于（或等于）同体积空气的航空器和重于同体积空气的航空器两大类。前者靠空气的静浮力升空，又称浮空器；后者靠与空气相对运动产生升力升空。按照不同的构造特点，航空器还可进一步细分，如图1-42所示。

1.2.1.1 轻于（或等于）空气的航空器

轻于（或等于）空气的航空器包括气球和飞艇，它们先于飞机出现。

（1）气球

气球一般无推进装置，主体为气囊，下面通常有吊篮或吊舱（图1-43）。按照气囊内所充气体的种类，可分为热气球、氢气球和氦气球三种。

（2）飞艇

飞艇安装有推进装置，并可控制飞行（图1-44）。根据结构形式，可分为软式、硬式和半硬式三种。飞艇与气球的最本质区别就是飞艇带有动力和操纵舵面，可按照预定的飞行方向飞行；而气球由于没有动力装置和操纵舵面，在水平方向只能随风飘移，但在垂直方向上可以通过调节浮力的大小或改变质量的大小进行升降。

1.2.1.2 重于空气的航空器

重于空气的航空器靠自身与空气的相对运动产生升力升空飞行。常见的这类航空器主要有固定翼和旋翼两类，另外还有像鸟一样飞行的扑翼航空器以及能够垂直起降的垂直起降航空器。

（1）固定翼航空器

固定翼航空器包括飞机（图1-45）和滑翔机（图1-46）。

飞机是指由动力装置产生前进推力或拉力，由固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。滑翔机是指没有动力装置的重于空气的固定翼航空器。

滑翔机可由飞机拖曳起飞，也可用汽车等其他装置牵引起飞。部分动力滑翔机装有小型辅助发动机，无需外力牵引就可自行起飞，但滑翔时必须关闭动力装置。飞机和滑翔机最本质的差别在于大部分飞行时间内是否依靠动力装置。实际上，在莱特兄弟发明飞机之前，人类就已经发明了滑翔机，并为飞机的发明奠定了空气动力学和飞行操纵等方面的基础。

（2）旋翼航空器

旋翼航空器包括直升机（图1-47）和旋翼机（图1-48）及其他各种特殊形式的旋翼航空器。

直升机是指以航空发动机驱动旋翼旋转作为升力和推进力来源，能在空气中垂直起降及悬停并能进行前飞、后飞、侧飞、悬停回转等可控飞行的重于空气的航空器。直升机和飞机的最本质区别在于，直升机能够依靠旋翼垂直起降，对起降场地的依赖性很小；而通常意义上的飞机则只能水平起降，对起降场地的依赖性很大。相对于飞机，直升机飞行速度慢、振动大。

旋翼机是一种利用前飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力的旋翼航空器，全称自转旋翼机。旋翼机和直升机在外形上有些相似，但它的旋翼不是由动力装置驱动，而是前进时在空气动力作用下像风车那样靠相对气流吹动旋翼自行旋转，产生升力。旋翼机无需安装尾桨。

旋翼机的前进动力由动力装置直接提供，它不能像直升机那样垂直上升，也不能悬停，必须像飞机一样滑跑加速才能起飞。虽然现在部分型号的旋翼机可以用离合器在起飞时供应动力给主旋翼（称为预旋）使其短暂变成直升机，但还是需要一小段距离的起飞跑道，起飞之后旋翼依然需要靠空气作用力驱动。为了保证旋翼机在水平飞行时的俯仰安定性和航向安定性，旋翼机往往还需在尾部安装垂直尾翼和水平尾翼。

旋翼机飞行时由于旋翼旋转会产生较大的阻力，飞行速度较慢。但旋翼机飞行安全性好，尺寸小，不会出现严重的失速现象（即升力突然下降的现象），即便出现空中发动机“停车”故障也可以自旋降落（旋翼在相对气流的作用下自行旋转，产生升力抵消部分重力，减小旋翼航空器的垂直下降速度）。自旋降落是大部分旋翼航空器独有的安全特性。相对于直升机来说，旋翼机结构较简单，一般用于风景区游览或体育活动。

除直升机、旋翼机之外，还有一些设计独特的特殊形式的旋翼航空器，如图1-49所示的多旋翼航空器（有三个以上旋翼），及如图1-50和图1-51所示的特殊形式的旋翼航空器等。这些航空器虽然也靠旋翼产生升力，但是稳定和操纵方式与直升机、旋翼机有所不同。这些特殊形式的旋翼航空器有可能还是未来旋翼航空器的发展方向。相关的详细介绍，请读者参阅有关资料，这里不作展开。

（3）扑翼航空器

扑翼航空器是指能像鸟儿和昆虫上下扑动翅膀那样的重于空气的航空器（图1-52），又称扑翼机、振翼机。扑动的机翼不仅产生升力，而且产生向前的推进力。

（4）垂直起降航空器

垂直起降航空器是指既能够像直升机一样垂直起降和空中悬停，又能够像飞机一样水平飞行的航空器。因此，垂直起降航空器既有机翼能在水平飞行时产生升力，又有旋翼或螺旋桨在垂直起降和空中悬停时产生升力。倾转旋翼机是一种典型的垂直起降航空器。现在世界上唯一有实用价值的载人倾转旋翼机为美国贝尔公司研制V-22（又称鱼鹰，图1-53）。关于各种形式的垂直起降航空器，将在后面介绍。

1.2.2 按用途差别的飞机分类

通过前面的介绍，大家已经接触到了各式各样的飞机了，那么如何对众多的飞机进行分类以便于了解、熟悉和辨认它们呢？飞机有多种分类方法，按照其执行任务的不同，可以将飞机分成以下一些类型。

1.2.2.1 军用飞机

（1）歼击机（战斗机）

如图1-54所示，歼击机是用于歼灭敌方飞机和飞航式空袭兵器的飞机，亦称战斗机，具有火力强、速度快、机动性好等特点，是航空兵空中作战的主要机种，也可用于执行对地攻击任务。

（2）强击机（攻击机）

如图1-55所示，强击机是用于从低空、超低空突击地面、水面目标，支援陆军、海军作战的飞机，也称攻击机，具有良好的低空操纵性、稳定性和搜索地面目标的能力。有的强击机为提高生存能力，其要害部位（座舱、发动机、油箱等）还带有装甲防护。强击机用来突击地面目标的武器有：航炮、普通炸弹、制导航空炸弹、反坦克集束炸弹和空对地导弹等。

（3）轰炸机

如图1-56所示，轰炸机是用于对地面、水面目标进行轰炸的飞机，具有突击力强、航程远、载弹量大等特点，是航空兵实施空中突击的主要机种。轰炸机有多种分类：按执行任务范围分为战略轰炸机和战术轰炸机；按载弹量分为重型（10吨以上）、中型（5～10吨）和轻型（3～5吨）轰炸机；按航程分为近程（3000千米以下）、中程（3000～8000千米）和远程（8000千米以上）轰炸机。

（4）歼击轰炸机

如图1-57所示，歼击轰炸机是用于突击敌战役和战术纵深处地面或水面目标的飞机，亦称战斗轰炸机，具有低空突防性能好、对地攻击火力强的特点，能在各种气象条件下执行对地攻击任务。歼击轰炸机飞行速度快，常具有超声速飞行能力。

（5）侦察机

如图1-58和图1-59所示，侦察机是专门用于从空中获取情报的军用飞机，是现代战争中主要侦察工具之一。侦察机按执行任务范围可分为战略侦察机和战术侦察机。战略侦察机航程远，能深入敌后对重要目标实施战略侦察。战术侦察机具有低空高速飞行性能，用以获取战役战术情报。侦察机上装有各种侦察设备，如航空照相机、雷达、电视和红外侦察设备等，有的还装有实时情报处理设备与传递装置。

（6）预警机

如图1-60所示，预警机用于搜索和监视空中、地面或海上目标，主要指挥引导己方飞机执行作战飞行任务。机上装有雷达和电子侦察设备，起飞后能大大增加雷达的搜索范围和探测距离，增长预警时间，在现代战争中具有重要作用。

（7）电子对抗飞机

如图1-61所示，电子对抗飞机是用于对敌方雷达、电子制导系统和无线电通信设备实施电子侦察、干扰和攻击作战的飞机，通常包括电子侦察飞机、电子干扰飞机和反雷达飞机。电子对抗飞机通常用其他军用飞机改装而成，在现代战争中得到广泛运用，发挥了重大作用。

（8）空中加油机

如图1-62和图1-63所示，空中加油机是专门给正在飞行中的飞机和直升机补加燃料的飞机，使受油机增大航程，延长续航时间，增加有效载重，提高远程作战能力。空中加油机多由大型运输机或战略轰炸机改装而成，加油设备大多装在机身尾部或机翼下吊舱内，由飞行员或加油员操纵。

（9）军用运输机

如图1-64所示，军用运输机是用于运送军事人员、武器装备和其他军用物资的飞机，具有较大的载重量和续航能力，能实施空运、空降和空投，保障地面部队从空中实施快速机动。军用运输机分为战略运输机和战术运输机。战略运输机起飞重量150吨以上，用于在全球范围载运部队和各种重型装备；战术运输机起飞重量一般不到100吨，用于战役战术范围内执行空运、空降和空投任务。

（10）教练机

如图1-65所示，教练机是为训练飞行人员，专门研制或改装的飞机。训练飞行员的教练机设有前后2个座舱或在1个座舱里并排设2个座椅，有2套互相联动的操纵机构和指示仪表，分别供教员和学员使用。教练机通常分为初级训练教练机、中级训练教练机和高级训练教练机三种。

（11）舰载机

如图1-66所示，舰载机是以航空母舰或其他舰船为起降基地的军用飞机。按用途可分为舰载歼击机、舰载强击机、舰载反潜机、舰载侦察机和预警机等。它们的主要任务是为舰队护航，夺取海上或海岸制空权、制海权，攻击敌方舰队和陆上目标，支援登陆和抗登陆作战等。

（12）反潜机 

如图1-67所示，反潜机是载有搜索、攻击潜艇用的装备和武器的军用飞机或其他航空器。反潜机一般具有低空性能好和续航时间长等特点，能在短时间内对宽阔水域进行反潜作战。反潜机有岸基反潜飞机、舰载反潜飞机和水上反潜飞机三种。现代机载搜索潜艇的设备有声呐设备、磁控仪、反潜雷达、红外探测仪、废气探测仪、核辐射探测仪、光电设备和侧视雷达等。

1.2.2.2 民用飞机

（1）旅客机

如图1-68所示，旅客机（简称客机）用于运载旅客和邮件等，连接国内外各城市与地区。旅客机可按大小和航程进一步分为：洲际航线上使用的远程（大型）旅客机；国内干线上使用的中程（中型）旅客机；地方航线（支线）上使用的近程（轻型）旅客机。目前各国使用的旅客机大多是亚声速飞机。英国和法国联合研制的“协和”号旅客机，是世界上仅有的投入商业运营的超声速客机，但后来由于运行成本太高加之安全系数下降而退出历史舞台，至今还没有其他超声速客机替代“协和”号。

（2）货机

如图1-69所示，货机用于运送货物，一般载重量大，有较大的舱门，或机身可转折，便于装卸货物。货机修理维护简易，可在复杂气候下飞行。

（3）民用教练机

如图1-70所示，民用教练机用于训练民航飞行人员，一般可分为初级教练机和高级教练机。

（4）农业机、林业机

如图1-71所示，农业机和林业机用于农业喷药、施肥、播种、森林巡逻、灭火等。大部分为轻型飞机。

（5）体育运动机

如图1-72所示，体育运动机用于航空体育运动，如运动跳伞等，也可作机动飞行。

（6）多用途轻型飞机

如图1-73所示，多用途轻型飞机种类与用途繁多，如用于地质勘探、航空摄影、空中游览、紧急救护、短途运输等。

1.2.3 按用途差别的直升机分类

1.2.3.1 军用直升机

直升机在军事上具有广泛的用途，担负着现代战争中的多种使命。这些使命概括地可分为三类：①直接对敌作战，执行武装攻击任务；②实施空中机动，执行战场运输使命；③担负多种战斗勤务和保障任务。因此，根据所执行的任务不同，军用直升机也可以分为武装直升机、运输直升机、战勤直升机，三者之间密切协同、相互支援。

（1）武装直升机

武装直升机是军用直升机行列中一种名副其实的攻击性武器装备，因此也被称为攻击直升机（图1-74）。它的问世使得军用直升机从战场后勤的二线走到战斗前沿，由不具备攻击力的“和平鸽”成为树梢高度搏击猎物的“雄鹰”。作为一种武器装备，武装直升机实质上是一种超低空火力平台，其强大的火力与特殊机动能力的有机结合，可有效地对各种地面目标和超低空目标实施精确打击，在现代战争中具有不可取代的地位和作用。

武装直升机在战术使用中有多种特点：①可携带多种武器、攻击多种目标；②载弹量大、攻击火力强；③不受地形限制、机动性好；④隐蔽性好、突袭性强；⑤视野开阔、具有良好的侦察能力；⑥反应迅速、便于和多军兵种协同作战。

由于武装直升机所具有的上述特点，在多次局部战争中显示出其巨大优势，发挥了重要作用，被人们称为“超低空的空中杀手”“树梢高度的威慑力量”，其主要用途包括：①反坦克及装甲目标；②近距离火力支援；③为运输和战勤直升机实施安全护卫；④争夺超低空制空权；⑤攻击海上目标。

（2）运输直升机

现代战争中，运输直升机承担重要的战术运输任务，特别是搭载作战部队，实施战场机动和机降作战任务（图1-75）。直升机最初在战场上以辅助的运输和救护角色出现。经过几十年来直升机技术的发展和战争的考验，运输直升机的运输能力、航程，各国军用运输直升机的数量，都有了很大的发展。当今世界军用直升机3万多架，其中运输直升机约占40%，对现代战争的形态、模式产生了很大的影响。

运输直升机在战术使用中有多种特点：①不受地面条件的限制，可准确地将作战人员和物资输送到预定地点；②能快速有效地完成运输任务；③可与地面部队密切协同，有利于战斗任务的完成；④战斗行动隐蔽，便于发起突袭和保存自己。

运输直升机的这些特点使其在现代战争中广泛应用，几乎哪里有战争，哪里就有运输直升机。运输直升机在战斗中可承担的运输任务包括：①机降部队（图1-75）；②运输作战物资（图1-76）；③后勤支援运输。

（3）战勤直升机

战勤直升机用于各种战斗勤务，包括：侦察、通信、指挥、校射、电子对抗、布雷、扫雷（图1-77）、救援（图1-78）等。这类直升机可以是一机多用，例如同时承担侦察和通信联络，甚至是侦察和攻击任务同机兼任；也可以是专门用途，如专用电子对抗。

战勤直升机具有以下几方面的特点：①装备执行任务的特种设备，使之具有完成所负任务的良好功能；②利用直升机的飞行特点，充分发挥所装载设备的效能，快速、准确和有效地完成使命；③在武装直升机的保护下作业；④与地面和空中友邻部队密切协同。

1.2.3.2 民用直升机

民用直升机往往不容易进行细化分类，这里根据应用领域的不同对民用直升机进行介绍。

（1）在油气田开发中的应用

石油天然气的开发大大促进了民用直升机的发展。由于石油勘探和开采向海上、沙漠等人类难以到达的地区发展，从而使得具有特殊飞行性能和多种用途的直升机，在运送人员、物资和设备等方面成为勘探开采油气矿藏必不可少的工具。油气田开发业已成为除军事领域外最大的直升机应用领域（图1-79）。

墨西哥湾油田、北海油田、阿拉斯加油田，曾经是主要应用直升机的三大海上油田。以墨西哥湾油田为例，由于油田距离岸边约200千米，1980年在这里有1200个海上钻井平台，每天有600多架直升机运送5000多人往返海上钻井平台和大陆之间。北海油田当时是欧洲的主要海上油田，1970～1980年的10年间有1000万人次乘坐直升机往返海上平台，每天直升机平均起降2000次。

（2）在公共事业中的应用

随着直升机在人类社会生活各方面日益广泛的运用，其在抢险救援（图1-80）、医疗救护（图1-81）、公安执法（图1-82）、交通管理、缉私扫毒、消防救火（图1-83）等公共事务中的卓越表现越来越受到公众的注意。在发达国家中，直升机在公共事务中的应用，已经成为民用直升机应用的又一个热点。

（3）各种作业形式

民用直升机在实际使用中的作业形式包括：空中吊运（图1-84）、管线巡检（图1-85）、农林喷洒（图1-86）、空中拍摄、渔业应用、船舶补给、灯塔维修、环保监测、生态保护、地理探测、体育运动、载客飞行（短途航班或空中观光，图1-87）、救援（图1-88）等。

1.2.4 形形色色的垂直起降航空器

垂直起降航空器的设计理念最初在第二次世界大战后期由德国人提出。当时，为了满足战时需要，德国设计师曾设计出多种有人驾驶垂直起降航空器方案，有些已经接近成功，但随着战争的结束，这些方案还未来得及应用就被搁置了。后来，美国、加拿大和欧洲一些国家也掀起了研制垂直起降战斗机的热潮，但大多数都由于动力匹配和起降安全等关键问题未解决而被迫放弃。

时至今日，垂直起降航空器研发已经过60个年头，出现了各式各样的垂直起降航空器，但由于机理复杂、设计和控制困难，最终投入使用的寥寥无几。得益于无人机不必考虑空乘人员生命安全和生理极限等方面的特点，近年来，垂直起降技术在无人机上得到了较为广泛的应用，这也大大拓宽了无人机的应用范围。

目前，常见的垂直起降航空器主要有以下几种。

（1）倾转旋翼模式

倾转旋翼机是一种同时具有旋翼和固定翼，并在机翼两侧翼梢处各装一套可在水平与垂直位置之间转换的旋翼倾转系统组件的飞机。旋翼倾转系统处于垂直位置时，倾转旋翼机相当于横列式直升机，可垂直起降，并能完成直升机的其他飞行动作；旋翼倾转系统处于水平位置时，倾转旋翼机则相当于飞机。这样大大提高了起降性能、飞行速度。倾转旋翼机典型的代表为美国贝尔公司研制的“鱼鹰”（图1-53），以及在此基础上发展出来的倾转旋翼无人机“鹰眼”（图1-89）。

（2）倾转机翼模式

倾转机翼垂直起降航空器的起降模式与倾转旋翼航空器相似，不同之处是将旋翼连同机翼一起偏转（图1-90）。在有人机方面，该方案曾有人试验成功，但后来却未得到发展；在无人机方面，采用该方案的成功案例还不多见。

（3）倾转涵道模式

倾转涵道垂直起降航空器与倾转旋翼垂直起降航空器相类似，所不同的只是将旋翼换成涵道。最典型的倾转涵道垂直起降航空器有贝尔X-22（图1-91）。

（4）倾转机身模式

倾转机身航空器在起飞和降落时，将机身进行倾转，使其轴线和地面成一定夹角，这时机翼的安装角发生较大变化，但迎角不变；这样安装在机身上的发动机既可以提供向前的推力，又可以提供向上的部分升力，从而降低起飞和着陆滑跑距离。这其中最具有代表性的方案要算“蝎子”短距起降无人机（图1-92），该航空器在环境监测等领域具有很好的应用前景。但遗憾的是，该设计方案目前还无法实现垂直起降，在一定程度上限制了其使用范围。

（5）尾坐模式

尾坐式垂直起降航空器采用机尾坐地模式垂直起飞，达到一定高度后转入平飞。降落时，先爬升并机头向上，随后减小垂直推力垂直降落。该方案的典型代表有“金眼”（图1-93）、“海蝙蝠”等无人机。

（6）旋翼/机翼转换模式

该类型垂直起降航空器，其旋翼采用短翼展、宽翼弦对称翼型，当旋翼旋转时能以双桨叶直升机模式飞行，当旋翼锁定时能以飞机模式飞行。目前，比较著名的无人机仅有“蜻蜓”X-50无人机（图1-94）采用该方案，且还在试验当中。

（7）升力风扇/螺旋桨混合模式

升力风扇/螺旋桨混合模式垂直起降航空器，在起降时使用位于中央的升力风扇平衡重力，在前飞时使用尾部的螺旋桨作动力，并靠机翼产生升力（图1-95）。

上述各种垂直起降航空器方案，各有优缺点，分别适用于不同的场合，近年来有不少较为成功的案例。但由于技术复杂，尤其是可靠性仍然是个非常严峻的问题，有关的研究工作仍在不断地深入进行中。

以上列出的垂直起降航空器，主要是以旋翼或螺旋桨提供垂直起飞和降落时的升力的，还有一些飞机使用喷气式发动机产生的高速喷出气流向下喷射或驱动升力风扇向下吹气使得飞机实现垂直起降，如英国的“鹞”式垂直起降战斗机和F-35垂直起降战斗机等，详细情况将在后文介绍。