飞行基础知识，建议所有入魔的人都看看

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飞航模，我觉得并不是花钱买架鸡鸡，买点设备就OK了，了解飞行的基本知识，会更有帮助。不懂飞行基础，那你是在玩设备，被设备玩，不断的花更多的钱买更贵的设备，然后飞上天后，两眼茫然，不知道追求的是什么。了解飞行基础，才知道追求的目标是什么，我不能代表每个人，所以我只能说，有兴趣的，就看看飞行基础

学生时，没有经济基础玩航模，只能在电脑上玩玩模拟机，不是航模的模拟机，是微软的模拟飞行，从95开始，98、2000、2002、2004、直到10，背靠中国的盗版春风，除了花大几百买了个飞行摇杆，就没花别的钱，借助3D眼镜，去体验虚拟飞行的快感。
现在，工作十年，也算脱贫了，有点小小的余粮，可以玩玩航模。我觉得飞行是一个梦想，不管用什么方式实现，如果你愿意，不要只是花钱去买设备，花的时间，学学基础知识，从某个角度来说，能为你创造巨大的价值！

刚在电脑里搜了下，以前保存的一篇飞行基础知识文档，稍微有点偏向于微软模拟飞行的教学，但是原理都是想通的。希望能给有兴趣的人带来帮助。

原版作者是谁已不记得了，在此感谢原作者。

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一、飞行的基本原理
中文名称：飞行
英文名称：flight
定义：物体在距地球表面一定距离的空间运动的总称。
自从 1903 年莱特兄弟发明飞机后,经过一系列的改进， 人类彻底掌握并完美的利
用了飞行技术。
（一）飞行的原理
飞机的机翼的上下两侧的形状是不一样的， 上侧的要凸些， 而下侧的则要平些。当飞机滑行时，机翼在空气中移动，从相对运动来看，等于是空气沿机翼流动。 由于机翼上下侧的形状是不一样， 在同样的时间内， 机翼上侧的空气比下侧的空气流过了较多的路程（曲线长于直线） ，也即机翼上侧的空气流动得比下侧的空气快。 根据流动力学的原理， 当飞机滑动时， 机翼上侧的空气压力要小于下侧， 这就使飞机产生了一个向上的升力。 当飞机滑行到一定速度时， 这个升力就达到了足以使飞机飞起来的力量。于是，飞机就上了天。说的再直观点：上表面数据一律假设为 1，下表面一律假设为 2，则机翼上表面长度为 S1，下表面为 S2，上表面和下表面在空气中移动的时间一定，设为T，T1=T2，由此可以得出：V1=S1/T1V2=S2/T2S1>S2T1=T2，所以：V1>V2，
根据帕努利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。 ” ，因此上表面的空气施加给机翼的压力 F1 小于下表面的 F2。F1、F2 的合力必然向上，这就产生了升力。

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1、升力的产生

从空气流过机翼的流线谱可以看出：相对气流流过机时，分成上下两股，分别沿机翼上、下表面流过，而在机翼的后缘重新汇合向后流去。因机翼表面突起的影响，上表面流线密集，流管细，其气流流速快、压力小；而下表面流线较稀疏，流管粗， 其气流流速慢， 压力较大。因此，产生了上下压力差。这个压力差就是空气动力(R)， 它垂直流速方向的分力就是升力(Y)。 升力维持飞机在空中飞行。
机翼升力的着力点，即升力作用线与翼弦的交点叫压力中心。

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2、升力产生的原因
流体的压强。 空气属于流体， 在流速大的地方压强小， 流速小的地方压强大。飞机机翼上面流速大，压强小于下面的压强，产生向上的力，这个力就是升力。飞机是重于空气的飞行器， 当飞机飞行在空中， 就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前， 我们还要认识空气流动的特性，即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流， 一种流体，这里我们要引用两个流体定理：连续性定理和伯努利定理。
3、流体的连续性定理
当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时， 由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来， 因此在同一时间内， 流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中， 不仅流速和管道切面相互联系， 而且流速和压力之间也相互联系。 伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。
4、伯努利定理基本内容
流体在一个管道中流动时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。飞机的升力绝大部分是由机翼产生， 尾翼通常产生负升力， 飞机其他部分产生的升力很小， 一般不考虑。 从上图我们可以看到： 空气流到机翼前缘， 分成上、下两股气流，分别沿机翼上、下表面流过，在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出，流管较细，说明流速加快，压力降低。而机翼下表面，气流受阻挡作用， 流管变粗， 流速减慢， 压力增大。 这里我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、 下表面出现了压力差， 垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。 这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力，从而翱翔在蓝天上了。机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用，而不是靠下表面正压力的作用，一般机翼上表面形成的吸力占总升力的 60-80%左右，下表面的正压形成的升力只占总升力的 20-40%左右。所以不能认为：飞机被支托在空中，主要是空气从机翼下面冲击机翼的结果。飞机飞行在空气中会有各种阻力，阻力是与飞机运动方向相反的空气动力，它阻碍飞机的前进， 这里我们也需要对它有所了解。 按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。四种阻力是对低速飞机而言， 至于高速飞机， 除了也有这些阻力外， 还会产生波阻等其他阻力。

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5、影响飞机升力和阻力的因素


升力和阻力是飞机在空气之间的相对运动中（相对气流）中产生的。影响升力和阻力的基本因素有：机翼在气流中的相对位置（迎角） 、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点（飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼和前缘翼缝是否张开等） 。（1） 迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其它条件相同的情况下，得到最大升力的迎角，叫做临界迎角。 在小于临界迎角范围内增大迎角，升力增大：超过临界临界迎角后，再增大迎角，
升力反而减小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超过临界迎角，阻力急剧增大。
（2）飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例，即速度增大到原来的两倍，升力和阻力增大到原来的四倍： 速度增大到原来的三倍， 升力和阻力也会增大到原来的九倍。空气密度大，空气动力大，升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的两倍，升力和阻力也增大为原来的两倍，即升力和阻力与空气密度成正比例。
（3）机翼面积，形状和表面质量对升力、阻力的影响——机翼面积大，升力大，阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。机翼形状对升力、阻力有很大影响，从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼和前缘翼缝的位置到机翼结冰都对升力、 阻力影响较大。 还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响， 飞机表面相对光滑， 阻力相对也会较小， 反之则大。

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未完待续

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（二）飞行的概念
1、巡航速度
飞机所装发动机每公里消耗燃油最小情况下的飞行速度称为巡航速度。在航空界， 一般把适宜于持续进行的， 接近于定常飞行的飞行状态称之为巡航。在此状态下的参数称为巡航参数，如巡航高度、巡航推力等等。巡航速度也是专机的巡航参数之一。 巡航状态不是唯一的， 每次飞行的巡航状态都取决于许多因素，如气象条件、装载、飞行距离、经济性等等。因此，各次飞行所选定的巡航参数(包括巡航速度)常有所不同。同样是巡航，由于任务要求不一样，选定的巡航速度也就不一样。 例如航程巡航、 航时巡航、 给定区间最小燃料消耗巡航等， 虽然都要求飞机以比较省油、 比较经济的速度巡航， 但这些指标是有差别的。航程巡航要求飞机能以航程最远的巡航速度飞行； 航时巡航则要求飞机能以留空时间最长的巡航速度飞行等等。为此，巡航速度又可细分为“远航速度”和“久航速度”等。
2、最大平飞速度
飞机在水平直线飞行条件下，把发动机推力加到最大所能达到的最大速度。（此速度要能维持 3 公里以上的距离）一般喷气飞机的最大平飞速度都是在11000 米以上的高空达到的。 对于军用飞机来说， 低空飞行能力具有重要的意义。低空最大平飞速度是衡量多用途战斗机、攻击机和轰炸机的重要性能指标。
3、最小速度
飞机在某一高度上可以维持等速水平飞行的最低速度。 此值越低， 则飞机的起飞、 降落速度越小， 所需的机场跑道越短。 同时飞机的安全性和机动能力越强。飞机的最小速度一般是在海平面高度获得。
4、失速速度
飞机的升力系数随飞机迎角的增加而增大。 当迎角增加到某一数值后， 升力系数不升反降， 导致飞机升力迅速小于飞机重力， 飞机便很快下坠， 这种现象称为失速。
5、续航时间
续航时间又称之为“航时” 。它是指飞机在不进行空中加油的情况下，耗尽其本身携带的可用燃料时， 所能持续飞行的时间。 续航时间是飞机最重要的性能指标之一， 它直接表明飞机一次加油后的持久作战或持久飞行能力。 续航时间与飞行速度、飞行高度、发动机工作状态等多种参数有关。合理选择飞行参数， 使得飞机在单位时间内所耗燃料量最少，飞机就能获得最长的续航时间。此时， 所对应的巡航速度称为“久航速度” 。
6、爬升率
爬升率又称爬升速度或上升串， 是各型飞机， 尤其是战斗机的重要性能指标之一。它是指定常爬升时，飞行器在单位时间内增加的高度，其计量单位为米/秒。飞机在某一高度上，以最大油门状态，按不同爬升角爬升，所能获得的爬升率的最大值称为该高度上的“最大爬升率” 。以最大爬升串飞行时对应的飞行速度称为“快升速度” ，以此速度爬升，所需爬升时间最短。飞机的爬升性能与飞行高度有关，高度越低，飞机的最大爬升率越大，高度增加后，发动机推力一般将减小，飞机的最大爬升率也相应减小。达到升限时，爬升率等于 0。以 F-16战斗机为例，该机在海平面的最大爬升率高达 305 米/秒，高度 1000 米时，降至283 米/秒，高度为 10000 米时，则降至 100 米/秒，当高度达到 17000 米时，其最大爬升率只有 12 米/秒。
7、升限
所谓升限， 是指航空器所能达到的最太平飞高度。 当航空器的飞行高度逐渐增加时， 空气的密度会随高度的增加而降低， 从而影响发动机的进气量， 进入发动机的进气量减少， 其推力一般也将减小。 达到一定高度时， 航空器因推力不足，已无爬高能力而只能维持平飞， 此高度即为航空器的升限。 升限可分为理论升限和实用升限两种。 理论升限定义为： 发动机在最大油门状态下飞机能维持水平直线飞行的最大高度。 实用升限的定义是： 发动机在最大油门状态下， 飞机爬升率为某一规定小值(如 5 米/秒)时，所对应的飞行高度。 在实际飞行中， 受载油量等因素的影响， 大部分飞机是无法达到理论升限的， 因为要想爬升至理论升限需用很长的时间，且越往上越慢，尚未达标，燃油便耗尽了。所以，人们常用的是实用升限。 提高飞机升限的措施主要有： 增大发动机在高空时的推力、 提高飞机的升力、降低飞行阻力、减轻飞机重量等。亚音速、跨音速、超音速与 M 数：一般来说，飞行器的飞行速度低于音速，称为亚音速飞行； 飞行器的飞行速度高于音速， 称为超音速飞行； 而飞行器的飞
行速度等于音速，则称为等音速飞行。为了研究问题方便，人们引入了 M 数的概念：M：**式中，v 表示在一定高度上飞行器的飞行速度(或空气的流速)，a则表示当地的音速。M 数又称马赫数。上面三种飞行情况，可以分别用 M<l、M>l 和 M：1 表示。由于在音速附近飞行存在许多特殊的现象，人们往往把 M数 0.75～l.2 单独划出来，进行专门的研究，并把这一速度范围称为跨音速区。在航空和航天领域，人们一般根据 M 数的大小，把飞行器的飞行速度划分为 4个区域，即：亚音速区--M 数小于 0.75；跨音速区--M 数从 0.75 到 1.2；超音速区--M 数从 1.2 到 5.0；高超音速区--M 数 5.0 以上。

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二、飞机简述
飞机（fixed-wingaircraft）指具有机翼和一具或多具发动机，靠自身动力能在大气中飞行的重于空气的航空器。严格来说，飞机指具有固定机翼的航空器。20 世纪初，美国的莱特兄弟在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献。在 1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1 号，并且获得试飞成功。他们因此于 1909 年获得美国国会荣誉奖。同年，他们创办了“莱特飞机公司” 。自从飞机发明以后，飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具。它深刻的改变和影响着人们的生活。
飞机具有两个最基本的特征：
其一是它自身的密度比空气大，并且它是由动力驱动前进；其二是飞机有固定的机翼，机翼提供升力使飞机翱翔于天空。不具备以上特征者不能称之为飞机， 这两条缺一不可。 譬如： 一个飞行器它的密度小于空气，那它就是气球或飞艇；如果没有动力装置、只能在空中滑翔，则被称为滑翔机； 飞行器的机翼如果不固定， 靠机翼旋转产生升力， 就是直升机或旋翼机。
（一）飞机的分类
飞机不仅广泛应用于民用运输和科学研究，还是现代军事里的重要武器， 所以又分为民用飞机和军用飞机。民用飞机除客机和运输机以外还有农业机、 森林防护机、 航测机、 医疗救护机、游览机、公务机、体育机，试验研究机、气象机、特技表演机、执法机等。飞机还可按组成部件的外形、数目和相对位置进行分类。按机翼的数目， 可分为单翼机、 双翼机和多翼机。 按机翼相对于机身的位置，可分为下单翼、中单翼和上单翼飞机。按机翼平面形状， 可分为平直翼飞机、 后掠翼飞机、 前掠翼飞机和三角翼飞机。按水平尾翼的位置和有无水平尾翼， 可分为正常布局飞机 （水平尾翼在机翼之后） 、鸭式飞机（前机身装有小翼面）和无尾飞机（没有水平尾翼） ；正常布局飞机有单垂尾、双垂尾、多垂尾和 V 型尾翼等型式。按用途可分为战斗机、轰炸机、攻击机、拦截机。按推进装置的类型，可分为螺旋桨飞机和喷气式飞机；按发动机的类型，可分为活塞式飞机、涡轮螺旋桨式飞机和喷气式飞机；按发动机的数目，可分为单发飞机、双发飞机和多发飞机。按起落装置的型式，可分为陆上飞机、水上飞机和水陆两用飞机。可按飞机的飞行性能进行分类：按飞机的飞行速度，可分为亚音速飞机、超音速飞机和高超音速飞机。按飞机的航程，可分为近程飞机、中程飞机和远程飞机。

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（二）飞机基本结构
大多数飞机由五个主要部分组成： 机翼、 机身、 尾翼、 起落装置和动力装置。



1、机翼
机翼的主要功用是为飞机提供升力， 以支持飞机在空中飞行， 也起一定的稳定和操纵作用。 在机翼上一般安装有副翼和襟翼。 操纵副翼可使飞机滚转； 放下襟翼能使机翼升力系数增大。另外，机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。机翼有各种形状， 数目也有不同。 在航空技术不发达的早期为了提供更大的升力，飞机以双翼机甚至多翼机为主，但现代飞机一般是单翼机。在机翼设计的过程当中， 经常提到的一个矛盾是飞机的稳定性和操作性两个方面， 上单翼飞机好像提起来的塑料袋， 他非常的稳定， 但是操作性稍微差一点；下单翼飞机好像托起来的花瓶，操作性很灵活，但是稳定性就稍微逊色一点。 所以民用飞机一般采用上单翼设计， 而表演用途或者其他对操作性要求高的的飞机都采用下单翼设计。
2、机身
机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备；还可将飞机的其它部件如尾翼、 机翼及发动机等连接成一个整体。 但是飞翼是将机身隐藏在机翼内的。
3、尾翼
尾翼包括水平尾翼（平尾）和垂直尾翼（垂尾） 。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成 （某些型号的民用机和军用机整个平尾都是可动的控制面，没有专门的升降舵） 。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转，以及保证飞机能平稳地飞行。
4、起落架
起落装置又称起落架， 是用来支撑飞机并使它能在地面和其他水平面起落和停放。 陆上飞机的起落装置， 一般由减震支柱和机轮组成， 此外还有专供水上飞机起降的带有浮筒装置的起落架和雪地起飞用的滑橇式起落架。 它是用于起飞与着陆滑跑、地面滑行和停放时支撑飞机。一般的飞机起落架有 3 个支撑点， 根据这三个支撑点的排列方式， 往往分为前三角起落架和后三角起落架。 其中， 前三角起落架指前面一个支撑点， 后面两个支撑点的起落架形式， 使用此类起落架的飞机往往静止时仰角较小， 在起飞时很快就可以达到很高的速度， 当速度达到一定的值时， 向后拉起操纵杆， 压低水平尾翼， 这时前起落架会稍稍抬起， 瞬间机翼的两面风速差达到临界， 飞机得到足够的升力后即可起飞； 后三角起落架采用的是前面两个支撑点， 后面一个支撑点的形式， 使用此类起落架的飞机往往静止时仰角较大， 当飞机在跑道上达到一定的速度的时候， 机翼两面的风速差即可达到一个临界， 此时后起落架会被抬起，驾驶员继续推油门杆， 同时向后拉操作杆以控制飞机平衡， 当速度达到一定的值
时，飞机即可起飞。
5、动力装置
动力装置主要用来产生拉力或推力， 使飞机前进。 其次还可以为飞机上的用电设备提供电力，为空调设备等用气设备提供气源。现代飞机的动力装置主要包括涡轮发动机和活塞发动机两种， 应用较广泛的动力装置有四种： 航空活塞式发动机加螺旋桨推进器； 涡轮喷射发动机； 涡轮螺旋桨发动机； 涡轮风扇发动机。 随着航空技术的发展， 火箭发动机、 冲压发动机、原子能航空发动机等， 也有可能会逐渐被采用。 动力装置除发动机外， 还包括一系列保证发动机正常工作的系统，如燃油供应系统等。讲到飞机的动力装置， 就不得不讲一下飞机的推重比。 推重比就是飞机的推力与飞机所受到的重力的比值。 目前， 一般的民用飞机的推力是小于飞机的重力的， 因为每增加一个 KN 的推力，都要增加飞机的制造成本。 所以很多飞机都有一定的爬升速度和爬升角度。 而当飞机的推力大于飞机的重力的时候， 飞机可以实现高速爬升甚至垂直爬升， 很多需要高机动性能的飞机， 比如战斗机等都有很大的推力和很小的重力。另外，等同重力的要求下，飞机的推力越大，机翼面积就越小，飞机巡航阻
力就越小，速度就越快，滑跑距离就越长。反之亦然。飞机除了上述五个主要部分之外，还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备和其它设备等。
6、其他
其他的如鸭翼式结构， 由后置的主机翼与可以理解成前置水平尾翼的鸭翼构成。 也就是用鸭翼来控制飞机的仰角， 水平尾翼的位置是鸭翼结构的主翼， 来控制飞机的横滚。无尾结构， 受益于矢量推力发动机的无尾结构飞机， 只有一个多是三角形的主翼， 没有控制仰角的水平尾翼和鸭翼。 靠发动机推力矢量方向变化来控制飞机的仰角。三翼面结构，同时有主翼、水平尾翼、鸭翼的飞机。操作性能更高。双垂直尾翼结构， 目前战斗机多用的结构， 踩舵时可以让飞机不用更滚就转向。

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（三）飞机的基本操控


现代飞机驾驶舱内可供驾驶员使用的飞行操纵装置通常包括主操纵装置：驾驶杆或驾驶盘、方向舵脚蹬、 油门杆和气门杆。 在某些采用电传统的飞机上， 辅助操纵装置： 襟翼手柄、 配平按钮、减速板手柄。随着电子技术的发展， 飞行操纵装置的形式也发生了根本性的变化。 在大型飞机中， 传统的机械式操纵系统已逐渐地被更为先进的电传操纵系统所取代，计算机系统全面介入飞行操纵系统， 驾驶员的操作已不再像是直接操纵飞机动作， 而更像是给飞机下达运动指令。 由于某些采用电传操纵系统的飞机取消了原有的驾驶杆或驾驶盘等装置而改为侧杆操纵， 驾驶舱的空间显得比以往更加宽松，所以有些驾驶员称此类驾驶舱为“飞行办公室” 。
1、飞行姿态
飞机在空中飞行与在地面运动的交通工具不同，它具有各种不同的飞行姿态。这指的是飞机的仰头、低头、左倾斜、右倾斜等变化。飞行姿态决定着飞机的动向， 既影响飞行高度， 也影响飞行的方向。 低速飞行时， 驾驶员靠观察地面，根据地平线的位置可以判断出飞机的姿态。 但由于驾驶员身体的姿态随飞机的姿态而变化， 因此这种感觉并不可靠。 例如当飞机转了一个很小角度的弯， 机身倾斜得很厉害， 驾驶员一时不能很快地调整好自己的平衡感觉， 从而不能正确地判断地平线的位置， 就可能导致飞机不能恢复到正确的飞行姿态上来。 还有飞机在上做夜间飞行， 漆黑的天空与漆黑的大海同样都会闪烁着星光或亮光。 在这茫茫黑夜中很难分辨哪里是天空， 哪里是大海， 稍有失误， 很容易就把飞机开进海中。为了飞行的安全， 极有必要制作出一种能指示飞机飞行姿态的仪表。 这块仪表必须具有这样一种性能， 即能够显示出一条不随着飞机的俯仰、 倾斜而变动的地平线。 在表上这条线的上方即为天， 下方即为地。 天与地都分别用不同的颜色予以区别，非常醒目。怎样才能造出这条地平线呢?设计者从玩具陀螺中获得了灵感。许多小孩都玩过陀螺。 它的神奇之处在于当它转动起来以后， 无论你如何去碰它，它总是保持直立姿态，决不会躺倒。而且它转的越快，这种能保持直立的特性就越强。 换句话说： 陀螺转动起来后， 它可以保持它的旋转轴的指向不受外界的干扰，指向它起始的方向。利用这个原理，在 l9 世纪末就制造出来陀螺仪，它的核心部分是一个高速转动的陀螺， 专业术语叫转子。 把转子装在一个各方向均可自由转动的支架上， 这就是陀螺仪。 把陀螺仪安装到其他设备上， 不管这个设备如何运动，陀螺仪内转子旋转轴的方向是不会改变的。飞机发明后不久， 陀螺仪就被用到了飞机上。 把陀螺仪的支架和机身连在一起， 它的转子在高速旋转时， 旋转轴垂直于地面， 有一根横向指示杆和转子轴垂直交叉相连。 飞机可以改变飞行姿态， 但转子轴会始终指向地面， 横向标示杆就始终和地平线平行， 它在仪表中被叫做人造地平线， 这个仪表被称为地平仪， 也叫姿态指引仪。 在实际飞行时， 驾驶员在任何时都应相信地平仪指示出的飞行姿态而不是相信自己的感觉
判断， 从而避免因飞机的剧烈俯仰倾斜动作导致的判断失误， 这样才能保证飞机安全飞行。
2、自动化飞行
飞机能不能不用驾驶员， 自动去飞行？早在地平仪被装在飞机上以后， 有人就在琢磨这个想法。 l914 年， 一名美国发明家斯派雷利用地平仪上陀螺指针做为飞机平飞的标准， 用电器装置测出飞机飞行时和这个标准的偏离， 再用机械装置予以校正，就使飞机保持在平飞的状态上。这就是世界上第一台自动驾驶仪。 虽然它只能保持飞机的平飞， 但它给后人以启迪， 从此开始了飞机自动飞行的时代。20 世纪 70 年代，电子计算机进入飞机，飞机有了自己的电子“大脑” 。首先使用了三个电子计算机(飞行控制计算机)分别控制飞机三个轴的飞行状态。此时的飞机不仅能被控制平飞， 而且可以控制转弯和升降。 考虑到飞机在做转弯和升降运动时， 它的推力必须相应的发生变化， 为了要顺利地完成这些过程， 就有必要同时控制发动机的推力。 于是第二步又在飞机上加装了管理推力的推力控制计算机。 飞机由于有了自行控制飞行姿态和推力的能力， 初步实现了自动任意飞行。 但它也只限于保持在已设定的路线上的飞行。 它还没能与机上的仪表系统全面联系起来， 对外界的变化及时做出反应。 为了使飞机真正实现自动控制飞行的全过程，也就是能“独立自主” ，这就需要统一管理上述两套系统(姿态和推力)并且与其他仪表系统实行大联合。 所以第三步是在飞机上又装上一台能力更强的计算机， 全面管理和协调飞行。 这台统管全局的计算机叫飞行管理计算机。 它是飞机的核心中枢。在这个中枢的数据库内存储着各个机场及各条航路的数据。 驾驶员只要选定航路的起点和终点， 将命令输入这台计算机内， 它就可以代替驾驶员指挥飞机起飞、爬升、巡航、下降直到降落在目的地机场。这套系统还可以在飞行全过程中即时发出指令，使飞机按照最佳的飞行状态、最合理的使用推力、最经济的油耗飞完全程， 从而实现了全程自动化飞行。 听起来， 由这套计算机系统控制的飞机飞得比由驾驶员控制飞得还好， 那么， 是不是以后飞机飞行就不需
要驾驶员了?答案是：不行。原因之一是飞机的航行线路要由驾驶员设定并输入到计算机中去；原因之二是飞机在起飞和降落这两个阶段中，变化因素太多， 计算机只能按预先编好的程序动作， 不具备灵活反应的能力； 原因之三是即使飞机在巡航状态时， 驾驶员可以不做任何动作去控制飞机， 但他必须监视这个机器 “大脑”的工作。万一这台“大脑”出现什么故障或反应不够及时，驾驶员要立刻接管驾驶飞机的任务，这样才能保证飞行安全。
（四）飞机基本特性
主要指标有起飞、降落距离；起飞、降落滑跑距离；离地速度和接地速度。起飞距离是指飞机在机场起飞跑道上的起飞线处开始， 松开刹车， 经过地面滑跑，离地爬升至 25 米高度所经过的地面距离。降落距离是指飞机进入机场着陆下降至 25 米高度算起，经过下滑、平飞减速、飘落接地、地面滑跑等阶段直至停机所经过的地面距离。起飞和降落滑跑距离则只算到离地或从接地开始。 离地速度是指飞机在起飞过程中，飞行员向后拉杆使飞机抬头离地的瞬间速度。 此值越小则飞机的地面滑跑距离越短。 接地速度是指飞机在降落过程中， 飞机落地的瞬间速度。此值越小降落过程越短。本来是表示重力加速度的符号，它的值随纬度和距海平面的高度而变化， 国际采用的标准值是 980.665 厘米/秒*。 地球上的物体都受着引起 lg 加速度的重力，因而一切物体都有重量。 在航空领域， 一般用 g 表示飞机或导弹的过载。 飞机和导弹在作各种运动时，机体和弹体各部分也相应地承受各样的载荷，过载越大，表示升力比飞机或导弹的重量大得越多， 也就是飞机或导弹的受力越严重。 平飞时，升力等于飞机或导弹的重量，过载等于 l。机动飞行时，升力往往不等于飞机或导弹的重量，过载也经常不等于 l。例如，过载为 6，表示升力达到飞机或导弹重量的 6 倍，用 6g 表示。日常生活中我们可通过乘坐电梯明显感受到重力加速度对人体的影响。

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（五）飞机的发明史
飞机是人类在 20 世纪所取得的最重大的科学技术成就之一，有人将它与电视和电脑并列为 20 世纪对人类影响最大的三大发明，关于世界上最早的飞机到底是由谁发明？
1、争议
法国人认为世界最早的飞机是由法国人克雷芒·阿德尔 （ClémentAder） 发明，于 1890 年 10 月 9 日在法国试飞成功，部分人认为他发明了历史上第一架飞机。美 国 人 认 为 飞 机 的 发 明 者 是 美 国 人 莱 特 兄 弟 （ WilburWright 和OrvilleWright） ，于 1903 年 12 月 17 日在美国试飞成功。巴西人认为是巴西人阿尔贝托·桑托斯·杜蒙特（AlbertoSantos-Dumont）发明了飞机，1906 年 10 月 12 日桑托斯-杜蒙特的“14bis”飞机成功地飞至 60 米高空是世界上第一次成功的动力飞行，之前的飞行并没有达到真正意义上“飞” 的标准。一般普遍认为是由美国人莱特兄弟发明了飞机，而有部分人认为是由克雷芒·阿德尔或阿尔贝托·桑托斯·杜蒙特所发明。1903 年美国莱特兄弟设计制造的飞机进行了成功的飞行，这是世界上首次实现重于空气的航空器的有动力、 可操纵的飞行。 第一次世界大战中， 飞机已用于作战， 当时飞机的速度已达 180～220 千米/时， 升限 6000～7000 米， 航程 400～450 千米，轰炸机载弹量 1000～2000 千克。在第二次世界大战中，飞机的速度达到 750 千米/时，轰炸机载弹量可达 10 吨左右。20 世纪 40 年代中期以后，发动机由活塞式发展到喷气式，飞机的飞行性能显著提高；80 年代飞机的升限已超过 30000 米， 最大速度超过 3 倍音速， 航程超过 20000 千米， 最大载重量超过100 吨。
2、莱特
二十世纪最重大的发明之一， 是飞机的诞生。 人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。 而 2000 多年前中国人发明的风筝， 虽然不能把人带上太空，但它确实可以称为飞机的鼻祖。20 世纪初在美国有一对兄弟他们在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献， 他们就是莱特兄弟。 在当时大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能，而莱特兄弟确不相信这种结论，从 1900 年至 1902 年他们兄弟进行 1000 多次滑翔试飞，终于在 1903 年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机 “飞行者”1 号，并且获得试飞成功。他们因此于 1909 年获得美国国会荣誉奖。同年，他们创办了“莱特飞机公司” 。这是人类在飞机发展的历史上取得的巨大成功。
3、改进
初期的飞机都使用的是单台发动机， 在飞行中， 常常会出现发动机突然关车的故障。这对飞行安全始终是个威胁。1911 年，英国的肖特兄弟申请了多台发动机设计的专利。 他们的双发动机系统， 能使每一个飞行员都不用担心因发动机停车而使飞机下降。 这在航空安全方面是一个重大的进展。 人们把按照肖特专利制造的第一架飞机称为“3·2”型飞机。这个名字告诉人们，这种飞机装有 3 副螺旋桨，2 台发动机。这种飞机还装有两套飞行操纵机构，因此，两名驾驶员都能操纵飞机而不必换座位。1903 年 12 月 17 日莱特兄弟驾驶他们制造的飞行器员进行首次持续的、有动力的、可操纵的飞行。1915 年 12 月，德国的容克制造了一架全金属飞机。该飞机使用的是薄薄的罐头盒铁皮制作而成， 并非现在的铝合金材料， 所以这架飞机被戏称为 “驴罐头” 。1927 年至 1932 年中，座舱仪表和领航设备的研制取得进展，陀螺技术应用到飞行仪表上。 这个装在万向支架上的旋转飞轮能够在空间保持定向， 于是成为引导驾驶员能在黑暗中、 雨雪天中飞行的各种导航仪表的基础。 这时飞机中就出现了人工地平仪，它能向飞行员指示飞机所处的飞行高度；陀螺磁罗盘指示器，在罗盘上刻有度数， 可随时显示出航向的变化； 地磁感应罗盘， 它不受飞机上常常带有的大量铁质东西的影响， 也不受振动和地球磁场的影响。 这些仪表以灵敏度高、能测出离地 30 多米的高度表和显示飞机转弯角速度的转弯侧滑仪，此外还有指示空中航线的无线电波束， 都是用来引导驾驶员通过模糊不清的大气层时的手段。飞行仿真器又称飞行模拟器，它是一种可以在地面模仿飞机的飞行状态。1930 年，美国人埃德温·林克发明了第一个飞行仿真器，并且以自己名字命名为“林克练习器” ，尽管它存在着技术上的缺陷，但它已经体现了不使用真实飞机就能安全、 经济地反复进行紧急状态动作训练的优点。 如今现在的飞机模拟器已经由计算机、模拟驾驶舱、运动系统、操纵负载系统和视景系统等组成。是现代航空科研、教学、试验等不能缺少的技术设备。
4、喷气发动机
1910 年 12 月 10 日，在法国巴黎展览会上，有一架飞机在表演时坠毁。驾驶员被抛出燃烧的机舱。 但是， 这架飞机却引起人们很大关注。 因为它使用的一台新型发动机。设计者就是飞机驾驶员本人，他是罗马尼亚人，名叫亨利·科安达，毕业于法国高等技术学校。他设计的发动机是用一台 50 马力的发动机使风扇向后推动空气， 同时增设一个加力燃烧室， 使燃气在尾喷管中充分膨胀， 以此来增大反推力。这就是最早的喷气发动机。20 世纪 30 年代后期， 活塞驱动的螺旋桨飞机的最大平飞时速已达到 700 公里，俯冲时已接近音速。音障的问题日益突出。前苏、英、美、德、意等国大力开展了喷气发动机的研究工作。 德国设计师， 奥安在新型发动机研制上最早取得成功。 1934 年奥安获得离心型涡轮喷气发动机专利。 1939 年 8 月 27 日奥安使用
他的发动机制成 He－178 喷气式飞机。1942 年 7 月，德国 23 岁的奥海因经过千辛万苦的努力，制造出了第一架喷气式飞，Me-262，同年 7 月 18 日试飞。因喷气式飞机比螺旋桨式飞机要快160km/h，得到德国政府的同意开始投入空战，1945 年 8 月德军用 37 架喷气式飞机击落了 18 架美国的螺旋桨飞机，在同盟军中引起了震惊。喷气发动机研制出之后，科学家们就进一步让飞机进行突破音障的飞行， 经过 10 多年之后这项工作终于被美国人完成了。1947 年 10 月 14 日在美国加利福尼亚州的桑格菲尔地区，贝尔公司试飞能冲破音障的飞机。上午 10 时一架巨大的 B－29 轰炸机，在机舱下悬挂着一驾造型奇特的小飞机起飞了。这架小飞机命名为 X－1 火箭飞机。X－1 飞机装有 4台火箭发动机，总推力 2700 公斤，使用的燃料是危险的液氢和酒精。当 B－29轰炸机把它从空中放下的时候， 它的 4 台火箭发动机相继点火， 声如雷鸣。 当飞机发动机启动 1 分 28 秒后，马赫数达到 1?0，飞机达到了音速。这时 X－1 飞机的燃料几乎用尽，速度变得更快，达到马赫数 1?06，这时的高度是 13000 米。尽管试飞成功，但由于 X－1 飞机不是靠自身的动力起飞升空，这个纪录没有被承认。飞机的发明， 使人们在普遍受益的情况下又产生了新的不满足。 飞机起飞需要滑跑， 需要修建相应的跑道和机场。 这就带来了诸多不便， 于是有人开始探索可以进行垂直起落的飞行器，通称直升机。1939 年 9 月 14 日世界上第一架实用型直升机诞生， 它是美国工程师西科斯
基研制成功的 VS－300 直升机。西科斯基原籍俄国，1930 年移居美国，他制造的 VS－300 直升机，有 1 副主旋翼和 3 副尾桨，后来经过多次试飞，将 3 副尾桨变成 1 副，这架实用型直升机从而成为现代直升机的鼻祖。VS－300 直升机诞生之后，影响巨大，尤其是从本世纪 50 年代开始，直升机的制造技术发展迅猛。50 年代中期以前，直升机的动力装置处在活塞式发动
机时期，此后就进入了喷气涡轮轴时期。旋翼材料结构技术也经历了几个阶段；40 年代至 50 年代为金属木翼混合结构， 50 年代中期至 60 年代中期为金属结构，60 年代中期至 70 年代中期为玻璃纤维结构， 70 年代中期以后发展成为新型复合材料结构。本世纪 20 年代飞机开始载运乘客，第二次世界大战结束初期美国开始把大量的运输机改装成为客机。60 年代以来，世界上出现了一些大型运输机和超音速运输机， 逐渐推广使用涡轮风扇发动机。 著名的有前苏联生产的安－22、 伊尔－76；美国生产的 C－141、C－5A、波音－747；法国的空中客车等。超音速运输机有英法联合研制的“协和”式和原苏联的图－144。然而，超音速客机的发展并不乐观。 “协和”式飞机售价过高，且噪音污染大，影响效益，因而已于 80年代停止生产。前苏联的图－144 也因为同样的原因也在 80 年代停航。自从飞机发明以后， 飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具。 它深刻的
改变和影响着人们的生活。由于发明了飞机，人类环球旅行的时间大大缩短了。世界上第一次环球旅行是 16 世纪完成的。当时，葡萄牙人麦哲伦率领一支船队从西班牙出发，足足用了 3 年时间，才穿越大西洋、太平洋，环绕地球一周， 回到西班牙。 19 世纪末， 一个法国人乘火车环球旅行一周， 也花费了 43 天的时间。飞机发明以后，人们在 1949 年又进行了一次环球旅行。一架 B—50 型轰炸机，经过 4 次漂亮的空中加油，仅仅用了 94 个小时，便绕地球一周，飞行 37700 公里。强中更有强中手。超音速飞机问世以后，人们飞得更高更快。1979 年，英国人普斯贝特只用 14 个小时零 6 分钟，就飞行 36900 公里，环绕地球一周。在不到一天的时间里，就可以飞到地球的各个角落，这对于生活在 20 世纪以前的人类来说，难道不是一个人间奇迹吗?错综复杂的空中航线把世界各国连接起来， 为人们提供了既方便又迅速的客运。早在本世纪 20 年代，航空运输就开设了定期航班，运送旅客和邮件。如今，空中航线更是四通八达， 人们随时都会看见银色的飞机， 如同一只大鸟， 在蔚蓝的天空中一掠而过。 对于现代人来说， 早晨还在北京， 下午已毫无倦意地出现在千里之外的另一座城市，这已经是十分平常的事了。而在 20 世纪以前则是不可思议的。从此，险峻的高山、一望无际的大洋再不会让人望而生畏。一只只银燕把不同地区的不同种族，不同肤色的人们紧密地联系起来。通过不断地交流， 人们播种友谊，传达信息，达到相互沟通，相互理解和相互促进，共同推进人类的文明。飞机的发明也使航空运输业得到了空前发展， 许多为工业发展所需的种种原料拥有了新的来源和渠道， 大大减轻了人们对当地自然资源的依赖程度。 特别是超音速飞机诞生以后， 空中运输更加兴旺。 那些不宜长时间运输的牲畜和难以长
期保存的美味食品， 也可以乘坐飞机而跨越五湖四海， 给世界各地的人们共赏共享。当年连贵妃娘娘都不易品尝的岭南荔枝，如今也出现在寻常百姓的家中了。在人类向地球深处进军时， 飞机也被广泛应用于地质勘探。 人们使用装备了照相机或者一种称为肖兰系统的电子设备的飞机，可以迅速而准确地对广大地区，包括险峻而难以到达的地方进行测绘。把空中拍摄的照片一张张拼接起来，就可以绘制极好的地形图。 这比古老的测绘方式要简便易行得多。 就连冰天雪地、人迹罕至， 一度只是探险人员涉足的北极和南极， 现在乘坐飞机也可以毫不困难地到达。当然，飞机在现代战争中的作用更为惊人。不仅可以用于侦察、轰炸，而且在预警、 反潜、 扫雷等方面也极为出色。 在 20 世纪 90 年代初爆发的海湾战争中，飞机的巨大威力有目共睹。 当然， 飞机在军事上的应用给人类也带来了惨重灾维，对人类文明产生了毁灭性破坏。但是和平利用飞机，才是人类发明飞机的初衷。

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（一）概述
中文名称：模拟飞行
英文名称：simulated flight
定义：驾驶员在地面飞行模拟器或飞机上进行的仿真飞行。
模拟飞行通常运用于民用或军用飞行员的地面飞行训练， 但随着个人计算机的发展， 基于家用计算机的模拟飞行平台也开始出现， 最具代表性的家用计算机模拟飞行软件有：美国微软的模拟飞行系列[目前 FS2004 以及 FSX 为主流的版本]，俄罗斯 CMaddoxGames 的 IL2 系列，俄罗斯 EagleDynamics 的 LockOn 系列。模拟飞行也可以称做飞行模拟， 是指通过计算机软件及外部硬件设备来对真实世界飞行中所遇到的各种元素，例如空气动力，气象，地理环境，飞行操控系统，飞行电子系统，战斗飞行武器系统，地面飞行引导等，综合的在计算机中进行仿真模拟，并通过外部硬件设备进行飞行仿真操控和飞行感官回馈的一项事物。
（二）发展历程
模拟飞行是依托计算机硬件和软件技术， 应用互联网、 局域网环境， 进行近似于真实的真飞机 （如波音 737 等） 的仿真飞行操作技术的运动。 高度仿真和互动性强是模拟飞行最显著的特点。 它把深奥的航空理论知识和日常生活中人们难以接触到的飞行技术介绍给普通人， 还能令人尝试到现实生活中无法再现的 “实弹”空中格斗和“危险”的多机编队特技飞行，充满乐趣和刺激，显示出体育运动鲜明的竞技性。模拟飞行十分经济，所使用的器材仅仅是普通的家用 PC，辅以价格低廉的游戏摇杆和耳麦装置， 使经费大大低于实际航空运动的所需。 而模拟飞行和真实飞行的基础训练具有融通性， 为了检验模拟飞行对真实飞行员的培训作用， 曾在山西大同航空运动基地进行过测试： 两位模拟飞行高手被邀请参加该航校基础性初教 6 型飞机的实际飞行。 小伙子在空中的表现使带飞的空军特级飞行教官赞不绝口， 并发表署名文章， 肯定 “模拟飞行是进行真实飞行基础训练
的最好途径” 。它的现实作用是引导青少年投身航空事业，为国家储备更多的航空人才。2009 年 12 月在南京市成功举办了首届全国模拟飞行锦标赛，有 32 只代表队 213 名运动员争夺 30 块金牌。模拟飞行是国家体育总局正式开展的体育项目， 归口管理是国家体育总局航空无线电模型运动管理中心。模拟飞行作为一项新兴的以航空知识和飞行技艺为核心的运动项目， 在中国乃至世界已拥有越来越广泛的活动人群，因此在国内外均有相关的模拟飞行组织。
（三）微软模拟飞行
微软模拟飞行 （Microsoft Flight Simulator） 是一个能在 windows 中运行的飞行模拟器。 微软模拟飞行是微软公司的早期产品之一， 事实上微软模拟飞行是目前该公司历史最悠久的项目，比 Windows 操作系统历史还要早 3 年。一个世纪以来，人类使用机器来推动、牵引，把自己送上了蓝天，而过去的二十年里，Microsoft 的《Flight Simulator》使人们能够坐在家里，用电脑实现做飞行员的梦想。Microsoft 最新的《Flight Simulator 2004: A Century of Flight》据称是为了纪念人类发明飞机 100 周年和 《Flight Simulator》 发行 20 周年而出品的，它提供了更多的飞行器， 更好的图形效果和更多的控制选项， 但是看起来似乎只有得到了玩家群体的极大拥护，这款游戏才能发挥它的全部潜力。《微软模拟飞行 10》 （Flight Simulator X）是飞行模拟类游戏出现 25 年来的一个顶峰。他的推出对于同样是微软出品的下一代视窗操作系统 Vista 将起到推波助澜的作用。因为《微软模拟飞行 10》为未来的游戏确立了技术标准。当然对于广大玩家来说《微软模拟飞行 10》同样是一个值得期待的游戏。 《微软模拟飞行 10》提供了大量不同种类的飞机，玩家可以驾驶着他们在近乎乱真的游戏世界中遨游。最令人期待的是《微软模拟飞行 10》中的虚拟世界，超过在 24，000 个机场，真实的飞行距离，不同材料的反射光泽都将在《微软模拟飞行 10》中被完美的展现出来。玩家甚至还可以在《微软模拟飞行 10》中驾驶梦寐以求的飞机， 例如经典的水上飞机 de avilland Beaver 和 Grumman Goose 或者 Cessna172。并且利用游戏的联网功能，玩家们可以一起在游戏世界中尽情探索。由 ACES 开发微软游戏发行的《微软模拟飞行 10》将会是历史上最成功最受好评的飞行模拟游戏。我们在接下来的基本飞行训练，都将利用《微软模拟飞行 10》为大家进行系统的讲解。

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四、飞行训练
（一）地面准备
1、认识 CESSNA 172-R（塞斯纳 172R）
我们的训练机型为 CESSNA 172-R，首先请了解这架飞机的基本参数及性能。



塞斯纳(CESSNA)172R，美国塞斯纳公司的经典之作，累计生产达 35000 架之多，安全、舒适，操作性能无以伦比。采用 IO-360 引擎，马力强劲而平稳、宁静，在 2400 转/分钟下即可达到 160 马力。

主要技术指标：
外形尺寸：长：8204mm 高：2718mm 翼展：11000mm
2500 米高空巡航速度：226 公里/小时
海平面上最大速度：228 公里/小时 螺旋桨直径：1905mm
2500 米高空活动半径：1070 公里，4.8 小时 3000 米高空活动半径：1270公里，6.6 小时

爬升速度：220 米/分钟 升限：4110 米 最大起降重量：1110 公斤 飞机标准重量：744 公斤
最大载重：371 公斤 允许行李：54 公斤 燃油箱：212 升
1997 年夏，赛斯纳公布了一个基于电脑教学的飞行训练程序，深受世界各地飞行向往者喜爱。由于它可以在个人电脑上学习飞行理论和飞行操作程序， 大大方便了那些想学习飞行而难以脱产的各界人士， 再配合 172R 飞机的实际操作，使私人学飞行变得很容易。赛斯纳 172/182 系列是目前世界产量最大、 用于飞机驾驶员训练性能较好的飞机之一。

2、基本指示仪表

上区由左起为：空速表、姿态表（A） 、高度表。
下区由左起为：姿态表（B） 、航向表、垂直速度表（升降速率） 。


空速表绿色区域表示安全飞行速度区间，黄色为超过安全速度区间，红色为极限承载速度。外圈为释放襟翼安全速度区间，下方带刻度值的为修正速度区间。指示空速又称表速，是修正了仪表误差后，空速表的指示速度，缩写为 IAS，表速并非飞机飞行的真实速度，更重要的意义是为表示飞机能否安全飞行的速度


姿态表表示飞机当前飞行的姿态，分别指示飞机的俯仰角度及横滚角度。飞机即使是保持水平飞行，也会产生一定的仰角，这是飞机飞行的基本姿态。