航空器 （英語：aircraft ）是飛行器 中的一個大類，是指通過機身 與空氣 之間的物理互動（而不是靠噴射引擎 產生的反向 推力 ）克服重力 進行飛行 的任何載具 [ 1] [ 2] [ 3]
一批大型航空器 任何一種飛行器都必須產生出至少與自身重量 相同的垂直向上的力 才能離開地面進行飛行。根據這種上推力的產生方式的不同，航空器可分為兩類：輕於空氣 和重於空氣 ，前者也稱浮空器 （aerostat），主要依靠阿基米德原理 用比重 較輕的氣體 排開周圍空氣 獲得浮力 升空；後者也稱重航空器（aerodyne），依靠空氣動力學 原理，用翼型 與空氣互動產生升力 升空[ 4] :9,269 [ 5] :1,237 。
由構造特點不同，輕於空氣和重於空氣的航空器有着不同的特點。輕於空氣的航空器主體為一個氣囊 ，內部一般充入密度 比空氣低的氣體，如氫氣 、氦氣 或熱空氣，借着大氣中的靜浮力使航空器能夠滯留於空中。在重於空氣的航空器中使用範圍最廣泛的是飛機 ，它由裝有提供拉力 或推力 的動力設備 、產生升力 的機翼 和控制飛行姿態的操縱設備 等構成。[ 5] :1,237 [ 6] :1,142 [ 4] :9,269
孔明燈 人類很早就有像鳥類 一樣在空中飛行的夢想，甚至包括古人用的石頭和矛、到古希臘 人阿爾希塔斯所製造的機械鴿[ 8] 澳大利亞 的飛去來器等。雖然在美洲 土著千多年前的文物，和埃及 文物及神廟浮雕中，分別發現飛機及直升機形像，而印度 兩大史詩《摩訶婆羅多 》及《羅摩衍那 》亦有大量的飛行記載，但這一切仍是未解之謎。中國古代也有人在文學著作中描述了飛天夢試圖實現這種脫離大地束縛的夢想，中國發明的風箏 和孔明燈 [ 11] [ 12] 達文西 也曾設計過航空器[ 5] :1,124-127 。[ 14]
在18世紀開始的工業革命 後，1783年法國的孟格菲兄弟 使用熱氣球 ，以及傑克斯·查理 （Jacques Charles）的氫氣球 成功升空後，標誌着人類巨大的科技進步。[ 15] [ 4] :9,271 重於空氣的航空器飛行原理基本是由19世紀初的英國人凱萊爵士 發現的。[ 16] [ 17] [ 18] 奧托·李林塔爾 是第一位研製和成功飛行滑翔機的人[ 6] :2,87 。[ 5] :1,124-127
1908年的航空器 1903年12月17日，美國萊特兄弟 利用自行建造的飛機 ，實現人類第一次持續性的、有動力可操控的飛行，誕生了現代航空器。[ 19] 軍用飛機 的能力快速提升，使得戰爭 徹底轉變為立體縱深化的，而民用航空事業 也伴隨着發展起來。[ 20] 二戰 之後，隨着噴射式飛機 的誕生，使得飛機衝破音障 ，成為重大突破。而高性能的超音速軍用飛機又進一步對現代軍事產生重大影響。經濟、安全和舒適的噴射式客機也成為航空運輸的主力，也改變着現代交通運輸行業 。新型的材料技術和電子科技發展也使得航空器有了重大的革新。[ 21] [ 5] :1,124-127 [ 4] :9,271 [ 6] :2,87
其主要分為以下幾個時期：[ 4] :9,271 [ 6] :2,87
飛機探索時期，20世紀以前：氣球飛行成功；飛船 的興盛與衰退；飛機的探索。
活塞引擎飛機，20世紀40年代前：有飛機首次試飛成功，最初的發展；第一次世界大戰 中飛機的使用；民用航空的建立；第二次世界大戰中的軍用飛機。
噴射飛機時代，20世紀40年代至今：有首架噴射式飛機 誕生，突破音障；噴射軍用飛機的成熟；噴射民用飛機的出現；其他航空器的發展；航空科技 的革新。
飛行物的層流模型 當空氣和物體迎面相對時，該物體四周的氣流形態取決於物體本身的形態和流動速度，一道穩定的氣流可匯成一組連續的、流暢的、幾乎平行的線條，這種線條稱為流線。[ 22] 流線型 即表明它的形狀可以使周圍的空氣很平滑地流過。[ 23] [ 24] [ 5] :1,120 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93
擾流，或稱為湍流 當空氣流經表面呈現弧形的物體時，流速就會異常加快，而流線之間的距離也緊密起來，直到流過該物體為止。如該物體的表面不夠平滑，則空氣 不會一次流動，而是出現擾流。[ 25] 渦流 ，這是空氣的脈動現象 ，研究表明，物體在層流中比在擾流中受到更小的阻力 [ 26] [ 5] :1,120 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93
空氣動力學 在飛行器 設計上有實際應用，其主要受到空氣動力的兩個分力影響，升力和阻力。[ 5] :1,120 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93 [ 17]
物體在空氣中運動的線路稱作相對風。氣體動力在相對風的方向垂直產生的分力就是升力 。而與相對風平行但反方向運動的分力就是阻力 ，即試圖將物體向後拉，阻礙前進的力。阻力部分來自於升力，部分源於物體形狀和表面摩擦力 。[ 5] :1,120 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93
形狀對稱的物體如按照對稱軸對準相對風而運動時，就不會有升力，僅會有部分阻力。如對稱軸與相對風呈現一定的角度[ 註 1] [ 註 2] 合力 。[ 27] [ 5] :1,120 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93
受力情況 在設計航空的飛行器時，須以高升阻比[ 註 3] 翼剖面 ，這是指設計成能夠產生最大升力的表面，飛機的基本翼剖面就是機翼 。早期的翼剖面在較快的速度中容易出現擾流，而由於各種科學和實驗的進展，逐漸發現弧形表面 才是翼剖面的最佳方案。[ 5] :1,120 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93 [ 28] [ 29] [ 30] [ 31]
三個軸向旋轉運動 一個穩定飛行的航空器，其身上會有各種力的相互抵銷，主要由四個，升力、阻力、重力 和推力 。當飛機飛行時，其動力系統需能產生足夠抵消氣流阻力的推力，飛機的升力總是也必須與其自身重量相抗衡，否則飛機就會掉下去。按照簡單的來看，機身 與機尾所產生的升力與機翼的相差甚大，尤其是低音速飛行時更是如此。[ 5] :1,121 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93 [ 18]
F/A-18E/F黃蜂式戰鬥攻擊機 進行穿音速飛行航空器在飛行時，除了要維持平衡 [ 註 4] 穩定性 ，即飛行時受到外部干擾後，能夠恢復到原來的姿態[ 註 5] [ 5] :1,121 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93 [ 28] [ 30]
一個飛行器按照三根軸 [ 註 6] 自由度 。[ 5] :1,121 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93
飛行器在側向軸上轉動就稱為俯仰。飛行器沿着垂直軸的轉動稱作偏航，右轉偏航就是正向偏航。飛行器於縱向軸的轉動既是側滾。[ 5] :1,121 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93
如飛行速度達到音速 [ 註 7] 摩擦力 ，及維持飛行器自身周圍層流的困難性等。另外，高速飛行也讓飛行器機翼的表面積相對減少，這更使得翼載[ 註 8] 失速 [ 註 9] [ 註 10] [ 註 11] 震波 [ 註 12] [ 27] [ 5] :1,121 [ 4] :13,104 [ 6] :1,93
航空器通常可分為兩大類：輕於空氣的航空器和重於空氣的航空器。根據航空器具體的結構特點還可以進一步被細分：[ 4] :9,269
飛行中的熱氣球 輕於空氣的航空器（英語：lighter-than-air aircraft ）是指整體密度比空氣低的航空器，靠充入密度小於空氣的氣體產生靜浮力 升空，因此又稱浮空器[ 32] [ 33] [ 34]
自由氣球 （Balloon）：是指無引擎驅動的浮空器，靠氣體浮力或由機載加熱器產生的熱空氣浮力維持飛行[ 32] 飛艇 ：指有引擎提供驅動力能夠操縱方向的浮空器[ 32]
NASA 的航空器重於空氣的航空器（英語：heavier-than-air aircraft ）是整體密度比空氣高的航空器，以自身部件與空氣相對運動時產生的空氣動力升空飛行。目前民用航空領域常見的此類航空器主要包括：[ 33] [ 34]
固定翼飛機 ：擁有固定在機體 上的翼型 部位（機翼 ）的航空器，飛行升力主要來自於機身向前運動時空氣流過翼面產生的上下壓力差[ 32] 旋翼機 ：依賴圓周旋轉的翼型部位（旋翼）產生升力的航空器[ 32] 直升機 ：一種重於空氣的航空器，其飛行升力主要由在垂直軸上一個或多個動力驅動的旋翼上的空氣反作用取得[ 32] 自轉旋翼機 ：一種部分利用旋翼機原理的航空器，其旋翼僅在起動時有動力驅動，在該旋翼機運動時旋翼不是靠引擎驅動的，而是靠空氣的作用力推動旋轉。這種旋翼機的推進方式通常是使用獨立於旋翼系統的常規螺旋槳[ 32] 撲翼機 ：又稱振翼機，通過像鳥類和昆蟲一樣上下撲動自身翅膀而升空飛行的航空器。
Dg800滑翔機 這是一種不依靠動力系統的飛機，它能滑翔前進主要靠自身的重力（如圖Dg800滑翔機）。[ 35] 萊特兄弟 第一次成功飛行來得早。萊特兄弟從早期滑翔機 飛行中得到很多的珍貴經驗。[ 5] :1,237
早期滑翔機是很簡單的無動力飛行器。它由機翼、機尾和一個簡單的機身構成，僅僅能低速飛行，沒有儀器 ，機師 也是懸空坐在機身龍骨 前端的座位上，只用操縱杆 操作方向舵 來控制滑翔機。其自由飛行前現需要一輛汽車 或者飛機拖拽，又或者經過彈射器彈射進入空中。[ 5] :1,237 [ 36] [ 37] 穿梭機 ，其依靠火箭垂直發射並飛出大氣層 ，而後在預定的近地軌道航行。但是在返回時需要藉助無動力滑翔 才能安全着陸，其是否屬於航空器還有爭議。[ 4] :9,269
翱翔機 是另一種緩慢降落的滑翔機，由很輕的重量和優良的設計獲取最大的航程。[ 38] 高度表 等等。而機師也坐在機身內。翱翔機可憑藉一股上升氣流向上提升，到達高空之後有緩緩地翱翔降落，如遇見有一股上升氣流才能夠在此繼續翱翔，理想情況下，翱翔機是可以爬升很高的，也能飛行很長的一段時間。[ 5] :1,237 [ 6] :1,142
Zenair CH 701 STOL輕型飛機 這類飛機又稱為STOL （如圖Zenair CH 701），除了能在較短距離內起降外，與傳統的固定翼飛機 別無他樣。一架普通的輕型飛機，如有了較高提升力的翼型 及增大一定的推力，便可以達到短距起降的標準。[ 51] [ 52] [ 53] 襟翼 ，起降的時候還需要平常升力的三倍左右，才能作到短距起降。[ 54] [ 5] :1,237 [ 6] :1,142
蘇俄ka-50 雙旋翼直昇機 對於短距離起降飛機的定義並不明確，有着諸多的標準，[ 55] 英尺 ）以內的距離實現起落，同時還需要在起落過程中能夠越過跑道上15米（50英尺）高的障礙物。[ 註 13] [ 55] [ 56] [ 57] 跑道長度 的標準。[ 58] [ 59] [ 60] [ 61]
這種技術的航空器又稱為V/STOL，在正常的重量下可以垂直起落，但在負載較重 時又可以轉為短距起落。現在使用該技術的機型包括直昇機 和其他類似的飛機。[ 5] :1,237 [ 62]
直昇機 （如圖KA-50）與其他的垂直起落飛機 有着設計和觀念上極大的不同。直昇機的構思來源於古中國的一種兒童玩具——竹蜻蜓 ，[ 註 14] [ 63] [ 64] 達文西 也發現過，可當其真正發展為飛機時，卻因為飛行穩定性不足而被迫中斷了。[ 65] [ 66] 希耶瓦 （Juan de la Cierva）所製造的旋翼式直昇機首次解決了很多技術上的難關。直昇機飛行前進依靠的是傳統的螺旋槳推進，而迴轉軸能讓空氣轉動，便能帶動其旋轉。[ 5] :1,237 [ 6] :1,142
貝爾波音v-22魚鷹 就有機翼可調整的特點 1936年德國製造了第一架穩定的直昇機，是利用迴旋軸的葉片轉動而升空，[ 67] 韓戰 時，直昇機才正式地被使用起來。目前，直昇機已經廣泛地用在軍事上，以便增加作戰時的機動性，[ 68] [ 5] :1,237
傾斜翼飛機 是可以將機翼在水平和垂直間調整的渦輪螺旋槳 飛機（如圖V-22魚鷹）。當它的機翼垂直地面時，便能像直昇機一樣的起飛，當機翼轉為水平狀態時，又能像傳統飛機那樣航行。雖然傾斜翼飛機的盤旋能力不如直昇機 好，但是卻具備了高速飛行的能力。[ 69] [ 70] [ 71] [ 72] [ 73] [ 74] [ 5] :1,237 [ 75]
興登堡號 失火後的瞬間，1937年5月6日向量噴嘴飛機又是一種新的突破，它裝有特殊的渦輪扇葉引擎 ，具備着可以旋轉的排氣噴嘴（如圖F-35B）。當其正常飛行時，噴嘴朝向水平；而在盤旋飛行時，噴嘴又能垂直狀，使飛機能夠垂直起降。實驗也證明，這類飛機的確可以在接近靜止的和全速之間的所有速度運行。[ 76] [ 75] [ 77] [ 78] 引擎 噴射導向機翼上的扇葉，讓其轉動。[ 5] :1,237
飛船 與熱氣球都是比空氣輕的動力航空器，升力由空氣 提供，而不需要像飛機那樣。儘管飛船來源於氣球，但是氣球的軸同前進方向是垂直的，而飛船的軸卻是與航行方向平行。飛船因為自身擁有動力而與氣球相區別，所以其不用依靠風力 就能操縱，亦稱為可駕駛飛船。[ 5] :1,250 [ 79] [ 80] [ 註 15]
1902年實驗的撲翼機 飛船分為三種：非硬式（或稱軟式 ），半硬式和硬式的。非硬式飛船有個大氣囊，內部充滿着氫氣 或氦氣 ，另外還有多個充滿空氣的獨立氣室，形狀由於氣囊內的氣體壓力比外部大氣壓力高而能維持，操作吊艙附着於氣囊的繩索上。半硬式飛船 與軟式飛船在外形上類似，但有着堅硬的龍骨 懸掛在氣囊上，操控吊艙和引擎 一般都在龍骨上。而硬式飛船 （如圖興登堡號）的形狀則是一系列繃緊的、覆蓋在骨架上的蒙布而形成的，骨架內部擁有很多的氣室。[ 81] [ 83] [ 84] [ 85] [ 86] [ 87] [ 88] 半硬式 的飛船時至今日依舊使用，而大型硬式飛船 自從20世紀30年代末就沒有出現了。[ 5] :1,250
撲翼機 （如圖實驗的撲翼機）是人類早期設計並製造的航空器，其試圖模仿鳥類 飛行，用像飛鳥翅膀那樣撲動的翼面而產生的升力及拉力 來。但其依舊還處於試驗階段，沒有可靠的載人成功事例。[ 89] [ 4] :9,270 [ 90]
ICAO標誌 管理天空和在天空中發生事情的法律。天空可以理解為從地表到外太空 的區域。因無線電波 、發射體和其他物體也很會飛越一個國家或地區的領空 ，但航空法一般僅涉及民航 以及飛機、飛船、氣球和其他這類航空器的法律。[ 6] :1,139
1919年在巴黎 通過的航空管理公約 ，其所承認的基本原則是國家對天空擁有主權。這公約在芝加哥 於1944年的國際民用航空公約所取代的。[ 91] 主權 」。芝加哥公約還有規定是飛行在一國領空的航空器以內的人也屬於該國法律管轄。航空器還須遵守當地的航空規則和空中交通管制，涵蓋出入境、移民、關稅、護照、健康以及關於機組人員、乘客和貨物的事項等規定。[ 92] [ 93] [ 6] :1,139 [ 2]
中國戰鬥機 此外，1925年的巴黎會議設立一個國際航空法專業技術委員會（CITEJA ），其工作持續到二次世界大戰，之後有國際民航組織 （ICAO）接管國際航空法律的執行。主要的國際條約還有1928年哈瓦那的泛美公約，還有1929年華沙 公約，主要規定賠償責任，包含1933年羅馬公約和1955年海牙 協定書，及1961年瓜達拉哈拉公約對航空器本身制定了法律的規範。1946年百慕達 航空會議也制訂了與航線 相關的法律條文。[ 5] :2,540
蘇27戰鬥機 軍事上，主要是用於航空偵察、轟炸 、反潛、空戰 以及運送人員、裝備和其他物資等。民事上，可用於貨運、客運 、農業、漁業、林業、氣象、探礦以及空中測量和攝影等。科學研究，航空器也是這方面的重要裝置，在人造衛星 和載人飛船 等出現前，在高空氣象 、大氣物理 、地球物理、地質學、地理學等，都發揮着不可或缺的作用，即使太空船產生後，由於價格便宜、使用方便，依舊用在高空的科研上。[ 4] :9,270
內燃動力模型飛機 飛機出現僅百餘年，性能已經顯著提升，人們研發出最大飛行速度大於三馬赫 [ 註 16] 偵察機 ，飛行距離超越4000公里、載彈量超過20噸的超音速轟炸機 ，以及能夠轉載五百多人的，航行在洲際的民航 客機。直昇機雖然歷史短，但其發展迅速，已經日益完善且有着特殊作用。[ 4] :9,270
這是用作運動或收藏的不載人小型航空器。航空模型運動 是國際性的體育航空項目 。按照國際航空聯合會的規定，競賽和創紀錄的模型，除了一些項目以外，總升力面積要小於1.5平方米，起飛總重量少於5千克，活塞引擎 汽缸 總工作容積不超過十毫升。[ 95] [ 96] [ 97] [ 98] [ 99] [ 4] :9,266
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