飛機(jī)失速的原因

繆辰銘

摘要：本文對(duì)飛機(jī)飛行過(guò)程失速的原因進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼上下表面所受影響，分析飛機(jī)失速的原因，并分析飛機(jī)在失速后可能出現(xiàn)的情況。

關(guān)鍵詞：失速

0 引言

在飛行過(guò)程中，飛行安全一直都被視為最重要的因素。在眾多影響飛行安全的原因中，飛機(jī)失速會(huì)造成飛機(jī)出現(xiàn)抖動(dòng)，螺旋甚至墜毀的可能。因而分析飛機(jī)失速的原因能夠盡可能避免飛機(jī)在飛行過(guò)程中進(jìn)入失速狀態(tài)，保障飛行的安全。

1 失速原因

飛機(jī)在飛行過(guò)程中，相對(duì)氣流通過(guò)飛機(jī)機(jī)翼上下表面時(shí)，由于氣流在上下翼面的流速不同，進(jìn)而壓力不同產(chǎn)生壓差，當(dāng)機(jī)翼下翼面產(chǎn)生的壓力大于機(jī)翼上翼面產(chǎn)生的升力時(shí)飛機(jī)獲得升力。飛機(jī)在飛行過(guò)程中失速的根本原有是由于飛機(jī)在飛行過(guò)程中迎角大于臨界迎角繼而導(dǎo)致飛機(jī)機(jī)翼上表面氣流發(fā)生分離產(chǎn)生湍流，當(dāng)機(jī)翼上翼面產(chǎn)生的壓力使機(jī)翼受到的合力無(wú)法產(chǎn)生維持飛機(jī)飛行的升力時(shí)，飛機(jī)進(jìn)入失速狀態(tài)。（圖一）

當(dāng)飛機(jī)飛行速度過(guò)低時(shí)，由于飛機(jī)要保持升力，因此需要增大飛機(jī)的迎角，當(dāng)飛機(jī)的迎角過(guò)大超過(guò)臨界迎角時(shí)，飛機(jī)會(huì)出現(xiàn)失速的情況。飛機(jī)在飛行過(guò)程中的速度是影響飛機(jī)是否會(huì)失速的重要因素。但飛機(jī)出現(xiàn)失速狀態(tài)時(shí)不單單會(huì)在速度過(guò)低的的情況下發(fā)生，當(dāng)飛機(jī)從俯沖姿態(tài)變?yōu)槠斤w狀態(tài)時(shí)，由于飛機(jī)姿態(tài)的變化因此氣流流經(jīng)飛機(jī)機(jī)翼上下翼面時(shí)角度會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)飛機(jī)快速?gòu)母_姿態(tài)變?yōu)槠斤w姿態(tài)時(shí)，飛機(jī)不會(huì)立即改變其原有的飛行軌跡，因而飛機(jī)機(jī)翼的迎角增大，當(dāng)角度超過(guò)臨界迎角時(shí)，飛機(jī)會(huì)出現(xiàn)失速。

2 失速的識(shí)別和改出

2.1 失速識(shí)別

當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入失速狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生空氣動(dòng)力抖動(dòng)，飛機(jī)搖晃以及發(fā)生噪音等現(xiàn)象。抖動(dòng)是由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)，部件對(duì)機(jī)翼附面層氣流分離所引起的氣動(dòng)力激振的響應(yīng)。在飛機(jī)大迎角飛行時(shí)，飛機(jī)機(jī)翼上的附面層氣流發(fā)生分離，會(huì)周期性的產(chǎn)生分離渦，當(dāng)前一個(gè)渦流形成并向后端流去時(shí)，分離點(diǎn)也隨之向后，分離區(qū)縮小，升力稍增大;當(dāng)后一個(gè)渦流行成時(shí)，分離點(diǎn)又回到原處，分離區(qū)擴(kuò)大，升力稍減小。這樣“渦流”產(chǎn)生，分離點(diǎn)前后移動(dòng)，升力就會(huì)時(shí)大時(shí)小。升力的脈動(dòng)變化，一方面激發(fā)飛機(jī)結(jié)構(gòu)、操縱面、駕駛桿和腳蹬等隨之抖動(dòng)，另一方面，激發(fā)飛機(jī)某些局部區(qū)域產(chǎn)生共鳴，形成噪音。

飛機(jī)機(jī)翼分離現(xiàn)象是隨機(jī)的，不會(huì)在同一時(shí)刻發(fā)生，兩翼升力變化不均勻，在一定條件下還可能引起飛機(jī)左右搖晃。

2.2 失速改出方式

飛機(jī)失速是由于迎角超過(guò)臨界迎角，因此飛機(jī)平飛失速后，將兩舵蹬平，推桿至中立，使飛機(jī)迅速退出失速。如果機(jī)動(dòng)過(guò)載失速，飛機(jī)常常會(huì)立即變狀態(tài)。飛行員必須迅速把握時(shí)機(jī)，蹬平舵，把桿向前推，及時(shí)退出失速。切記不要向飛機(jī)帶坡度的反方向壓桿，這不僅無(wú)法改平坡度，反而可能使飛機(jī)向壓桿反方向進(jìn)入過(guò)失速旋轉(zhuǎn)或螺旋。

3 失速螺旋和改出

3.1 失速螺旋

當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入失速狀態(tài)后如果不及時(shí)改出，飛機(jī)喪失橫側(cè)阻尼，導(dǎo)致飛機(jī)機(jī)翼出現(xiàn)自轉(zhuǎn)進(jìn)入螺旋狀態(tài)。當(dāng)飛機(jī)迎角超過(guò)臨界迎角，飛機(jī)向右做滾轉(zhuǎn)時(shí)，飛機(jī)右翼下沉迎角增大，超過(guò)臨界迎角更多，此時(shí)升力系數(shù)減小，產(chǎn)生負(fù)的附加升力;飛機(jī)左翼上揚(yáng)的角度減小，更接近臨界迎角，因而升力系數(shù)增大，產(chǎn)生正向的附加升力。飛機(jī)左右機(jī)翼產(chǎn)生的附加升力時(shí)飛機(jī)加速向右滾轉(zhuǎn)，出現(xiàn)機(jī)翼自轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。機(jī)翼出現(xiàn)自轉(zhuǎn)后，升力減小且方向隨機(jī)翼自轉(zhuǎn)不斷傾斜。飛機(jī)在螺旋線軌跡的運(yùn)動(dòng)中，會(huì)在氣動(dòng)，慣性力矩的作用下做滾轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)。由于飛機(jī)先發(fā)生失速繼而進(jìn)入螺旋狀態(tài)，因此飛機(jī)在螺旋狀態(tài)下降高度時(shí)速度不增加。

飛機(jī)進(jìn)入螺旋后，高度迅速降低，飛機(jī)繞不僅繞縱軸旋轉(zhuǎn)，而且繞立軸和橫軸旋轉(zhuǎn)，飛機(jī)一面旋轉(zhuǎn)，一面沿螺旋線軌跡下降。由于是失速螺旋，在下降高度時(shí)速度不增加。

3.2 失速螺旋改出方式

改出螺旋的關(guān)鍵在于制止飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)和減小迎角。改出螺旋的常用方法是：向螺旋反方向蹬滿舵，并將駕駛桿稍稍推過(guò)中立位置。

蹬反舵到底的目的是產(chǎn)生方向操縱力矩，制止飛機(jī)偏轉(zhuǎn);同時(shí)，迫使飛機(jī)產(chǎn)生內(nèi)側(cè)滑，形成橫側(cè)穩(wěn)定力矩，制止飛機(jī)滾轉(zhuǎn)。蹬出反舵后，隨即將桿稍稍推過(guò)中立位置，是為了迅速減少迎角，使飛機(jī)改出失速。當(dāng)飛機(jī)停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)立即將舵蹬平。飛機(jī)轉(zhuǎn)入俯沖后，飛機(jī)速度會(huì)迅速增大。增至規(guī)定值時(shí)，再柔和拉桿改出俯沖。

4 結(jié)論

飛機(jī)在飛行過(guò)程由于迎角過(guò)大會(huì)造成飛機(jī)出現(xiàn)失速，因此在飛機(jī)飛行過(guò)程中要注意飛機(jī)姿態(tài)防止飛機(jī)進(jìn)入失速或失速螺旋狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

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（上海工程技術(shù)大學(xué) ?江蘇 ?常州 ?200032）