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发表时间 : 2019-12-8 13:23:38 | 浏览 : 12040    评论 : 4

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        在上一期中,我们讲了迎角与失速的关系,迎角超过一定限度就会引起失速,再来复习一下,迎角大小决定的是升力大小,升力产生的原因是气流流过机翼上表面,因为上表面是一个曲面且气流具有粘性从而气流发生偏转产生反作用力,反作用力向上便是升力,当然这是我们在这里解释的,产生升力的学术原因是伯努利定理在起作用,不同曲率的曲面上流动的流体曲率大的速度快压力小上下表面形成压力差,进而产生升力(详见《学玄进走01》),但是这些是空气动力学专家和结构工程学专家才要去使用的,在本篇,作为一名科(气)普(人)博主,记住产生升力的原因是反作用力就好,便于理解,那么我们说回去,如果迎角过大会造成失速,迎角则是气流与机翼翼弦的夹角,如果迎角过大气流无法依靠粘性贴住机翼上表面,上表面气流“飞出”且在气流和机翼上翼面之间出现极其不稳定的涡流乱流,机翼形成升力的条件被破坏,飞机失去升力就往下坠了,那便是失速——飞机失去升力导致高度锐减的近乎无法控制一种飞行状态,听起来很恐怖?还有更恐怖的,失速只要把机首往下压使得迎角减小就能解决(意思就是在飞机往下掉的过程中还要推杆让它掉的更厉害——违反人的生理机能的操作),而今天要说的尾旋,几乎无法改出。

【临云行】·学玄进走16:失速与尾旋

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       先来解释何为“尾旋”,尾旋是失速的升级版本,或者说是失速的严重化版本,尾旋有失速的一切特质——急速下坠、失去副翼控制,而且,正如其名,尾旋还伴随着以机首为中轴线的旋转运动,就像是发廊那条灯柱,边旋转边下坠,相比之下尾旋的迎角要更大,且螺旋的半径小,此时飞行员会受到极大的重力加速度,也就是常说的G值,因此尾旋非常非常危险。

        那为什么会发生尾旋?我们还是得先看看失速,失速状态下飞机的左右两段机翼是水平的,因此大家都产生不了升力,自然也无法改变当前的飞行状态,大概就是作业全班都没写所以大家都低头不敢喘气的样子,而尾旋呢,在失速的基础上,由于某种原因一边的机翼发生了变化,比如左边机翼下沉右边机翼上升,下沉的机翼,由于相对运动,会产生一股向上的气流,也就意味着左边机翼的迎角增大了,其产生的升力会更小,会陷入更深的失速状态之中,会加快下沉,而右边的机翼会因为上升,迎角减小升力增加,甚至能够摆脱失速状态,也就是说右侧的机翼会上升,这样一来机翼一边下沉一边上升,且,要记住,升力是一个合力,倾斜的机翼会产生一个侧向力使飞机侧飞,这样一来飞机就会边旋转边下坠,这就是产生尾旋的原因。

        那么尾旋如此危险,该如何改出?就目前来说最常用的是两种,尾旋改出伞以及人为控制,尾旋改出伞的作用不难理解,用类似于减速伞的伞所产生的巨大空气阻力来减缓尾旋的旋转速度,使其从尾旋中脱离出来,再靠飞行员压低机首使其速度恢复正常就能脱离失控状态了,但是!我又要说但是了,但是尾旋改出伞一般只有在新型飞机试飞时才会装备,试飞对于一架新型飞机来说至关重要,这是摸清楚飞机性能包线(意思就是这架飞机性能的最低和最高线,比如飞机的加速性能、滚转性能、横向稳定性能、纵向稳定性能等--以后都会说到)的最佳机会,很明显,因为飞行前是不清楚飞机的性能的,不清楚它什么时候会失速、滚转速率是多少,在试飞时很容易操作过猛,比如打算猛的拉一个普加乔夫眼镜蛇机动结果速度还不够飞机失速并且因为某些原因飞机在失速中倾转,这样就会导致失速,为了挽回飞机与飞行员,这就需要尾旋改出伞了,由于其使用的特殊性--主要产生侧向阻力,意思就是尾旋改出伞主要是摆向侧面的,那也就意味着在使用的时候不能有任何物体来阻挡尾旋改出伞的放出,且因为尾旋改出伞需要牵动整架飞机来降低旋转速率,也就是说施力对象是整架飞机而不是某一部分,因此尾旋改出伞需要安装在飞机最坚固的地方,就像是汽车安装在底盘结构上的牵引钩,尾旋改出伞需要安装在飞机中梁上,且需要延长段以避开外伸的机尾垂尾、平尾,这样一来对于正式使用的飞机来说,太过于麻烦而且若是平民使用,尾旋改出伞放出起效时会产生巨大的侧向扭矩,也就是会给飞行员一个非常大的重力加速度,总而言之,尾旋改出伞使用量不大,但也是有,除了试飞飞机外一些民用超轻型飞机--小到可以直接用降落伞挂住,也会采用这种减速伞,只不过是整机降落伞。

【临云行】·学玄进走16:失速与尾旋

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(歼-10 1003号原型机装备尾旋改出伞)



【临云行】·学玄进走16:失速与尾旋

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(美国F-22“猛禽”原型机进行尾旋改出伞弹出测试)



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(美国F-35“闪电II”原型机,也装备了尾旋改出伞)


        除开尾旋改出伞,还有另一种方式来改出尾旋,人工操作,如果说飞机因为人而陷入失控,那最好也由人来纠正它,由于尾旋是一种大迎角失速且左右机翼升力不平衡的结果,那么在操作上就需要纠正升力和迎角这两个存在的问题,先合起来说吧,在发生尾旋时,飞行员需要及时把发动机转速调至慢车,也就是减小动力输出,接下来把操纵杆置于中间位置,同时迅速确定尾旋旋转方向,究竟是顺时针旋转还是逆时针旋转,在搞清楚之后,飞行员需要反向蹬方向舵,比如顺时针旋转时飞行员就得蹬满方向舵向左偏转,要记住,方向舵偏转方向是与机首将要偏转的方向相同的(方向舵可以看做是一个树立着的副翼,气流受到方向舵偏转后对方向舵产生一个反作用力,也就是说方向舵向左偏转的话机尾就向右偏转,这样机首就向左偏转),此时机尾受到与运动方向相反的力的作用,旋转速率就会降低--牛顿第一定律,当旋转停下来之后,立即松开方向舵使方向舵回正,再压低机首使飞机速度恢复至正常水平,这样就从尾旋中改出了,关键的难点就在于确定尾旋的方向,如果在地面我们以地面为参照物就很容易知道自己朝着哪个方向旋转,但在空中,没有任何可用参照物,这就需要飞行员足够冷静,用自己的内耳来感知旋转方向,且必须保证方向舵偏转方向无误,若偏转方向错误那只会使得尾旋更为严重,或者说,直接使得尾旋完全无法改出,后果,可想而知。

        或许看完上面的有人会问,失速是因为迎角过大造成的,那么为什么不把发动机功率加大来摆脱尾旋呢?这是个好问题,但这并不正确,或者说并不是首选的失速改出方式,由于篇幅有限(其实这部分我自己目前也还在参透),且内容超纲(找理由),那我们在下期来讲讲有关于发动机的作用的内容吧。




“让我们一起,飞遍全世界!” · 临云行
ZJ-small 评论于2019-12-24 23:19:47 来自手机触屏版 |私信


                               
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骷髅党的铁匠 评论于2019-12-9 19:21:04 来自手机触屏版 |私信
很多飞行表演的飞机出现事故都是因为失速尾旋吗?

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除开机械失误,大部分是攻角过大引发失速导致的,不可控的尾旋导致的事故倒确实不多见  详情 回复 发表于 2019-12-9 23:02
“让我们一起,飞遍全世界!” · 临云行
ZJ-small 评论于2019-12-9 23:02:28 来自手机触屏版 |私信
骷髅党的铁匠 发表于 2019-12-09 19:21
很多飞行表演的飞机出现事故都是因为失速尾旋吗?

除开机械失误,大部分是攻角过大引发失速导致的,不可控的尾旋导致的事故倒确实不多见

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学习了  详情 回复 发表于 2019-12-24 21:49
“让我们一起,飞遍全世界!” · 临云行
骷髅党的铁匠 评论于2019-12-24 21:49:33 来自手机触屏版 |私信
ZJ-small 发表于 2019-12-09 23:02
除开机械失误,大部分是攻角过大引发失速导致的,不可控的尾旋导致的事故倒确实不多见

学习了

                               
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有任何疑问欢迎提出,我们一起学习  详情 回复 发表于 2019-12-24 23:19
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