飞行基础知识
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迎角(Angle of attack)
对于固定翼飞机,机翼的前进方向(相当与气流的方向)和翼弦(与机身轴线不同)的夹角叫迎角,也称为攻角,它是确定机翼在气流中姿态的基准。
对于直升机和旋翼机,迎角的表示方法与固定翼飞机略有不同,它是指与前进方向垂直的轴和旋翼的控制轴之间的夹角。
侧滑角(side slip angle)
是指飞机的轴线与飞机的飞行速度方向在水平面内的夹角。侧滑角是确定飞机飞行姿态的重要参数。
过载(overload)
作用在飞机上的气动力和发动机推力的合力与飞机重力之比称为飞机的过载。飞机所能承受过载的大小是衡量飞机机动性的重要参数。过载越大,飞机的受力越大,为保证飞机的安全,飞机的过载不能过大。飞行员在机动飞行中也会因为过载大于一或者小于一而承受超重和失重。飞行员所能承受的最大过载一般不能超过8G(8倍重力加速度)。
边条(Strake)
边条是指附加于机身或机翼机身结合处的小翼面,包括机身边条和机翼边条两种。机身边条位于机身左右两侧,宽度相等;而机翼边条则是位于机翼机身结合处近似三角形的小翼面。采用边条翼结构可以减少阻力,改善飞机的操作性。
上反角(Dihedral angle)
上反角是指机翼基准面和水平面的夹角,当机翼有扭转时,则是指扭转轴和水平面的夹角。当上反角为负时,就变成了下反角(Cathedral angle)
三角翼(Delta wing)
指平面形状呈三角形的机翼。三角翼的特点是后掠角大,结构简单,展弦比小,适合于超音速飞行。
副油箱(Droppable fuel tank)
是指挂在机身或机翼下面的中间粗、两头尖呈流线型的燃油箱。挂副油箱可以增加飞机的航程和续航时间,而飞机在空战时又可以扔掉副油箱,以较好的机动性投入战斗。
马赫数(Mach number)
常写作M数,它是高速流的一个相似参数。我们平时所说的飞机的M数是指飞机的飞行速度与当地大气(即一定的高度、温度和大气密度)中的音速之比。比如M1.6表示飞机的速度为当地音速的1.6倍。
推力重量比(Thrust-weight ratio)
表示发动机单位重量所产生的推力,简称为推重比,是衡量发动机性能优劣的一个重要指标,推重比越大,发动机的性能越优良。当前先进战斗机的发动机推重比一般都在10以上。
翼载(Wing loading)
翼载是指飞机的满载重量W和飞机的机翼面积S的比值W/S。翼载的大小直接影响到飞机的机动性能、爬升性能以及起飞着陆性能等。
襟翼(Flap)
襟翼是安装在机翼后缘附近的翼面,是后缘的一部分。襟翼可以绕轴向后下方偏转,从而增大机翼的弯度,提高机翼的升力。襟翼的类型有很多,如简单襟翼、开缝襟翼、多缝襟翼、吹气襟翼等等。
配平片(Trim)
或称配平补片,用于飞行路径的微调,通常位于各个操纵面上,你可以看到在操纵面当中有的一部分方形的调整片,可以做长期的飞行姿态调整,以减轻飞行员操作驾驶杆的负担,通常大型飞机会有副翼及方向舵、升降舵的配平片,配平齐全。一般来说,配平的第一目的是为了减轻飞行员的负担。
·最早的飞行控制系统是将操纵杆和脚踏板以钢线或是钢缆,加上滑轮等机械方式连接到翼面上,飞行员直接施力去移动控制面的角度以达到需要的动作。
·当飞机速度愈来愈快的时候,因为气动力施加在控制面上的力量也愈大,因此在较高速度时需要输出较大的力量去移动控制面,当力量需求大过一般值时,就混造成飞机在高速时动作迟缓,一种解决的方式是加装配平片,利用反作力的原理,配平片可以协助施加更多的力量在控制面上,以达到有效的控制。
·另外,因为螺旋桨飞机的引擎出力加大时,扭力会愈来愈大,或是飞机在作长程飞行时因为油料或是弹药的消耗使得飞机保持平飞的状况不一定释放开双手或是维持操纵杆在中央就可以,飞行员可能要持续施加力量以维持飞机的水平飞行,此时配平片的使用就可以利用微小角度的调整,使控制翼面固定在某一个角度上以配合当时保持飞机稳定飞行所需要的角度,而飞行员无须持需施加力量,只要维持在中央就可以。
·当飞机的体积和速度在增加的时候,光是钢缆和滑轮配合配平片已经不能有效提供需要的控制力量,于是在控制翼面的连接触加上液压制动器,飞行员的控制输出经过钢缆达到液压制动器上,制动器再将需要的力量加诸在控制翼面上,虽然飞行员不在直接施加力量在控制翼面上,但是制动器的输出还是要根据飞行员移动操纵杆的幅度来控制。在这一方面,往往也会加上力量回馈系统,使飞行员可以感受到力量的反馈,以免输出过大失去控制。
·使用钢缆控制方式的好处是系统成熟,缺点早期是维修不太容易,因为钢缆分布在机身内部,要检查或是抽换并不是像抽换脚踏车剎车线一般容易,在维修过程中假使接错地方,甚至会酿成飞机控制失效而坠毁的惨剧,B-29的垂直尾翼因为钢缆接反导致试飞时首席试飞员和其它多位飞行员的丧生。另外,钢缆的呆重很高,在作战时如果钢缆受到外来撞击(炮弹或是破片),很可能所能承受的力量减小,飞行员在施加较大力量时会导致钢缆断裂,解决的方式是加装不只一套钢缆形成被用系统,但是重量会更高。
·线传飞控的主要需求是由战斗机设计而来,利用计算机辅助控制,当飞行员输出讯号时,讯号不再经过钢缆,而是电线,进入计算机后再输出到各翼面的液压或是电动马达上去输出需要的角度,这样的方式可以有效解决钢缆的重量的问题,增加讯号输出的稳定和精确度,设计良好的计算机和软件可以协这飞行员面对乱流或是不稳定的飞行状况,保持飞机的安全。
·与驰静稳定设计扯上关系可以说是线传飞控的另外一项运用,因为驰静稳定设计的飞机需要持续对飞机的各控制翼面发出配平指令,这样的工作远非人力能负荷。
·早期的线传飞控不成熟时,还是会有钢缆系统最被备份,但当系统成熟之后,钢缆系统就被抛掉不再使用,而是利用线传飞控作备份的控制系统。
·飞机都有杆力和舵力,也有一个最稳定的巡航速度,但是即使在这个速度下,飞机一般也都会有偏航,而在起飞时的扭力跟使飞行员对于方向舵的控制变的非常吃力。
这样一个例子:F4U-4在不进行方向舵配平的起飞时要求一直保持150磅的右舵压力,也就是说飞行员要在将近一分钟的时间内一直保持用70多公斤的力量踩住右舵,这样来说简直是恐怖的,这跟人类能在短时间内产生的爆发力是不同的,如此就有了F4U-4在起飞前进行进行6度的右舵配平,这样的结果是使飞行员在起飞时的右舵力可以减轻为60磅,也就是大约30公斤(好象也够要命的了)。P51系列是7度右舵配平起飞,109尤其是后期的大功率型号比较惨,基本上要一直踩着的,不过有只能在地面上调节的调整片,这样来说负担也相对来说不是大很多。