能量机动理论和飞行包线图

能量机动理论和飞行包线图

文中所述的内容都是以美国空军飞行教官伯尹德发明的能量机动理论和美国航空科技为准；如果有其他国家或其他人发明自己所谓的理论或者规范，那本文并不适用。也不要用老式战机的设计规律或者老式战机的空战方法来照套后来出现的能量机动理论。

能量机动理论并不是什么“新创”的理论，它的本质就是能量守恒定律。也就是说，能量机

动理论提供了一个简化的数学公式和图表，方便的进行战机能量的计算。

现在的战斗机通过机头的探测仪器，可以探测出飞机的迎角、侧滑角等，即可计算得得到气流的方向、得到飞机的速度矢量。同时，飞机上的过载传感器也就能计算出在速度矢量上的

过载和垂直于速度矢量上的过载(这两者也可以用切向加速度和法向加速度来表示，但是由

于不同资料对切向加速度和法向加速度的定义存在不同，所以这里不采用这种容易让人混淆

的表示方法)。

速度矢量上的过载在这里称为(Nx)，也就是飞机是在加速还是减速。同时，在垂直于速度矢量上过载还可以进行分解，那就是侧力过载(Ny)和升力过载(Nz)。当侧滑角为0或者接近为0时，Ny为0或者接近为0；那就还剩下Nz这个升力过载。也就是说，在忽略侧滑的情况下，着重讨论阻力和升力，速度方向过载(Nx)和升力过载(Nz)。

然后我们画一个图，在一定高度和速度下，纵坐标是角速度，也就是升力过载对应的角速度，而速度方向过载通过-200ps,-400ps等间接方式表示。这其实就是我们最常见的能量机

动飞行包线图。也就是说，所谓的能量包线图的实质是表示飞机速度矢量上加速度和升力加速度两者之间的变化关系图（在一定外形、重量、高度、速度条件下）。

能量包线图上的纵坐标是盘旋角速度(Turn Rate)。

横坐标是速度，或者用马赫数(Mach)作为坐标。

由右下到左上的间距直线是转弯半径值（Turn Radius）。

由左上到右下的间距线是飞机上的过载传感器测得的升力过载（Cockpit G)，并不包含重

力。

能量包线是飞机在某个高度的飞行转弯参数，不同高度包线是不同的。

可以看出来在海平面能量机动性能最好，飞行高度越高，转弯性能越差。

这段争议较大，与理解包线关系也不大，可以跳过。

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由于飞机在飞行中还会受到重力或者地面滑跑时还是地面的支持力，所以飞机实际飞行时的合力=阻力+升力+重力三者的矢量之和。

例如：一架飞机如果在飞行包线图上能飞9g过载，20度的盘旋角速度，在实际水平盘旋飞行时，升力方向的9g还要与重力的1g进行矢量相加才能得到盘旋的向心加速度。也就是说，这架飞机在真实的现实水平盘旋中，是约8g向心加速度，大概18度/秒左右。

一架飞机如果在飞行包线图上最小盘旋半径是1050英尺，过载是1.7g，在实际水平盘旋飞行时，升力方向的1.7g还要与重力的1g进行矢量相加才能得到盘旋的向心加速度。也就是说，这架飞机在真实的现实水平盘旋中，是约1.3g向心加速度，实际盘旋半径大概是1400-1500英尺。

再例如：飞机由水平盘旋改垂直向下盘旋，那向心加速度就是10g，这就是所谓的利用重力空战。如果飞机改为垂直向上盘旋，那向心加速度就只剩8g了，此时飞机的盘旋性能减弱了。

再再例如：飞机要保持平飞，此时就必须依靠1g的升力过载，并且要垂直向上与重力1g 抵消，才能保持平飞。也就是说能量飞行包线图上的保持平飞的速度不是包线的最左端（这里不考虑飞机加减速），而是包线图上1g过载的地方。也就是说，1g过载的图上显示有8度的盘旋角速度，一点都不奇怪，因为1g升力-1g重力=0，所以平飞；升力的8度盘旋角速度-8度的重力盘旋角速度=0，所以平飞。

再再再例如：另外一种包线图，也就是剩余功率为0时的1g过载包线图上，排除飞控、机体强度等限制，最上端为何代表最高平飞高度？通过上述解释，就很容易理解了。飞行包线图上的过载是升力方向过载而不是合力的总过载。在包线图的最高点，升力过载1g-重力1g=0，飞机就保持速度平飞了。

如果你都看懂了，那就继续。如果还没完全理解，请认真理解上面1-3楼内容后，再往下看。

能量包线图给出了一种简化了的能量换算方法。

对于推重比1左右飞机来说，阻力产生的过载可以在大约-1g至5g之间，而升力产生的过载-3g至9g。

利用飞机的剩余功率来获得向心力，也就是说迎角的大小决定了两者的转化的程度。

如果迎角小剩余功率还有剩余，但是此时的升力小，向心力不够；

如果迎角太大，剩余功率为负，向心力大，盘旋角速度大，盘旋半径小，有利于空战，但是飞机会很快减速。

而飞行员通过拉杆的大小来决定这种剩余能量转化的程度。

而狗斗的机动，实际就是飞行员通过向左或向右偏杆来控制升力的方向，前拉杆或后拉杆来控制升力的大小。而升力过载最大有9g，这是改变物体运动状态最有效的东西，它是改变飞机在空中方位、航向、距离等要素最有力的工具，以此展开各种几何的飞行动作，例如盘旋、筋斗、YOYO等。

在进一步讨论之前，前了解一些基本术语。

飞机的动作

俯仰(Pitch) -- 用升降舵控制偏航(Yaw) -- 用方向舵控制滚转(Roll) -- 用副翼控制

仰角-- 仰角一般是飞机机身轴线或者机翼弦线和水平线的夹角，仰角大小主要受发动机的限制

迎角（英文：Angle of attack，缩写为AOA，常用希腊字母α表示）-- 也有把这个

叫做攻角的。

飞机迎角，定义则为机轴对相对风流之夹角。当机翼向上为正迎角，向下则为负迎角。

迎角在机动作战中非常重要，可以从飞行中拉出来的尾迹来测量。

再回来看能量机动包线

Ps=0就是所谓的稳盘曲线，在这条线上面都是顺盘，也就是在其区域盘旋飞行，飞机要损失速度或高度。