飛機失速的原因

繆辰銘

摘要：本文對飛機飛行過程失速的原因進行分析，通過對飛機機翼上下表面所受影響，分析飛機失速的原因，并分析飛機在失速后可能出現(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，飛機失速會造成飛機出現(xiàn)抖動，螺旋甚至墜毀的可能。因而分析飛機失速的原因能夠盡可能避免飛機在飛行過程中進入失速狀態(tài)，保障飛行的安全。

1 失速原因

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

當(dāng)飛機飛行速度過低時，由于飛機要保持升力，因此需要增大飛機的迎角，當(dāng)飛機的迎角過大超過臨界迎角時，飛機會出現(xiàn)失速的情況。飛機在飛行過程中的速度是影響飛機是否會失速的重要因素。但飛機出現(xiàn)失速狀態(tài)時不單單會在速度過低的的情況下發(fā)生，當(dāng)飛機從俯沖姿態(tài)變?yōu)槠斤w狀態(tài)時，由于飛機姿態(tài)的變化因此氣流流經(jīng)飛機機翼上下翼面時角度會發(fā)生變化，當(dāng)飛機快速從俯沖姿態(tài)變?yōu)槠斤w姿態(tài)時，飛機不會立即改變其原有的飛行軌跡，因而飛機機翼的迎角增大，當(dāng)角度超過臨界迎角時，飛機會出現(xiàn)失速。

2 失速的識別和改出

2.1 失速識別

當(dāng)飛機進入失速狀態(tài)時會產(chǎn)生空氣動力抖動，飛機搖晃以及發(fā)生噪音等現(xiàn)象。抖動是由于飛機結(jié)構(gòu)，部件對機翼附面層氣流分離所引起的氣動力激振的響應(yīng)。在飛機大迎角飛行時，飛機機翼上的附面層氣流發(fā)生分離，會周期性的產(chǎn)生分離渦，當(dāng)前一個渦流形成并向后端流去時，分離點也隨之向后，分離區(qū)縮小，升力稍增大;當(dāng)后一個渦流行成時，分離點又回到原處，分離區(qū)擴大，升力稍減小。這樣“渦流”產(chǎn)生，分離點前后移動，升力就會時大時小。升力的脈動變化，一方面激發(fā)飛機結(jié)構(gòu)、操縱面、駕駛桿和腳蹬等隨之抖動，另一方面，激發(fā)飛機某些局部區(qū)域產(chǎn)生共鳴，形成噪音。

飛機機翼分離現(xiàn)象是隨機的，不會在同一時刻發(fā)生，兩翼升力變化不均勻，在一定條件下還可能引起飛機左右搖晃。

2.2 失速改出方式

飛機失速是由于迎角超過臨界迎角，因此飛機平飛失速后，將兩舵蹬平，推桿至中立，使飛機迅速退出失速。如果機動過載失速，飛機常常會立即變狀態(tài)。飛行員必須迅速把握時機，蹬平舵，把桿向前推，及時退出失速。切記不要向飛機帶坡度的反方向壓桿，這不僅無法改平坡度，反而可能使飛機向壓桿反方向進入過失速旋轉(zhuǎn)或螺旋。

3 失速螺旋和改出

3.1 失速螺旋

當(dāng)飛機進入失速狀態(tài)后如果不及時改出，飛機喪失橫側(cè)阻尼，導(dǎo)致飛機機翼出現(xiàn)自轉(zhuǎn)進入螺旋狀態(tài)。當(dāng)飛機迎角超過臨界迎角，飛機向右做滾轉(zhuǎn)時，飛機右翼下沉迎角增大，超過臨界迎角更多，此時升力系數(shù)減小，產(chǎn)生負的附加升力;飛機左翼上揚的角度減小，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。飛機左右機翼產(chǎn)生的附加升力時飛機加速向右滾轉(zhuǎn)，出現(xiàn)機翼自轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。機翼出現(xiàn)自轉(zhuǎn)后，升力減小且方向隨機翼自轉(zhuǎn)不斷傾斜。飛機在螺旋線軌跡的運動中，會在氣動，慣性力矩的作用下做滾轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)和俯仰運動。由于飛機先發(fā)生失速繼而進入螺旋狀態(tài)，因此飛機在螺旋狀態(tài)下降高度時速度不增加。

飛機進入螺旋后，高度迅速降低，飛機繞不僅繞縱軸旋轉(zhuǎn)，而且繞立軸和橫軸旋轉(zhuǎn)，飛機一面旋轉(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，制止飛機偏轉(zhuǎn);同時，迫使飛機產(chǎn)生內(nèi)側(cè)滑，形成橫側(cè)穩(wěn)定力矩，制止飛機滾轉(zhuǎn)。蹬出反舵后，隨即將桿稍稍推過中立位置，是為了迅速減少迎角，使飛機改出失速。當(dāng)飛機停止旋轉(zhuǎn)時，應(yīng)立即將舵蹬平。飛機轉(zhuǎn)入俯沖后，飛機速度會迅速增大。增至規(guī)定值時，再柔和拉桿改出俯沖。

4 結(jié)論

飛機在飛行過程由于迎角過大會造成飛機出現(xiàn)失速，因此在飛機飛行過程中要注意飛機姿態(tài)防止飛機進入失速或失速螺旋狀態(tài)。

參考文獻

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（上海工程技術(shù)大學(xué) ?江蘇 ?常州 ?200032）