课程1: 失速

——作者:Rod Machado

首先,一点理论

在我们的慢速飞行课程中,我向你展示了为了维持足够的升力进行飞行,随着空速降低,机翼的迎角会增加。也许你曾经想过迎角的增加是否有极限。毕竟,常识表明所有事物都有极限。古埃及人有常识极限,特别是关于他们能建造的金字塔的大小(我认为这被称为图坦卡蒙常识)。机翼也有极限。

飞行员的工作是控制四种力,维持升力,并避免导致失速的气流分离状况。正如我在之前课程中提到的,这种失速与发动机停止无关。

当机翼达到大迎角(大多数飞机约为18度)时,空气开始在机翼顶部产生湍流。这种湍流破坏了机翼上方的气流,干扰了升力并导致失速。空气开始湍流后,机翼失速时的角度被称为临界迎角。

好的,这里有一个想法,就像你抓到的最大鱼一样——这是一个真正的珍宝。由于机翼在超过临界迎角时总是会失速,你可以通过将迎角减小到小于临界值来从失速中恢复。大家都明白了吗?在心里快速重复10次。

失速、迎角以及机头如何感知

为了理解失速是如何发生的,将空气分子想象成在机翼上移动的小赛车(图1-1)。


图1-1 迎角。

每辆车(和空气分子)都有一个目标:跟随机翼上部弯曲表面的曲线。当然,如果机翼处于低迎角,曲线不尖锐,这是一次相当容易的旅程(图1-1)。

但是看看当机翼以大迎角攻击风时,这些车和空气分子形成的曲线。当迎角超过大约18度(由于你很快就会看到的原因被称为临界迎角)时,这些速度赛车空气分子无法应对转弯(图1-1)。

当这种情况发生时,它们会旋转脱离,或产生湍流,进入自由空气,不再在机翼上提供均匀、高速、层流的气流(图1-2)。机翼失速。


图1-2 失速的机翼。

请记住,根据伯努利定律,机翼上较低速度的气流产生较少的升力。机翼下表面仍由空气分子撞击提供冲击升力,但我们已经了解到这不足以维持飞机。当升力小于重量时,坏事就会发生在好飞机上。机翼罢工并失速。被伯努利抛弃后,重力按照自己的条件召唤飞机回到地面。

所有机翼都有临界迎角(不同飞机之间略有差异)。超过这个角度,机翼和风就无法很好地工作和配合。你心中所有的 whispered 理论都无法克服物理和空气动力学定律。机翼警察总是在监视。超过临界迎角,空气分子就不会给你升力。听起来很严重——而且确实可能很严重。幸运的是,有一个现成的解决方案,而且不是对着教官尖叫"给你,你来处理!"。在这一点上,我想让你把手指放进耳朵里。为什么?因为我即将说一些非常重要的事情,我不想它从一只耳朵进,另一只耳朵出。重要的东西又来了:你可以通过减小迎角来解除机翼失速。你使用升降舵控制轻轻降低飞机机头来做到这一点(图1-3A和1-3B)。


图1-3 失速和超过临界迎角。

慢慢来,老兄。一旦迎角小于其临界角度,空气分子就会再次在机翼顶部平滑流动,升力的产生就会恢复。就这么简单。现在飞机可以恢复飞行并做飞机应该做的事情(图1-3C和1-3D)。请永远不要忘记这一点。好的,现在你可以把手指从耳朵里拿出来了。

我为什么对这件事大惊小怪?因为在压力时刻(机翼停止飞行对许多飞行员造成压力),你会倾向于做与帮助相反的事情。飞行员有自然的倾向,拉动或推动升降舵控制来改变飞机的俯仰姿态。在失速期间,当飞机向下俯冲时,你未经训练的本能是向后拉升降舵控制。你可以猛拉那个家伙回到你的膝盖上,结果不会好。机翼将继续失速,而你,我的朋友,会有刚被阉割的公牛的表情。

如果机翼失速,你需要做一件非常重要的事情:将迎角减小到小于其临界值。只有这样,机翼才开始再次飞行。在恢复过程中增加全功率也有帮助,通过加速飞机。动力提供的前向速度增加也有助于减小迎角。

不要坐在那里,机翼失速。你被称为指挥飞行员是有原因的。做点什么。但要做正确的事。

任何姿态或空速下的失速

你应该意识到飞机可以在任何姿态或任何空速下失速。把手指放回耳朵里。机头指向上或下,或者你以60节或160节飞行都没有关系。飞机是否超过其临界迎角与姿态或空速无关。图1-4A显示了这种情况可能发生的一个实例。


图1-4 超过临界迎角时的失速恢复。

飞机有惯性,意味着它们想要继续朝着它们正在行进的方向移动。飞机A指向下,以150节的速度俯冲(不要在家里尝试这个!)。飞行员过于激进地向后拉,迫使机翼超过其临界迎角,飞机失速。哇!想象一下。它在150节时向下失速!图1-4B显示了飞机在平飞时以100节失速的一个实例,飞行员过于突然地拉动升降舵控制。

飞行员必须做什么来恢复?第一步是通过向前移动升降舵控制或释放操纵杆上的后向压力来减小迎角(记住,向后拉升降舵控制可能是导致大迎角并首先诱发失速的原因。)这重新建立了机翼上方平滑、高速的气流。飞机再次飞行。

第二步(如果必要)需要应用所有可用的功率来加速飞机并帮助减小迎角。

一旦飞机不再失速,就应该将其放回所需的姿态,同时确保你不会再次失速。在你刚从之前的失速中恢复后再次失速被称为二次失速。与中学不同,它不被认为是一个进步,特别是对参与的飞行教官而言。(当你听到教官说一些微妙的话,比如"嗯,仔细想想,分娩也不是那么痛苦"时,你会知道你的教官不高兴了。)

在安全高度有意失速飞机实际上很有趣,或者至少很有教育意义。在大多数飞机中,失速是相对温和的操作。然而,在接近地面时失速飞机是严肃的事情,因为它通常不是故意的行为。在飞行训练中,你会有大量的失速恢复练习。

管理失速的飞机是一回事;然而,管理你的自然本能是另一回事。例如,你在降落期间可能(字面意思)会陷入一个典型的失速陷阱,涉及高下降率(即高下降速度)。在进近时,你可能会向后拉升降舵试图减小下降。如果你超过临界迎角,飞机会失速。现在跑道在你的挡风玻璃中像低轨道超新星的视野一样扩大。

如果你遵循未经训练的本能并继续向后拉升降舵,失速会加深。训练有素的飞行员知道得更好。他们意识到失速的可能性,并在降落期间应用适当的升降舵后向压力和功率组合来改变飞机的滑翔路径,而不会超过临界迎角。(你的教官会向你展示降落期间升降舵和功率的适当使用。)飞行员如何知道要对升降舵施加多少向后移动?他们如何知道不会让飞机失速?

如果你的飞机上有迎角指示器,失速识别会很容易。你只需保持迎角小于该机翼的临界值。迎角指示器虽然有价值,在小型飞机中却很罕见。在飞行模拟器中,你对失速开始的主要线索是失速警告喇叭,当你比失速速度高几节时它会激活。你也会有看到屏幕上出现"STALL"字样的奢侈。当然,在真正的飞机中你不会有这个。然而,你可能会有一个红色失速警告灯激活,这几乎是同一件事。

现在你对失速空气动力学有了良好的基础,让我们检查失速恢复的细节。

停止飞行;开始失速

向后猛拉操纵杆会导致机翼超过其临界迎角并失速。在失速期间,气流在机翼顶部产生湍流而不是平滑流动。这导致飞行升力不足,导致飞机向前俯冲(前提是行李、乘客和燃料在飞机中正确装载)。这种自动的机头向下俯冲有点像自己做海姆立克急救法;飞机将自身的迎角减小到小于临界值并恢复飞行能力。

如果飞机被设计为自行从失速中恢复,你为什么需要学习这些?问题是飞行员经常做一些阻止失速恢复的事情。你需要知道这些是什么。此外,接近地面的意外失速要求你快速恢复以最小化你的高度损失。让我们尝试另一次失速,但这次,让我们看看如果你阻止飞机自行向前俯冲会发生什么。

在失速中做错事

如果我们失速并阻止飞机自行从失速中恢复会发生什么?

答案是,操纵杆完全向后(那是完全向后)时,飞机将保持失速状态。无论你多么用力拉那个操纵杆,它都不会爬升。仔细考虑这一点:只要操纵杆被完全向后拉,你就可能一路失速到地面,这不会给你带来太多快乐,对吧?保持操纵杆完全向后会使机翼的迎角保持在其临界值或超过临界值。不幸的是,这是某些飞行员在失速飞机后所做的。

在失速中做正确的事

这就是为什么我们了解到你必须释放操纵杆上的任何后向压力,并将其向前移动,直到机翼的迎角小于其临界值。恢复的适当姿态取决于许多变量,所以在交互式课程中,我们将使用5到10度的机头向下俯仰来进行模拟器失速恢复。你不想有过度陡峭的机头向下姿态,因为它会导致过度的高度损失和空速增加。

你如何知道你已经充分减小了迎角?在模拟器中,你应该经历这些事情:失速警告喇叭停止鸣响,屏幕上的"STALL"字样消失,飞机开始再次飞行,空速开始增加,飞行控制变得更加响应。如果你的教官在船上,他或她的声音音调也会降低,鲸鱼也不会再倾向于搁浅自己。

除了一些例外,这就是飞行员一直识别失速并从中恢复的方式。在减小迎角后,你也会想立即增加全功率。这有助于加速失速恢复过程。添加动力时要小心不要让机头向上俯仰。这可能会再次增加迎角,足以诱发另一次失速。当飞机不再失速时(即失速警告喇叭停止鸣响),将机头抬起到爬升姿态,并建立爬升空速。

离场失速

如果你已经应用了全功率时失速会发生什么?假设你刚从机场起飞,正在全功率爬升(就像你通常在这架飞机中做的那样)。突然,你在驾驶舱里发现了一只大黄蜂。你分心了,忘记在用双手拍打这个生物时飞行飞机。当然,你在空气中的所有扑腾让驾驶舱看起来像功夫电影的布景,飞机失速了。你怎么办?

好吧,草蜢,世界上所有的功夫现在都无法帮助你,除非你做一件事:将机翼的迎角减小到小于其临界值。一旦飞机不再失速,你就可以恢复到爬升姿态。不用担心触摸油门,因为全功率已经应用。

就这些了:你第一次接触被称为失速世界的空中主题公园。然而,唯一的问题是你没有参观公园的一个角落,叫做现实世界。这是你错过的。

很容易记住飞机会因为超过其临界迎角而失速。但不要忘记这可能在任何姿态、任何空速和任何功率设置下发生。现在是时候了解更多真相了。

实际上,如果飞机指向正下方,你足够用力地向后拉控制,飞机会失速。当然,我们不会在真正的飞机中这样做(即使它是租来的)。请记住,这是一个模拟器。我们可以做一些你永远不会梦想在真正的飞机中做的事情。就像参观幻想世界一样,我们在演示中不会暴露在巨大风险中。所以我们可以利用我们的技术,看看其他人只谈论但从不实际做的事情。

现在是你练习失速的时候了。点击立即飞行本课程链接来练习你刚学到的东西。玩得开心!