课程2: 转弯
飞机如何转弯

— 罗德·马查多

航空业中有许多误解。例如,有些飞行员认为螺旋桨洗涤是一种高度专业化的清洁剂。还有少数人认为,当教练说"好的,滑行"时,他们应该叫出租车。

作为一名年轻的学生飞行员,一位FAA检查员问我飞机如何转弯。我看着他说:"用轮子,先生。"他紧握胸口,难以置信地摇着头。我承认我的回答有点离谱,而且他有点生气(他嘴边的泡沫和眉毛与发际线合并是很好的线索)。为了让你不遇到这些问题,让我们来看看是什么导致飞机转弯,然后看看如何执行这个巧妙的小机动。

升力的轻盈

图2-1中的飞机A显示了飞机在平直飞行中的视图。


图2-1 飞机如何转弯。
使飞机倾斜导致升力倾斜,
将飞机拉向倾斜的方向。
从技术上讲,是升力的水平分量使飞机转弯。

从这个有利位置来看,升力垂直作用,向上拉飞机并使其悬挂在飞行中。当然,如果升力可以向上拉,它也可以向左或向右拉一点。当它这样做时,飞机会转弯。

图2-1中的飞机B显示了倾斜飞机上的总升力。部分升力向上拉飞机(升力的垂直分量),部分将飞机拉向转弯方向(升力的水平分量)。你可以发挥想象力,将总升力想象成两个独立且较小的力组成。(那些疯狂的箭头又出现了。在真正的飞机上你看不到这些,所以趁你现在还能享受它们。)这些箭头

代表升力。

永远记住,是水平分量导致飞机转弯——它将飞机拉成弧形。因此,倾斜角度越大,水平分量越大,飞机转弯就越快。

转弯:你可以信赖的机动

现在你知道是什么让飞机转弯了,让我扮演苏格拉底的角色,问你一个重要的问题。(别介意我穿着的床单。然而,如果我裹着床垫出现,这意味着我们准备练习着陆了。)问题是:"我们如何倾斜升力使飞机转弯?"

答案是:"用副翼。"

如果你说:"用轮子",我保证不会心脏病发作。事实上,转动轮子或偏转操纵杆(也就是说,使用副翼倾斜飞机)正是我们倾斜总升力并开始转弯的方法。

要转弯,向期望的转弯方向缓慢移动操纵杆(当我说偏转时,我的意思是在左右方向缓慢移动它),并滚动飞机直到达到期望的倾斜角度。然后,将操纵杆返回到中性(中心)位置,飞机通常会保持在这个倾斜角度。如果飞机偏离了期望的倾斜角度,轻轻推动操纵杆一两次以保持倾斜角度。

让我裹上那张床单,再次扮演苏格拉底,问:"从驾驶舱内部,你怎么知道你的倾斜角度有多陡?"毕竟,你不能让另一个飞行员跟着你转来转去告诉你倾斜角度。这里有一个更好的方法。

图2-2显示了我们之前学过的姿态指示器。


图2-2

在姿态指示器顶部,立即位于中心左右两侧,有三个白色倾斜标记。每个标记表示10度倾斜,最多30度。超过30度标记之外是60度和90度倾斜标记。要建立30度倾斜,滚动飞机直到一个白色倾斜标记(从顶部数第三个)停在小橙色三角形上方。

不太难,对吧?但如果你想倾斜15度或45度怎么办?这里是这样做的:图2-3显示了两条白色对角线,从姿态指示器中间向下倾斜。


图2-3

这些分别是15度和45度倾斜的倾斜线。如果你向右滚动飞机,直到姿态指示器的小型飞机(带有小橙色机翼的那个)与第一条对角线平行,如图2-3B所示,那么你就在15度倾斜中。通过轻轻滚动飞机直到小型飞机的机翼与第二条对角线平行来完成45度倾斜。

补偿重力和阻力

现在在你准备进入转弯交互式课程之前,你还需要理解一件事。

在航空中,记住你永远不会免费得到什么是很重要的。这在转弯时尤其如此。

在转弯时倾斜总升力意味着较少的升力可用于垂直抵抗飞机的重量(参考图2-1中的飞机B)。飞机会响应,向暂时较大的力的方向移动——向下,朝向重量的方向。我们通过在进入转弯时稍微增加升力来补偿这一点。这是通过在操纵杆上施加一点后压力来完成的(那是操纵杆上的后压力,不是通过将脚跟挖入飞机地毯而产生的背部压力)。稍后,你会理解后压力增加了机翼的迎角,从而稍微增加了机翼的升力。不幸的是,这种迎角的增加也增加了阻力,使飞机减速。在浅倾斜转弯中(大约30度或更少),速度的这种降低不是问题。更陡的转弯(45度或更多)可能需要增加功率以防止空速下降太多。

让我们再次看看姿态指示器,看看如何使用它来帮助我们校准进入转弯时将使用的后压力量。

观察姿态指示器的小型飞机的位置(尤其是机翼之间的橙色球)。在平直飞行中,小型飞机(和橙色球)几乎直接位于人工地平线之上,如图2-4所示。


图2-4 小型飞机
几乎在
平直飞行中
地平线杆上

然而,在倾斜中,很难在姿态指示器上确定飞机的俯仰,因为小型飞机不再与人工地平线对齐。因此,在倾斜时使用橙色球相对于人工地平线的位置作为俯仰参考。

为了在15度和30度倾斜转弯中保持高度,你必须稍微增加飞机的俯仰。图2-5让你基本了解这种俯仰必须增加多少。


图2-5

你要记住的要点是,更陡的转弯需要增加俯仰以保持高度。当从转弯滚转回直线飞行时,你必须释放后压力,从而将俯仰降低到平飞所需的程度。你将在即将到来的慢速飞行部分了解更多关于为什么我们必须在转弯中增加俯仰的知识。现在,当滚入或滚出转弯时,进行必要的俯仰调整以保持高度。在更陡的转弯中,准备好在操纵杆上向后拉一点更多,以保持VSI指针读数为零,高度表的大(百英尺)指针稳定。使用橙色球相对于人工地平线的位置来确定倾斜时机翼的俯仰。并记住在返回平直飞行时降低俯仰。

使用方向舵

方向舵是位于飞机后部的可移动垂直表面。它的作用是保持飞机机头指向转弯的方向——而不是让飞机转弯!记住,飞机通过倾斜来转弯。方向舵只是纠正那些想要将飞机扭曲到与它想要转弯方向不同的方向的力(有几个力这样做,但我们在这里不讨论它们。如果你想做一些额外学分,请阅读标题为"额外学分:反向偏航"的侧边栏)。

额外学分:反向偏航

反向偏航是飞机配备方向舵的原因。向右倾斜时,左翼的副翼降低,导致该翼上升。虽然降低的副翼增加了左翼的升力,但它也导致阻力轻微增加。

"等等,"你说,"我没有订购升力的阻力。"是的,但这也不是比萨饼。大自然母亲总是伴随着升力带来一点阻力——就像高中约会时的监护人(那将是一个真正的阻力)。

在右转时,左翼的副翼向下移动以提升该翼。机翼上升,但阻力的轻微增加将左翼稍微向后拉。这具有将飞机机头不适当地向左偏航(或拉)的效果,同时飞机向右倾斜。

显然,如果你向右倾斜,你希望机头指向与你倾斜的方向相同,对吧?这就是方向舵派上用场的地方(尽管我们用脚来推动它们)。通过保持倾斜仪中的球居中,你正在正确地纠正反向偏航。在这种情况下,飞机正在协调飞行。

记住,反向偏航影响飞机滚入或滚出倾斜时的情况。因此,在滚入或滚出倾斜时需要更多的方向舵压力。一旦你进入转弯,你通常可以将方向舵归零,机头应该保持指向你前进的方向。(稍后,你将了解在转弯中保持一点方向舵压力是必要的情况。)

飞行模拟器配备了一个自动方向舵功能,使机头在转弯时指向正确的方向。因此,如果你没有方向舵踏板,这架模拟飞机将始终协调飞行。换句话说,任何副翼输入都会有适当量的方向舵伴随。当然,真正的飞机没有自动方向舵功能(尽管一些学生飞行员认为他们的飞行教练是自动方向舵)。因此,如果你决定在真正的飞机上接受飞行训练,你将了解所有关于方向舵以及如何使用那些踏板的知识。

当然,没有方向舵踏板硬件或方向舵操纵杆,你很可能使用飞行模拟器的自动方向舵功能操作飞机。让飞机在天空中摇摆不定而不激活这个功能是完全没有意义的。

在飞行模拟器中使用方向舵硬件

假设你打开生日礼物,发现了一套飞行模拟器的方向舵硬件。你这个幸运的人!(或者,你可能只是有一个内置方向舵功能的操纵杆。试着扭动它!)在你连接它之后不久,你停下来问自己:"嘿,什么时候使用方向舵?"一个答案是,任何时候你使用副翼(比如当你转弯时)。

将方向舵视为位于飞机尾部的垂直副翼。左右偏转方向舵踏板改变垂直尾翼相对于风的角度,导致飞机围绕其垂直轴偏航。这种偏航运动保持飞机机头指向转弯方向。

踩下右方向舵踏板,如图2-6中的飞机A所示,迫使尾部组件向低压方向摆动。


图2-6 方向舵如何补偿反向偏航。

当尾部移动时,飞机围绕其垂直轴旋转。应用右方向舵踏板将机头偏航到右侧。应用左方向舵踏板,如飞机B所示,将机头偏航到左侧(令人惊讶,对吧?)。

如果你在转弯时不使用方向舵,部分飞机会试图朝与倾斜方向不同的方向移动。这不是一个好看的景象,你的教练的眉毛会升得如此之高,以至于会刮伤他或她的背部。记住这一点的一个简单方法是:右转,右方向舵和左转,左方向舵。脚和手一起移动。

现在你大脑中最突出的问题是"多少方向舵才够?"好问题。图2-7显示了一个倾斜仪,也被称为球,作为另一个称为转弯协调器的仪器的一部分。


图2-7 转弯协调器。

转弯协调器中的小白色飞机显示转弯的方向,而球告诉你是否施加了适当量的方向舵。球可以在玻璃管内自由地左右滚动。任何不合适的使用方向舵(或不使用)都会对飞机施加不必要的侧向力。这使球偏转,就像绕过急转弯时太阳镜在汽车仪表盘上滑动一样。你的工作是使用方向舵保持球居中。

图2-8显示了飞机在转弯中。


图2-8 飞机中的滑移和侧滑。

飞机A的机头指向转弯外侧(可能是因为右方向舵不足或施加了太多右副翼)。球和飞机向右滑向转弯内侧。换句话说,你需要将机头稍微指向右侧以实现精确对齐的转弯。通过添加足够的右方向舵来使飞机与它转弯的方向对齐,球返回到中心,如飞机B所示。

飞机C的机头指向转弯内侧(可能是因为施加了太多右方向舵或使用了不足的右副翼。)球和飞机向左侧滑,朝向转弯外侧。添加一点左方向舵保持机头指向飞机转弯的方向并使球居中。

简单来说,如果球偏转到中心的右侧或左侧,添加足够的右方向舵或左方向舵(分别)以使球居中。有时你会听到你的教练说:"踩球!"这仅仅是你教练告诉你为右偏转的球添加右方向舵或为左偏转的球添加左方向舵的方式。不要考虑将脚放在转弯协调器上,否则你的教练会询问你的SAT成绩。也不要往鞋子里放弹珠。

进入转弯时,副翼和方向舵同时施加,并且在同一方向。这就是飞行员所说的"协调飞行"。副翼建立倾斜角度,方向舵保持机头指向转弯方向。如果在此过程中球居中,我们说控制是正确协调的。

到目前为止你做得很好。点击现在开始此课程飞行链接来练习你刚学到的东西。

在下一课中,是时候继续进行一些提升性的东西了,比如爬升。我也会带你经历一次低落(好的那种),通过教你如何在飞机中下降。