飞行原理-08-V3.0

飞行原理/CAFUC特殊飞行第八章第八章第页2本章主要内容飞行原理/CAFUC8.1失速与螺旋8.2在扰动气流中的飞行8.3在积冰条件下的飞行8.4低空风切变8.5“吃气流”8.6飞机的操纵限制速度8.7空中一台发动机失效后的飞行飞行原理/CAFUC8.1失速与螺旋第八章第页4失速与螺旋关系到飞行安全，飞行员应该清楚所飞飞机的失速性能，这样才能防止飞机进入失速和螺旋。如果飞机误进入失速与螺旋，也才能正确及时地改出，以保证飞行安全。第八章第页58.1.1失速①飞机失速的产生中小迎角时,气流分离不明显。第八章第页6随迎角增加，上翼面气流分离现象逐渐发展。迎角超过临界迎角后，上翼面产生强烈的气流分离。失速是指飞机迎角超过临角迎角,不能保持正常飞行的现象。●失速的定义第八章第页7失速产生的根本原因是飞机的迎角超过临界迎角。●失速的根本原因第八章第页8●失速后飞机的表现飞机失速后，除飞机会产生气动抖动外，由于升力的大量丧失和阻力的急剧增大，飞行员还会感到飞行速度迅速降低、飞机下降、机头下沉等现象。第八章第页9●可能导致失速的多种原因根本原因:迎角大于临界迎角第八章第页10②失速警告自然失速警告人工失速警告第八章第页11I.自然失速(气动)警告机翼升力产生周期性变化以致飞机抖动，同时，驾驶杆和脚蹬也产生抖动。第八章第页12II.人工失速警告轻型通用航空飞机通过风标式失速传感器来触发失速警告喇叭、失速警告灯。附图中小迎角时的迎角传感器第八章第页13附图大迎角时的迎角传感器轻型通用航空飞机通过风标式失速传感器来触发失速警告喇叭、失速警告灯。第八章第页14●TB20的风标式失速传感器第八章第页15大型运输机采用更为精确的迎角探测装置用于触发振杆器和自动顶杆装置。高精确度迎角传感器第八章第页16③失速速度飞机刚进入失速时的速度，称为失速速度VS。SVCLiftL221根据升力公式:SCLiftVL2TAS为:第八章第页17SCLiftVLSmax2失速时,升力系数达到最大值CLmax,所以失速速度VS可表示为:在上式中,如果飞机的构型不变,则只有VS和Lift是变量,所以可以得到:LiftVS失速速度正比于升力的大小。③失速速度第八章第页18所以失速速度VS可表示为:在平飞时,过载ny=1,所以平飞时的失速速度VS平为:SCWnVLySmax2SCWVLSmax2平WnLy升力可表示为:③失速速度第八章第页19所以失速速度VS最终可表示为:ySLySnVSCWnV平max2不同的飞行状态时过载ny是不同的:平飞时，ny=1;直线上升或下降时，ny1;盘旋或平飞改上升时，ny1③失速速度第八章第页20●盘旋的失速速度cos平平SySSVnVVcos1yn盘旋时的受力第八章第页21●盘旋坡度与过载的关系坡度越大过载越大。第八章第页22cos平平SySSVnVV●过载与失速速度的关系过载越大失速速度越大,飞机越易失速。第八章第页23●失速可能在任何速度发生第八章第页24●失速速度与气压高度的关系高度增加，失速速度的真空速会增加。第八章第页251.飞机重量增加，失速速度增大。2.放下襟翼等增升装置，飞机的最大升力系数增大，失速速度相应减小。3.不同飞行状态下的失速速度是平飞失速速度的倍。飞机在水平转弯或盘旋中，随着坡度的增大，载荷因数增大，对应的失速速度也增大。不同坡度盘旋对应的载荷因素yn●失速速度的影响因素小结第八章第页26●Cessna172VS第八章第页27④失速的改出飞机失速后，除飞机会产生气动抖动外，由于升力的大量丧失和阻力的急剧增大，飞行员还会感到飞行速度迅速降低、飞机下降、机头下沉等现象。第八章第页28●失速的改出方法飞机的失速是由于迎角超过临界迎角。因此，不论在什么飞行状态，只要判明飞机进入了失速，都要及时向前推杆减小迎角，当飞机迎角减小到小于临界迎角后（一般以飞行速度大于1.3VS为准），柔和拉杆改出。在推杆减小迎角的同时，还应注意蹬平舵，以防止飞机产生倾斜而进行螺旋。第八章第页29注意：从俯冲中改出时机很重要。改出时机应以速度为准，而不能以姿态为准，以避免二次失速。第八章第页30●无功率失速的进入与改出蹬平舵避免倾斜第八章第页31大迎角下，推力的垂直方向分量达到了增加升力的效果，可以减小失速速度。推力垂直分量相对气流●有功率失速第八章第页32●有功率失速的进入与改出第八章第页33●高平尾飞机与深失速高平尾飞机进入失速后不易改出。第八章第页34●鸭式布局飞机与失速鸭式飞机没有平尾，而以前翼代替。第八章第页35CGCP鸭式飞机的前翼和机翼均产生正升力。●鸭式布局飞机与失速第八章第页36●鸭式布局飞机与失速通常情况下,这种布局飞机不易失速;但剧烈机动时其可能进入无法改出的失速状态。第八章第页37重心靠前，失速速度增加，但飞机也较容易改出失速。●重心位置对失速的影响平尾负升力增加,飞机总升力减少,总升力系数减少。第八章第页38●机翼平面形状对失速的影响椭圆形机翼矩形机翼梯形机翼后掠翼翼根先失速更有利。第八章第页39●使翼根先失速的措施翼根处翼弦与纵轴的夹角通常大于翼尖处。第八章第页40●StallStrip●使翼根先失速的措施第八章第页41●StallStrip对升力特性的影响半径小半径大前缘半径减小，临界迎角减小正常迎角下升力特性基本不变第八章第页42●涡流发生器可以改善失速特性第八章第页43●涡流发生器第八章第页44●涡流发生器的工作原理第八章第页458.1.2螺旋(尾旋)螺旋是指飞机失速后，产生的一种急剧滚转和偏转的运动，飞机机头朝下，绕空中某一垂直轴，沿半径很小和很陡的螺旋线急剧下降的飞行状态。第八章第页46①螺旋产生的原因机翼自转:当迎角超过临界迎角，只要飞机受一点扰动而获得一个初始角速度开始滚转，下沉机翼迎角大,升力小而上扬机翼迎角小,升力大,加剧飞机的滚转趋势,飞机就会以更大的滚转角速度绕纵轴自动旋转。螺旋是飞机超过临界迎界后机翼自转所产生的。第八章第页47●机翼自转的原因失速后上扬一侧机翼的升力系数比下沉侧的更大而阻力系数更小。第八章第页48飞机进入自转后，两翼迎角不等，下沉侧机翼迎角大阻力大，上扬侧机翼迎角小阻力小，阻力差促使飞机绕立轴向自转方向急剧偏转。●螺旋时飞机的受力及其运动第八章第页49升力不仅降低且方向随着机翼的自转不断倾斜，飞机迅速掉高度，运动轨迹由水平方向趋于铅垂方向。升力起向心力作用，飞机作小半径的圆周运动。在螺旋中，飞机会绕三个机体轴旋转。●螺旋时飞机的受力及其运动第八章第页50②螺旋的三个阶段初始螺旋螺旋的形成螺旋的改出第八章第页51③螺旋的改出首先蹬反舵制止飞机旋转，紧接着推杆迅速减小迎角，使之小于临界迎角；当飞机停止旋转，收平两舵，保持飞机不带侧滑；然后在俯冲中积累到规定速度时，拉杆改出，恢复正常飞行。第八章第页52●SaabT-17Supporter失速后螺旋坠地第八章第页53本章主要内容飞行原理/CAFUC8.1失速与螺旋8.2在扰动气流中的飞行8.3在积冰条件下的飞行8.4低空风切变8.5“吃气流”8.6飞机的操纵限制速度8.7空中一台发动机失效后的飞行飞行原理/CAFUC扰动气流是指气流的速度大小和方向都不稳定。飞机在扰动气流中飞行，会产生颠簸、摇晃、摆动以及局部抖动等现象。8.2在扰动气流中的飞行第八章第页55Vu∆L①水平阵风形成的颠簸水平阵风导致空速改变，升力改变，从而形成颠簸。8.2.1颠簸的形成第八章第页56Vu∆L②垂直阵风形成的颠簸垂直阵风导致迎角和空速都发生改变，升力改变，从而形成颠簸。垂直阵风是引起颠簸的主要因素。第八章第页578.2.2阵风载荷因数和颠簸强度等级的区分VuVuny21)1(2VuGLny2①阵风载荷因数nyI.水平阵风作用下的载荷因数水平阵风作用下的载荷因数：载荷因数变化量：第八章第页58GSVuCnLy23.571GSVuCnLy23.57II.垂直阵风作用下的载荷因数垂直阵风作用下的载荷因数：载荷因数的变化量：第八章第页59GSVuKCnLy23.571GSVuKCnLy23.57III.阵风载荷因数ny的使用公式实际飞行中，垂直阵风载荷因数及其载荷因数变化量使用下式：第八章第页601)垂直阵风强度垂直阵风强度↑，载荷因数↑2)飞行速度飞行速度↑，载荷因数↑3)空气密度高度高，空气密度↓，载荷因数↓4)翼载荷翼载荷↑，载荷因数↓5)升力系数曲线斜率升力系数曲线斜率↑，载荷因数↑●阵风载荷因数ny的影响因素第八章第页61飞机颠簸等级飞行状态载荷因数变化量弱颠簸飞机轻微摇摆、被轻轻地抛上抛下、空速表指示时有改变中度颠簸飞机抖动、频繁地抛上抛下、左右摇晃、操纵费力、空速表指针跳动达10mph强颠簸飞机强烈抖动、频繁地剧烈地抛上抛下、高度改变达20-30米，空速表指针跳动达15-20mph,操纵困难2.0yn5.02.0yn5.0yn②飞机颠簸强度的等级第八章第页628.2.3颠簸气流中的飞行特点①平飞最小与最大允许速度的变化使飞机进入最大允许和最大使用载荷因数的上升气流速度同平飞指示速度的关系BV最大（受ny最大使用限制）AIASU允许（米/秒）垂直阵风速度越大，在小速度端，飞机易失速，在大速度端易超载。因此，随垂直阵风速度增大，飞机的平飞速度范围缩小。第八章第页63②飞行速度选择极限阵风速度对应的飞行速度称为扰动气流中飞行的有利速度(即AB两线交点所对应速度)。低于这一速度，失速危险增加，高于这一速度，超载危险增加。通常这个速度会比正常巡航速度小。③最大飞行高度的限制极限颠簸飞行的最大高度比平衡气流飞行的最大高度应低一些。第八章第页64●穿越颠簸气流时的速度与发动机推力737穿越颠簸气流的有利速度是IAS280Kts/Ma.70第八章第页651)操纵应柔和,阵风载荷系数会增加飞机的总过载；2)不要急于修正,强颠簸条件下应断开自动驾驶仪，不要配平，使用阻尼器；3)较大颠簸气流中，柔和及时地修正；4)接近升限时，应绕开强上升气流；5)及时脱离中等强度的颠簸区；6)强颠簸区内应采用“半握盘式”操纵飞机。④扰动气流中的操纵特点第八章第页66本章主要内容飞行原理/CAFUC8.1失速与螺旋8.2在扰动气流中的飞行8.3在积冰条件下的飞行8.4低空风切变8.5“吃气流”8.6飞机的操纵限制速度8.7空中一台发动机失效后的飞行飞行原理/CAFUC8.3在积冰条件下的飞行空气动力性能降低稳定性、操纵性变差飞行性能下降发动机工作不正常飞行仪表指示不准确风挡玻璃模糊积冰的危害:第八章第页68●积冰导致事故统计第八章第页69飞行中，飞机的某些部位由于大气中冰晶体的沉积或水汽的直接凝华，或过冷水滴的冻结，出现霜或积有冰层的现象，称为飞机积冰。本节主要研究积冰对飞行的影响，以及操纵特点。第八章第页70●飞行中冰层的积累第八章第页71●机翼下冰层第八章第页72●机翼下冰层第八章第页738.3.1飞机容易结冰的部位及常见冰层类型①容易结冰的部位：第八章第页74②常见冰层类型ClearIce第八章第页75RimeIce②常见冰层类型第八章第页76RimeIce②常见冰层类型第八章第页77③典型的除De-、防冰Anti-装置第八章第页78●AirfoilDe-icing第八章第页79Hotairfromthepneumaticsystemisprovidedfortheanti-icingofthethreeoutboardleadingedgeslatsofeachwing.●A320的机翼防冰第八章第页80ENGINEANTIICEVALVEEachengineairintakeisanti-icedbyanindependentairbleedfromthehighpressurecompressor.Theairissuppliedthroughthe