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飞机的起飞及其操纵原理

2011-05-26 23:17阅读:




飞机从开始滑跑到离开地面,并升到一定高度的运动过程,叫做起飞。
飞机从地面滑跑到离地升空,是由于升力不断增大,直到大于飞机重力的结果。而只有当飞机速度增大到一定时,才可能产生足以支持飞机重力的升力。可见飞机的起飞是一个速度不断增加的加速过程。剩余拉力较小的活塞式螺旋桨飞机的起飞过程,一般可分为起飞滑跑、离地、小角度上升(或一段平飞)、上升四个阶段。对有足够剩余拉力的螺旋桨飞机,或有足够剩余推力的喷气式飞机,因可使飞机加速并上升,故起飞一般只分三个阶段,即起滑跑、离地和上升。
(一)起飞滑跑
  起飞滑跑的目的是为了增大飞机的速度,直到获得离地速度。拉力或推力愈大,剩余拉力或剩余推力也愈大,飞机增速就愈快。起飞中,为尽快地增速,应把油门推到最大位置。
  
1.抬前轮或抬尾轮
  前三点飞机为什么要抬前轮?
  前三点飞机的停机角比较小,如果在整个起飞滑跑阶段都保持三点姿态滑跑,则迎角和升力系数较小,必然要将速度增大到很大才能产生足够的升力使飞机离地,这样,滑跑距离势必很长。因此,为了减小离地速度,缩短滑跑距离,当速度增大到一定程度时就需要抬起前轮作两点姿态滑跑,以增大迎角和升力系数。
  抬前轮的时机和高度
  抬前轮的时机不宜过早或过晚。抬前轮过早,速度还小,升力和阻力都小,形成的上仰力矩也小。要抬起前轮,必须使水平尾翼产生较大的上仰力矩,但在小速度情况下,水平尾翼产生的附加空气动力也小,要产主足够的上仰力矩就需要多拉杆。结果,随着滑跑速度增大,上仰力矩又将迅速增大,飞行员要保持抬前轮的平衡状态,势必又要用较大的操纵量进行往复修正,给操纵带来困难。同时,抬前轮过旱,使飞机阻力增大而增长起飞距离。如果抬前轮过晚,不仅使滑跑距离增长,而且还由于拉杆抬前轮到离地的时间很短,飞行员不易修正前轮抬起的高度而保持适当的离地迎角。甚至容易使升力突增很多而造成飞机猛然离地。
各型飞机抬前轮的速度均有其具体规定。 前轮抬起高度应正好保持飞机离地所需的迎角,前轮抬起过低,势必使迎角和升力系数过小,离地速度增大,滑跑距离增长,前轮抬起过高,滑跑距离虽可缩短,但因飞机阻力大,起飞距离将增长,而且迎角和升力系数过大,又势必造成大迎角小速度离地,离地后,飞机的安定住差操纵性也不好。仰角过大,还可能造成机尾擦地。从既要保证安全又要缩短滑跑距离的要求出发,各型飞机前轮抬起高度都有其具体规定。飞行员可从飞机上的俯仰指示器或从机头与天地线的关系位置来判断前轮抬起的高度是否适当。
  后三点飞机为什么要抬尾轮
  后三点飞机与前三点飞机相比,停机角比较大,因此三点滑跑中迎角较大,接近其临界迎角,如果整个滑跑阶段都保持三点滑跑,升力系数比较大,飞机在较小的速度下即能产生足够的升力使飞机离地。此时滑跑距离虽然很短,但大迎角小速度离地后,飞 机安定性操纵性都差,甚至可能失速。因此后三点飞机,当滑跑速度增大到一定时,飞 行员应前推驾驶杆,抬起机尾作两点滑跑,以减小迎角。与前三点飞机抬前轮一样,为了既保证安全,又缩短滑跑距离,必须适时正确地抬机尾。抬机尾过早或过晚,过高或过低,不仅会增长滑跑距离,起飞距离,而且会危及飞行安全。各型飞机抬机尾的速度和高度也都有其具体规定。
  2. 保持滑跑方向
对螺旋桨飞机而言,起飞滑跑中引起飞机偏转的主要原因是螺旋桨的副作用。 起飞滑跑中,螺旋桨的反作用力矩力图使飞机向螺旋桨旋转的反方向倾斜,造成两主轮对地面的作用力不等,从而使两主轮的摩擦力不等,两主轮摩擦力之差对重心形成偏转力矩。螺旋桨滑流作用在垂直尾翼上也产主偏转力矩。前三点飞机抬前轮时和后三点飞机抬尾轮时,螺旋桨的进动作用也会使飞机产生偏转。加减油门和推拉驾驶杆的动作愈粗猛,螺旋桨副作用影响愈大。为减轻螺旋桨副作用的影响,加油门和推拉驾驶杆的动作应柔和适当。滑跑前段,因舵的效用差,一般可用偏转前轮和刹车的方法来保持滑跑方向。滑跑后段应用舵来保持滑跑方向。随着滑跑速度的不断增大,方向舵的效用不断提高,就应当回舵,以保持滑跑方向。
  喷气飞机起飞滑跑方向容易保持,其原因是;一是喷气飞机都是前三点飞机, 而前三点飞机在滑跑中具有较好的方向安定住,二是没有螺旋桨副作用的影响,所以在加油门和抬前轮时,飞机不会产主偏转。
(二)离地
当速度增大到一定,升力稍大于重力,飞机即可离地。离地时作用于飞机的力,此时升力大于重力,拉力或推力大于阻力。
  离地时的操纵动作,前三点飞机和后三点是不同的。前三点飞机是因飞行员拉杆产生上仰操纵力矩,而使飞机作两点滑跑的。随着滑跑速度的增大、上仰力矩增大,迎角将会增大。虽然飞行员不断向前推杆以保持两点滑跑姿态,但原来的俯仰力矩平衡总是随速度的增大而不断被破坏,在到达离地速度时,迎角仍会有自动增大的趋势。所以,前三点飞机一般都是等其自动离地。后三点飞机则不然,飞机到达离地速度时,一般都需带杆增大迎角而后离地。这是因为后三点飞机在两点滑跑中,飞行员是前推杆,下偏升降舵来保持的,随着速度增大,下俯操纵力矩增大,将使迎角减小,飞行员虽不断带杆以保持两点滑跑,但在到达离地速度时,迎角仍会有减小的趋势。所以,必须向后带杆增大迎角飞机才能离地。后三点飞机,正确掌握离地时机是很重要的。离地过早或过晚,都将给飞行带来不利。机轮离地后,机轮摩擦力消失,飞机有上仰趋势,应向前迎杆制止。对螺旋桨飞 机,机轮摩擦力矩也消失,飞机有向螺旋桨旋转方向偏转的趋势,应用舵制止。
(三)收起落架
  一段平飞或小角度上升对剩余拉力比较小的活塞式螺旋桨飞机,飞机离地还尚未达到所需的上升速度,故需作一段平飞或小角度上升来积累速度。飞机离地后在12米高度向前迎杆,减小迎角,使飞机平飞加速或作小角度上升加速。飞机刚离地时,不宜用较大的上升角上升。 上升角过大,这会影响飞机增速,甚至危及安全。为了减小阻力,便于增速,飞机离地后,一般不低于5米高度收起落架。收起落架时机不可过早或过晚。过早,飞机离地太近,如果飞机有下俯,就可能重新接地,危及安全;过晚,速度太大,起落架产生的阻力很大,不易增速,还可能造成起落架收不好。在一段平飞或小角度上升中,特别要防止出现坡度,因为这时飞行高度低,飞机如有坡度,就会向下侧滑而可能使飞机撞地。因此发现飞机有坡度应及时纠正。
  (四)上升
当速度增加到规定时,应柔和带杆使飞机转入稳定上升,上升到规定高度起飞阶段结束。



飞机的着陆及其操纵原理

飞机从一定高度下滑,井降落地面滑跑直至完全停止运动的整个过程,叫着陆。
  与起飞相反,着陆是飞机高度下断降低、速度不断减小的运动过程。 飞机从一定高度作着陆下降时,发动机处于慢车工作状态,即一般采用带小油门下滑的方法下降。飞行高度降低到接近地面时,必须在一定高度上开始后拉驾驶杆,使飞机由下滑转入平飘这就是所谓'拉平'。飞机拉平后,飞机速度仍然较大,不能立即接地,需要在离地051米高度上继续减小速度,这个拉平后继续减小速度的过程,就是平飘。在这个过程中,随着飞行速度的不断减小,飞行员不断后拉驾驶杆以保持升力等于重力。在离地015025米时,将飞机拉成接地所需的迎角,升力稍小于重力,飞机轻柔飘落接地飞机接地后,还需要滑跑减速直至停止,这个滑跑减速过程就是着陆滑跑。由上可见,飞机着陆过程一般可分为五个阶段:下滑段、拉平段、平飘段、接地和着陆滑跑段。
  (一)拉平
  拉平是飞机由下滑转入平飘的曲线运动过程,即飞机由下滑状态转入近似平飞状态的过程。为完成这个过程,飞行员应拉杆增加迎角:使升力大于重力第一分力,此两力之差为向心力,促进飞机向上作曲线运动,减小下滑角。对某些飞机,因放襟翼后,上仰力矩较大,下滑中通常是向下顶杆以保持飞机的平衡,所以开始拉平时只需松杆,后再逐渐转为拉杆。拉杆或松杆增大迎角,阻力也同时增大,且因下滑角不断减小,重力也跟着减小,所以阻力大于重力飞行速度不断减小。可见飞机在拉平阶段中,下滑角和下滑速度都逐渐减小,同时高度不断降低。飞行员应根据飞机的离地和下沉接近地面的情况,掌握好拉杆的分量和快慢,使之符合客观实际,才能做到正确的拉平。如高度高、下沉慢、俯角小,拉杆的动作应适当慢一些;反之,高度低、下沉快、俯角大,拉杆的动作应适当快一些。
  (二)平飘
  飞机转入平飘后,在阻力的作用下,速度逐渐减小,升力不断降低。为了使飞机升力与飞机重力近似相等,让飞机缓慢下沉接近地面,飞行员应相应不断地拉杆增大迎角,以提高升力。在离地约0.150.25米的高度上将飞机拉成接地迎角姿态,同时速度减至接地速度,是飞机轻轻接地。
  在平飘过程中,飞行员应根据飞机下沉和减速的情况相应地向后拉杆。一般来说:在平飘前段,需要的拉杆量较少。因为此时飞机的速度较大,在速度减小,升力减小时,只需稍稍拉杆增加少量的迎角,就能保持平飘所需的升力。如拉杆量过多,会使升力突增,飞机将会飘起。
  在平飘后段,需要的拉杆量较多。因为此时飞机的速度较小,如拉杆量与前段相同,增加同样多迎角,升力增加小,飞机将迅速下沉;此外随着迎角的增大,阻力增大,飞机减速快,也将使飞机迅速下沉,因此只有多拉杆,迎角增加多一些,才能得到所需的升力,使飞机下沉缓慢。
  总之,在平飘中,拉杆的时机、拉杆的多少和快慢,由飞机的速度和下沉情况来决定。飞机速度大,下沉慢,拉杆的动作应慢些;反之,速度小,下沉快拉杆的动作应适当加快。
  此外,为了使飞机平稳地按预定方向接地,在平飘过程中,还须注意用杆舵保持好方向。如有倾斜,应立即以杆舵一致的动作修正。因此时迎角大速度小,副翼效用差,应利用方向舵支援副翼,即向倾斜的反方向蹬舵,帮助副翼修正飞机的倾斜。
  (三)接地
  飞机在接地前会出现机头自动下俯的现象。这是因为飞机在下沉过程中,迎角要增大,迎角安定力矩使机头下俯,另外由于飞机接近地面,地面效应的影响增强,下洗速度减小,水平有效迎角增大,平尾产生向上的附加升力,对重心形成的力矩使机头下俯。故在接地前,还要继续向后带杆,飞机才能保持好所需的接地姿态。
  为减小接地速度和增大滑跑中阻力,以缩短着陆滑跑距离,接地时应有较大的迎角,故前三点飞机以两主轮接地,而后三点飞机以通常以三轮同时接地。
  (四)着陆滑跑
  着陆滑跑的中心问题是如何减速和保持滑跑方向。
  飞机接地后,为尽快减速,缩短着陆滑跑距离,必须在滑跑中增大飞机阻力。滑跑中飞机阻力有气动阻力、机轮摩擦力、以及喷气反推力和螺旋桨负拉力等。滑跑中,增大飞机迎角,放减速板(或减速率),以及使用反推、螺旋桨负拉力、刹车等都能增大飞机阻力。



飞机的盘旋及其操纵原理

盘旋的作用力:
  飞机在水平面内作等速圆周飞行,叫盘旋。飞机的水平转弯,是盘旋的一部分。
  Y2—向心力、指向圆心。Y2飞机盘旋时,必须形成坡度,使升力随飞机对称面倾斜,升力的一个分力Y2起向心力作用,使飞机作园周运动。向心力越大,坡度越大,盘旋半径减小,飞机的旋转角速度越快。Y1盘旋中,飞机有了坡度,升力倾斜,升力的另一个分力Y1平衡重力以保持飞机的盘旋高度不变.因此要保持盘旋中的高度不变,就必须用推油门增大速度或拉杆增加迎角的方法增加升力。盘旋坡度越大,油门和迎角增量也越大。

盘旋与载荷因数:
载荷因数(ny)
  载荷因数:升力和重力的比 ny=Y/G 称为载荷因素。飞机做匀速水平直线飞行时,升力等重力,载荷因素为1。在做机动飞行时,速度的大小或方向改变,升力不等于重力。
  飞行员承受过载的能力与体质和过载方向有关。当飞机从俯冲拉起时,升力大于重 力,为正过载此时飞行员所承受的压力就超过了自身的体重,即感觉身体好像变重了,紧紧地压在座椅上,所谓“超重”现象。反之,当从平飞中推杆进入俯冲时,升力小于飞机重量称之为负过载,飞行员所承受到的压力小于体重,又感觉体重好象变轻了。有从座椅腾起的感觉,即发生所谓“失重”的现象。
  设计飞机时,应根据飞机的种类、性能按规范确定载荷因素,在飞行时不允许超过。超过设计载荷因数后,飞机某些结构产生永久性变形、甚至解体。如飞机最大允许速度,与载荷因数有关。又如退出俯冲时拉杆过猛,飞行方向改变过急裁荷因数过大飞行员或飞机将不能承受。超轻型飞机结构较弱,更应注意俯冲速度不要过大及拉杆动作要柔和。
盘旋的操纵原理:
  进入阶段:
  从平飞进入盘旋,所需升力大。因此,进入前需适当加大油门,增大拉力,以增大 盘旋所需速度及升力。
  达到规定速度时,可手脚一致地向盘旋方向压杆、蹬舵。压杆是使飞机倾斜产生坡度和向心力,以使飞机作曲线运动。蹬舵为了使飞机产生绕立轴偏转的角速度,改变原来飞行方向。升力随坡度的增大而倾斜。所以,这时需适当带杆增大迎角,以增加升力。
  飞机到达预定坡度,提前回杆至中立位置,同时稍回舵。回杆是使飞机停止滚转,以保持规定的盘旋坡度。稍回舵是因为在达到预定坡度杆回中立后,副翼已回平,副翼所引起的方向阻转力矩随之消失。所以,要回一点舵。以使其所产生的方向操纵力矩,继续平衡因外翼的圆周线速度大所引起的方向阻转力矩,并避免盘旋中产生侧滑。
  飞机在盘旋中,如杆舵配合不当,便会使飞机产生侧滑。如蹬舵过多,会使飞机产生外侧滑;如压杆过多、坡度过大,会使飞机产生内侧滑。盘旋中带侧滑会引起飞机掉高度。
  稳定盘旋阶段:
  操纵动作不可能绝对准确,这就需要飞行员及时修正各种偏差。
  保持高度:盘旋中,保持好坡度是保持高度的重要条件。坡度大则会掉高度;坡度小则增加高度。盘旋中,飞机外翼相对气流速度大,升力较大。相反,内翼升力较小。升力差形成了飞机的滚转力矩、力图使盘旋坡度增大。
  为保持住预定的盘旋坡度,需要向盘旋的反方向稍压杆。另外,应适当带杆保持高度。如带杆过多,造成迎角大。飞机增加高度;带杆太少则迎角小、升力小,飞行高度降低。
  保持速度:盘旋中,正确地使用油门,是保持好速度的主要环节。如进入盘旋时加油门过大,则使盘旋速度大;加油门太少,又会使盘旋速度小。因此,还要在盘旋中用油门调整理度。
  只要杆、舵、油门的操纵动作适当,保持好飞机的坡度、速度、高度,则盘旋半径 就会保持不变。
  改出阶段:
  向盘旋反方向压杆,以改平坡度,消除向心力;同时向盘旋的反方向蹬舵,以制止飞机继续绕立轴旋转,并避免产生侧滑。当飞机接近平飞状态,杆舵回到中立位置,同时减小油门,保持平飞高度不变。
盘旋的改出动作,要在飞机对准预定方向前,提前一个角度开始进行,改出后飞机才能对正目标。盘旋时的坡度越大,改出的过程越长,改出时需要的提前角度也就越大。

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