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什么是飞机失速？详解飞机失速之谜

2015-12-30 16:32阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2855811842

有些玩过飞行模拟机的小伙伴可能遇到过这样的情况，当飞机爬升中，爬升率过大时，飞机便会失速坠毁。那么，什么是飞机失速呢？
什么是飞机失速？
机翼能够产生升力是因为机翼上下存在着压力差。但是这是有前提条件的，就是要保证上翼面的的气流不分离。 如果机翼的迎角大到了一定程度，机翼相当于在气流中竖起的平板，由于角度太大，绕过上翼面的气流流线无法连贯，会发生分离，同时受外层气流的带动，向后下方流动，最后就会卷成一个封闭的涡流，叫做分离涡。像这样旋转的涡中的压力是不变的，它的压力等于涡上方的气流的压力。所以此时上下翼面的压力差值会小很多，这样机翼的升力就比原来减小了。到一定程度就形成失速，对应的机翼迎角叫做失速迎角或临界迎角。
什么是飞机失速？详解飞机失速之谜↑飞机的升力产生原理


什么是飞机失速？详解飞机失速之谜
↑机翼的失速现象
下面，我们一起来了解一下失速之谜

2013年4月29日，一架货运型波音747飞机，在阿富汗美军基地起飞后坠毁，从飞机坠毁过程的视频看，这是一起失速引发的起飞阶段飞行事故，联想到近年来频繁发生的战斗机失速事故，人们似乎容易产生这样一个疑惑：我们对失速的了解到底有多少，失速的理论和技术问题真正解决了吗？
什么是飞机失速？详解飞机失速之谜 ↑波音747在爬升中失速，然后就一头栽向地面。起飞后不久，当飞机刚刚爬升到1200英尺(370米)空中时，机组人员接到报告，货舱内停放着的五辆重型军用车从固定位置脱落掉落到飞机尾部，造成飞机重心后移，并失速坠毁，机上7名机组人员全部遇难。
谈到失速，还要从人类的早期航空实践说起。在上世纪20年代之前，人类还处于飞行的蹒跚学步阶段，那时，由于飞机技术的落后和人们对飞行知识的缺失，失速所引发的飞行事故司空见惯的，“失速”这种伴随飞行而来的“死亡梦魇”，成为阻碍飞行事业发展的“技术之谜”。随着大工业的蓬勃兴起，航空制造业由早期的作坊式经营演化成大工业的生产模式，在前苏联、欧洲和美国，航空制造公司纷纷成立，并迅速发展成为具有巨大生产能力的大型航空制造企业。高技术与规模生产，飞行实践的不断拓展深化提供了条件，现实的需求驱使人们对飞行进行深入的研究，而如何破解失速之谜就是一个重要的研究方向。
通过研究人们发现，导致失速的真正原因并不是升力的不足，而是迎角的增加，由迎角超过失速迎角后所引发的飞机失稳，才是发生飞行事故的真正原因。通过研究人们还发现，由于飞机的不同和飞行状态的差异，飞机的失速呈现出不同的机理和形态。弄清楚了飞机失速的原因，就容易找出预防和处置失速的方法，针对机头失速、机翼失速和偏航失速等不同的失速现象，采用推杆、蹬舵等方法可以有效地改出失速从而避免事故的发生。
 什么是飞机失速？详解飞机失速之谜
导致失速的真正原因并不是升力的不足，而是迎角的增加，由迎角超过失速迎角后所引发的飞机失稳。
上世纪40年代德国人发明了喷气发动机并运用于战斗机，人类航空进入了喷气时代，通过驾驶巨大动力的高速喷气战机，人们发现了现代战机与传统活塞式飞机不同的失速特点，从而推动了失速理论的研究，到上世纪50年代，关于失速的理论发展到了成熟阶段。
人们了解了失速的相关理论，但在操作层面要对失速进行有效的应对，却是比理论研究本身要复杂得多的问题。这涉及到失速的环境、失速的条件、飞机的状态、可供处置的时间窗口等等，由于真实飞行条件的相对复杂性，飞行员要做出相对正确的应对是一件非常困难的事情。
上世纪70年代，随着先进飞行控制技术的引入，如何在技术上对失速进行防范和自动改出，成为飞机技术研发的一个重点。迎角监控、迎角限制、反尾旋（螺旋）控制技术的出现，使飞行控制技术进入到“无忧虑”操控的先进水平。然而，飞行控制技术的发展，并不能一劳永逸地解决失速问题，飞行毕竟不是飞行器独立的活动，环境的因素、人的因素依然是影响飞行安全的最关键因素，因此，如何适应环境的复杂性，应对突发风险的复杂多变，依然需要人的智慧和能力。
 什么是飞机失速？详解飞机失速之谜 ↑倒飞尾旋中的飞机
失速的原因
具有现代航空先进技术的大飞机，为什么会被一个小小的失速击倒？怀着这样疑问的人一定不少。要回答这个问题，首先还要从失速产生的原因说起。其实，关于失速的基本原理是再简单不过的了——迎角超过了失速迎角。问题是在实际飞行中迎角扩展的真正原因又是什么呢？
这就要从导致迎角增加的原因说起，从飞机的操纵原理上讲，飞行员的操纵并不是直接改变飞机的轨迹，而是改变飞机的姿态，只要飞机具有足够的飞行速度，足以产生一定的舵面效应，飞机的姿态就会改变，飞机姿态的改变就会改变迎角，但要记住的是，飞行员的操控并不会使迎角无限制地增加，因为，随着迎角的增加，导致飞机向上做圆周运动的向心力也会增加，这种向心力改变了飞机的轨迹，飞机姿态角增加值和飞机轨迹角增加值的差值，就是迎角的增量，在一定飞行速度范围内，这种迎角增量并不足以使飞机迎角超过失速迎角，因此一般情况下，飞行员通过拉杆操控飞机是相对安全的。那么什么样的情况会导致迎角超过失速迎角呢，其实，通过以上分析，大家对于这个问题已经有了一个基本的答案：关键在于速度，如果飞行速度减小到一定值，或者飞行员的操纵量超过一定值，当轨迹角的增加已经不能跟随姿态角的增加时，就会导致迎角的急剧增加，从而出现迎角超过失速迎角的情况。
 什么是飞机失速？详解飞机失速之谜 2008年B-2在关岛的坠毁也是由于失速导致的。罪魁祸首是受潮的大气数据传感器。我想只要是从事飞行职业的人，都曾经接受过失速理论的教育，对于上述理论的认识是充分的，但我要说的是，如果对于产生失速机理的认识仅仅停留在上述层面是远远不够的。为此，我想要突出强调关于失速的一个重要概念：导致失速的原因有两种，一种是飞行员主动控制进入的失速，一种是飞机自动进入的失速状态。
飞机会自动进入失速？回答是肯定的。关于自动失速产生的机理，还要回到飞行的初始年代，由于早期飞机的动力不足，速度减小或者消失是一种常态化的事件，速度的失去直接导致升力的不足，使得飞机难以维持原有飞行状态，从而发生轨迹下行，也就是进入俯冲状态，此时如果飞机的姿态不能跟随飞机的轨迹一起下俯，就会导致迎角的急剧增加从而进入失速状态。这种升力的不足不仅会发生在早期飞机上，在现代飞机上由于某种条件的促成，同样会发生这种失速状态，4月29日的波音客机事故，就是升力不足导致的典型失速事故。
 什么是飞机失速？详解飞机失速之谜↑典型失速姿态
内容来源：网络
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