关于飞机失速的系统讲解

作者：赵　鹏　岳红梅   中国民航飞行学院

摘　　　要

飞行员一般不在超过失速警告的大迎角下进行过多的训练,因而对飞机在失速后的特性并不十分了解和熟悉。本文以TB20 飞机为例,认为在理论教学中消除学员对失速现象的模糊和错误概念,在飞行教学中教会学员检查飞机的失速速度,体会其失速特性,掌握预防意外进入失速及正确改出失速状态的方法,就可帮助学员建立起正确的失速概念。

关　键　词:飞机　失速　失速教学　飞行训练

　失速是飞机在超临界状态下气流分离、迎角进一步增大而导致升力减小、阻力增大的一种空气动力现象。飞行员一般不在超过失速警告的大迎角下进行过多的训练,因而在实际飞行中由于各种偶然原因进入失速状态时,他们对飞机在失速后的特性并不十分了解或不熟悉。在理论教学中消除学员对失速现象的模糊和错误概念,在飞行教学中教会学员检查飞机的失速速度,体会其失速特性,掌握预防意外进入失速(尾旋) 及正确改出失速状态的方法,就是失速教学的目的所在。

一、有关失速的一些概念

1.1 失速的含义

当我们提到失速时,通常同时包含着三个层面的含义:即失速速度、失速特性和失速警告。失速速度指在失速发生时飞机的最小稳定速度,飞机的许多性能参数都是以失速速度的函数来表示的,例如: 飞机的抬前轮速度vr = 112 vs , 五边入口速度vref = 1. 3 vso 等。失速特性是指在失速演示过程中飞机所表现出的固有动态响应特性。失速警告的目的是为了在失速警告和失速之间提供一个充裕的范围,以便允许驾驶员及时地使飞机恢复,不致意外失速,其最小裕量为7 %。

1.2 失速的判定

判别飞机失速的根据有三点,若飞机在迎角增大、速度减小过程中出现不可控的机头下俯、不能正常迅速制止的滚转、强烈的固有空气动力警告(如剧烈抖动以至无法判读仪表指示)三种情况之一者,我们便说飞机失速。此外有两种例外:一是当飞机操纵到后止动点,升降舵达到上偏极限,飞机迎角不再增加和速度不再减小;二是飞机安装了防失速装置(推杆器) ,当达到其工作点并使飞机迎角再增大10 %。此时飞机所能达到的最小稳定速度,也称为失速速度。

1.3 深失速和过失速

深失速和过失速常被许多驾驶员在不了解其确切含义的情况下错用和滥用,因而对飞行学员讲清这两个名词、防止他们错误地理解和使用是必要的。深失速是指飞机在超过临界迎角进入失速后不可改出或很难改出的一种气动现象,常用于风洞研究,一般不涉及飞机驾驶。过失速是指飞机失速后所表现出的动态特性,因此说“飞机失速后再带杆将会进入深失速或过失速”是一种错误的概念。

二、失速的空中教学

以TB20 飞机为例, 民航飞行学院《飞行员训练教材》(以下简称《教材》) 中对于失速的实施方法已阐述得较为详尽了,这里提出两点不同看法：

1、配平方法

《教材》中要求以115 倍的失速速度保持平飞配平飞机。我们知道,配平应以最有利于改出失速作为唯一正确的要求。教学中所演示的这种失速为无动力(慢车) 条件下带杆直到失速发生,因此,驾驶员改出失速前期望飞机的状态应满足下列条件:功率为慢车(无动力) 、姿态为小迎角下滑、速度为稳定的下滑速度。换句话说,应以稳定的下滑速度(115 vs) 而非平飞速度来配平飞机, 才会当失速发生后最容易地使飞机改出失速, 恢复正常的飞行操纵。因此, 合理配平飞机的条件应为: 功率为慢车、速度为115 vs 、姿态为稳定的下滑姿态。笔者在失速飞行教学中发现,按《教材》要求来配平飞机,当驾驶员推杆试图从失速中改出时,飞机很容易进入大姿态的俯冲, 学员在113 vs 下带杆改出俯冲时感到困难。另外飞机的高度损失较多, 而适航条例中指出:“对于机翼水平失速, 超过100 f t 的高度损失, 应列入飞机飞行手册中的性能资料部分”。

TB20 飞机手册中并无此项内容,也从另一个侧面说明其配平方法存在问题。

2.1 失速的演示方法

《教材》中介绍的是一种“平飞失速”的演示方法,即将功率收至慢车后,带杆保持平飞直至飞机失速。这种操纵方法的不利之处在于飞机是以一个减加速度逼近失速速度的, 也就是说,当飞机接近失速前,其速度越减越快。与之相伴的是飞机容易突然产生较大的侧滑角,对缺乏特殊操纵技巧的学员来说,很可能会手足无措地面对由大侧滑带来的飞机掉翼尖乃至尾旋。

笔者认为,由适航条例推荐的机翼水平失速演示方法,即1kn/ s 减速率方法,也同样适合于失速的空中教学:按规定配平飞机,缓慢拉杆使飞机以1 kn/ s 减速率稳定减速至失速发生,减速机动中注意保持航向不变的直线飞行。所谓“1 kn/ s 减速率”,目的是使飞机均匀、稳定、缓慢地减速,避免了飞机气动力的突然变化,同时用这种方法获得的失速速度也更为准确和真实。具体实施中,可让学员按每10 s使飞机减速约10 kn 的方法均匀地带杆来获得失速,与“平飞失速”法相比,后者更容易掌握,而且飞机也不容易掉翼尖了。

三、安全注意事项

与其他教学课目相比,空中失速教学的危险程度相对较高,现将其安全注意事项总结如下:

1、 侧滑对失速的影响

侧滑是危及失速教学的大敌,带大侧滑演示失速容易进入尾旋,而在教学中要想让飞机保持完全无侧滑的直线减速飞行几乎是不可能的。如何引导学员在实施失速过程中尽量避免侧滑的产生,是该课目教学成败的关键。

我们知道,当飞机在临界迎角附近飞行时,局部空气动力发生改变,因而转弯侧滑仪已不能准确指示侧滑角的大小和方向。同时学员若过多将注意力分配给侧滑仪,势必会严重影响到外界目视参考的作用,导致演示失败。因此,在教学中应注意引导学员以目视为主,保持飞机不带坡度,在减速过程中将部分注意力分配给罗盘,尽量使航向不发生变化。如果飞机在不带坡度的前提下航向不变,则肯定是不带侧滑的。

2.1重量和重心

载为前重心对于失速特性是保守和安全的选择。

3.1 油量平衡

尽量保证飞机油量平衡,可以避免机翼两侧油量差造成的滚转力矩。

4.1 燃油泵

实施失速前接通电动增压泵,以确保有效的连续供油。

5.1 高度

应当记住,发动机工作不仅需要油,另一个重要的工作介质———空气也是绝对不能缺少的。因此实施失速并非高度越高越好,只要确保改出失速后能够高于空域的指定高度就可以了。

6.1 气象条件

应尽量选择空中能见度良好、无云、气流平稳的天气实施。

7.1 尾旋倾向的处置

一旦飞机掉翼尖、有尾旋倾向,应立即推杆而不是使用副翼或方向舵改平坡度,后者可能会使飞机增大侧滑角真正进入尾旋。果断的推杆可以使飞机离开临界迎角,恢复正常的操纵。

8.1 后座学生安全带

实施前必须确定后座学员的安全带是系好的,以防止大的纵向过载造成意外损伤。

9.1 发动机慢车工作状态

失速教学前应证实飞机发动机的慢车工作状态在地面和空中都是稳定的,以防止实施中造成空中停车。

10.1 防止尾翼失速

改出失速时切忌过于粗猛的推杆动作,否则有可能使飞机在平尾(升降舵) 发生气流分离,导致尾翼失速。