【飛行原理】模擬飛行教學(xué)版-固定翼篇

這次描述飛行中的部分力學(xué)問題和基礎(chǔ)的操縱面做作

1、 飛行中的力

作用在飛機(jī)上的力大體可分為以上4種，具體說明如下：

1、升力：

產(chǎn)生：由于機(jī)翼上彎下平，導(dǎo)致流過上部的氣流需跨越更長的路程。由氣流的連續(xù)性定理可得，上部氣流的速度要快于下部氣流，否則就會(huì)產(chǎn)生湍流（失速就是由此產(chǎn)生）。

由伯努利定律（流場中流速快的地方壓強(qiáng)小，流速慢的地方壓強(qiáng)大）得機(jī)翼下方的壓強(qiáng)大于上方壓強(qiáng)。上下的壓強(qiáng)差產(chǎn)生升力。

特點(diǎn)：升力與迎角（翼弦與水平方向的夾角，注：翼弦指翼型平行于機(jī)身縱軸的弦）、翼型（機(jī)翼形狀，主要指彎度）及速度有關(guān)。就迎角而言，在臨界迎角之前，迎角越高升力越大。就翼型而言，機(jī)翼彎度越大表面積越大，升力越大。就速度而言，速度越快，升力越大。

2、重力：

產(chǎn)生：地球?qū)ξ矬w產(chǎn)生的豎直向下的力。

特點(diǎn)：由飛機(jī)質(zhì)量決定。

3、牽引力

產(chǎn)生：發(fā)動(dòng)機(jī)對空氣施力過做功，使空氣對飛機(jī)產(chǎn)生的作用力。

4、阻力

產(chǎn)生：阻力有壓差阻力、摩擦阻力、誘導(dǎo)阻力、干擾阻力和激波阻力。這里先介紹前三種。

壓差阻力：由迎風(fēng)面和背風(fēng)面壓強(qiáng)差所產(chǎn)生的阻力（類似推一個(gè)被塞住針孔的注射器）。

摩擦阻力：就是一般所說的滑動(dòng)摩擦力。

誘導(dǎo)阻力：由于空氣對機(jī)翼產(chǎn)生了升力，所以機(jī)翼對空氣有一個(gè)反作用力，這個(gè)力的作用使氣流偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)后的氣流會(huì)進(jìn)一步使升力的角度不再垂直于翼弦，而是向后偏一個(gè)相同的角度，升力在翼弦方向的分力就是誘導(dǎo)阻力。升力越大，誘導(dǎo)阻力也越大。

干擾阻力：各零件間氣流發(fā)生干擾產(chǎn)生的阻力（以機(jī)翼和機(jī)身間的干擾阻力最大）。

2、 飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸

3、 飛機(jī)的基本操縱面

該圖介紹了4種操縱面：

1、升降舵：可上下偏轉(zhuǎn)，使飛機(jī)繞Y軸做俯仰運(yùn)動(dòng)（模擬飛行中由方向鍵上下控制）。

2、副翼：左右聯(lián)動(dòng)，左副翼向下偏，右側(cè)則向上偏，反之亦然。可讓飛機(jī)繞X軸做滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（模擬飛行中由方向鍵左右控制）。

3、方向舵：可左右偏轉(zhuǎn)，使飛機(jī)繞Z軸運(yùn)動(dòng)（模擬飛行中用搖桿的Z軸控制，鍵盤使用小鍵區(qū)的ENTER和0鍵）。

4、俯仰運(yùn)動(dòng)

（1）升降舵的運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)按下鍵盤下鍵或?qū)u桿向后拉時(shí)，升降舵會(huì)向上運(yùn)動(dòng)。反之則向下運(yùn)動(dòng)。

該圖為升降舵處于中位。

該圖中升降舵上偏

該圖中升降舵下偏

2、升降舵運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的俯仰運(yùn)動(dòng)：

這里僅舉升降舵上偏的例子。

由于升降舵上偏，使氣流對升降舵產(chǎn)生了垂直翼面向下的力，這個(gè)力產(chǎn)生了向下的力矩，使機(jī)尾以Y軸向下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也是機(jī)頭向上轉(zhuǎn)動(dòng)。由于迎角增大升力增大，所以在一定范圍內(nèi)，飛機(jī)會(huì)上升。

5、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：

（1）副翼的運(yùn)動(dòng)

當(dāng)按下鍵盤左鍵或向左偏轉(zhuǎn)搖桿時(shí)，左側(cè)副翼會(huì)上偏，右側(cè)會(huì)下偏，反之亦然。

以上是左偏的情況

以上是右偏的情況。

（2）副翼產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

僅以左轉(zhuǎn)為例。

當(dāng)左側(cè)副翼上偏時(shí)，會(huì)受到氣流施加的向下的力，從而使左側(cè)機(jī)翼繞X軸向下偏轉(zhuǎn)，右側(cè)機(jī)翼向上偏轉(zhuǎn)。又由于升力是垂直于翼面的（僅指Y方向上），所以升力產(chǎn)生了向左的分力，使飛機(jī)向左做圓周運(yùn)動(dòng)，這就是飛機(jī)轉(zhuǎn)彎的原理（偏航糾正以后再說，呵呵）。需要注意的是，在轉(zhuǎn)彎時(shí)沒有改變升力大小卻產(chǎn)生了分力，所以升力在豎直方向上的分力減小，飛機(jī)可能會(huì)掉高度。

6、偏航運(yùn)動(dòng)

（1）方向舵的運(yùn)動(dòng)

按住小鍵區(qū)O鍵或向左扭搖桿，方向舵就會(huì)左偏。按住小鍵區(qū)ENTER鍵或向右扭搖桿就會(huì)向右偏。

圖中方向舵為中位

圖中方向舵左偏

圖中方向舵右偏

（2）由方向舵產(chǎn)生的偏航運(yùn)動(dòng)。

僅以方向舵左偏為例。

當(dāng)方向舵左偏時(shí)，舵面受空氣施加的向右后方的壓力，此壓力產(chǎn)生力矩，使機(jī)尾繞Z軸向右旋轉(zhuǎn)，同時(shí)機(jī)頭也向左旋轉(zhuǎn)，由于速度方向未改變，所以飛機(jī)會(huì)發(fā)生偏航（也叫側(cè)滑）。這個(gè)動(dòng)作在風(fēng)中校正航向和轉(zhuǎn)彎時(shí)使消除不正常偏航時(shí)使用，需注意的是該動(dòng)作不是飛機(jī)轉(zhuǎn)彎的主要成因。

還要注意的一點(diǎn)是，該動(dòng)作也會(huì)造成一定程度的滾轉(zhuǎn)。由于偏航時(shí)，左側(cè)機(jī)翼相對氣流速度減慢，右側(cè)機(jī)翼加快，造成兩側(cè)機(jī)翼不對稱，所以飛機(jī)會(huì)發(fā)生滾轉(zhuǎn)。

【飛行儀表】模擬飛行教學(xué)版-固定翼篇

本期講解駕駛艙儀表概要,并簡單介紹幾個(gè)基本動(dòng)作。

1、 駕駛艙儀表。

（1）姿態(tài)儀。該儀表用于反映飛機(jī)的姿態(tài)變化（如俯仰角度及傾斜角度）。在姿態(tài)儀中藍(lán)色代表天，深色代表地面，中間的白線代表地平線。當(dāng)飛機(jī)上仰時(shí)，姿態(tài)儀中的小飛機(jī)（橘紅色）向上移動(dòng)，當(dāng)小飛機(jī)處于人工地平線上方時(shí)，代表飛機(jī)的仰角為正，藍(lán)色部分的小黑線表示俯仰角度，依次為5度、10度……當(dāng)飛機(jī)向左傾斜時(shí)，小飛機(jī)會(huì)相對人工地平線左傾相同角度，姿態(tài)儀最上方的橘紅色三角形指示位置即為傾斜角度（最中央白線為0度，向外依次表示5度、10度、15度、30度）。

（2）速度表。該表顯示的是指示空速，指示空速是由吹入動(dòng)壓空的氣流壓強(qiáng)和靜壓孔測得靜態(tài)空氣壓強(qiáng)的差值得出的，當(dāng)飛機(jī)處于標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓中指示空速就等于真空速。指示空速的單位是節(jié)。此外講解以下幾個(gè)速度的不同：

1）指示空速（如上）

2）真空速：飛機(jī)相對周圍氣體的速度，粗略數(shù)據(jù)可由指示空速換算得來。

3）地速：飛機(jī)相對地面的速度，可由真空速加上風(fēng)速得出。

4）馬赫數(shù)：真空速與相應(yīng)條件下音速的比值。

再來了解下速度表上各速度的標(biāo)示：

1）最外圈白色范圍表示進(jìn)行襟翼操縱的速度范圍，其中注意襟翼操縱范圍的最小值也就是飛機(jī)在著陸形態(tài)下的最小可操縱速度Vso。

2）綠色部分表示在不放襟翼（或稱光潔形態(tài)）時(shí)的操縱范圍，其最小值就是飛機(jī)在光潔形態(tài)下的最小操縱速度Vs。

3）黃色部分表示超過正常巡航/操縱范圍的速度，其與綠色部分大交點(diǎn)也就是正常巡航最大速度，稱為Vno

4）最后的紅色部分表示飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的極限速度Vne，在所有飛行中都不應(yīng)超過該速度。

最后發(fā)現(xiàn)忘了說一點(diǎn)，速度表的單位是節(jié)！

（3）高度表。飛機(jī)上主要用的是氣壓高度表，該高度表通過測量飛機(jī)所在高度的氣壓與海平面氣壓的差值得出高度。需要注意的是在飛行中需要依情況轉(zhuǎn)換高度表修正值（海平面氣壓狀態(tài)），例如當(dāng)機(jī)場處修正海平面氣壓為29.83英寸汞柱時(shí)，就需轉(zhuǎn)動(dòng)高度表左下方的旋鈕時(shí)表盤右側(cè)的氣壓值窗口的示數(shù)達(dá)到29.83。在轉(zhuǎn)換高度之上（美國是18000英尺，中國一般是9800英尺，若由于實(shí)際情況變化會(huì)予以通告）高度表應(yīng)撥為標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓29.92英寸汞柱。在轉(zhuǎn)換高度以下應(yīng)撥為當(dāng)?shù)氐臋C(jī)場氣壓或修正海平面氣壓（具體哪一個(gè)隨地區(qū)和法規(guī)變化）。游戲中高度表可按B鍵自動(dòng)撥正。

接下來說表盤本身，高度表有兩個(gè)指針，一個(gè)較短稱為千英尺指針，它所指的示數(shù)應(yīng)乘以1000后閱讀；另一個(gè)較長稱為百英尺指針，它所指的示數(shù)應(yīng)乘以100閱讀。一般來說高度表的閱讀是找到千英尺指針逆時(shí)針方向的第一個(gè)大格（標(biāo)了號的），用這個(gè)值乘以1000，再加上百英尺指針讀數(shù)乘以100的數(shù)值就是高度表示數(shù)了。注意該表單位為英尺。

（4）轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀。該表反映了飛機(jī)轉(zhuǎn)彎的角速度和側(cè)滑程度。表的上部分的小飛機(jī)反映飛機(jī)轉(zhuǎn)彎的角速度，當(dāng)飛機(jī)開始轉(zhuǎn)彎時(shí)小飛機(jī)會(huì)傾斜，其傾斜程度反映角速度，傾斜越陡角速度越大。在L和R附近各有一條小白線，這條線表示飛機(jī)正以標(biāo)準(zhǔn)角速度（3度/s，注意是度不是弧度！）轉(zhuǎn)彎。

表的下部分的小球表示飛機(jī)的側(cè)滑程度，當(dāng)飛機(jī)的向心力不足或過大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)側(cè)滑，若飛機(jī)發(fā)生左側(cè)滑，小球就會(huì)向右側(cè)滾，反之亦然。發(fā)生側(cè)滑時(shí)，應(yīng)當(dāng)向小球滾動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)方向舵使小球保持在中央（某些地方稱之為踩球）。

（5）磁羅盤該羅盤指示了飛機(jī)所對的方向。羅盤上每一個(gè)刻度表示1度，NSEW表示相應(yīng)的方位。小飛機(jī)機(jī)頭所對的方向就是飛機(jī)所對的方向。

（6）升降速率表。該表反映了飛機(jī)上升或下降的快慢。表上的示數(shù)應(yīng)乘以100閱讀，單位為英尺/分。儀表上半部分表示上升率，下半部分表示下降率。在 -1000英尺/分以內(nèi)的每個(gè)刻度的分度值為100。

以上6個(gè)儀表就是所說的六大儀表。

（7）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表，單位是百轉(zhuǎn)/分，紅色部分不得超過。

2、平直飛行。

平直飛行是最基本的飛行動(dòng)作，但要做到完美還是需要很多練習(xí)。首先假設(shè)你有辦法讓飛機(jī)升空（可以按Y鍵再按F4鍵，到合適高度再按Y鍵以達(dá)到練習(xí)高度），并假設(shè)你可以操縱飛機(jī)（補(bǔ)充一個(gè)操作，增大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按F3鍵，降低按F2鍵，收慢車按F1鍵，將轉(zhuǎn)速增到最大按F4鍵）。此時(shí)你需要：

1）穩(wěn)定一個(gè)合適的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；

2）操縱副翼（意味著要同時(shí)使用方向舵消除偏航）讓飛機(jī)處于水平狀態(tài)，航向沒有任何偏轉(zhuǎn)；

3）操縱升降舵使飛機(jī)的升降速率為零。

這樣你的飛機(jī)就處于了直線飛行狀態(tài)。如果還要加大難度就是讓飛機(jī)的仰角為零，同時(shí)保持飛機(jī)直線飛行（這需要及時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）。

2、上升與下降。

這里僅舉上升為例。

上升有兩種上升方式，第一種為恒率上升，即保持恒定的升降速率上升，具體步驟如下：

1）操縱升降舵使升降速率達(dá)到你所希望的上升率。

2）調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以保持上升率，同時(shí)配合升降舵操縱。

3）距目標(biāo)高度還有（升降率*1/10）英尺時(shí)之前開始降低升降率在目標(biāo)高度上作平直飛行。（*1/10不是硬性規(guī)定，只是個(gè)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)性的做法，總之就是要留提前量）。

恒速上升即保持恒定的指示空速上升，具體步驟如下：

1）增大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持一個(gè)目標(biāo)速度。

2）操縱升降舵以保持目標(biāo)速度（注意升降率應(yīng)為正值）。

3）在到達(dá)目標(biāo)高度前改平。

下降亦然。

該圖為典型的上升時(shí)的儀表狀態(tài)。

3、轉(zhuǎn)彎。這里僅舉右轉(zhuǎn)彎。步驟如下：1）使用副翼向右側(cè)壓機(jī)翼，使飛機(jī)向右偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，并調(diào)整副翼保持角度。2）使用方向舵消除側(cè)滑，側(cè)滑儀上的小球向哪邊偏就往哪邊打舵（如果你覺得用0鍵和Enter鍵很煩就說明你需要一個(gè)帶Z軸的搖桿了）。3）調(diào)整油門并配合升降舵調(diào)整使飛機(jī)穩(wěn)定在目標(biāo)的垂直速率上。4）注視磁羅盤，當(dāng)靠近目標(biāo)航向時(shí)進(jìn)行改平，其間注意側(cè)滑和垂直速度的調(diào)整。

上圖為典型轉(zhuǎn)彎時(shí)的儀表視圖

如果您想再加一些練習(xí)就嘗試進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)角速度轉(zhuǎn)彎（儀表顯示如下圖）

【失速原理】模擬飛行教學(xué)版-固定翼篇

本期主要講解失速及失速改出

一、失速的形成。

當(dāng)飛機(jī)上升時(shí)，我們總是通過讓飛機(jī)上仰來獲得更大的升力，但是大家會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)仰角達(dá)到一定值時(shí)，升力就無法增加，有時(shí)不升反降，這就是失速現(xiàn)象。

失速往往發(fā)生在仰角過高時(shí)，例如下圖。

此時(shí)，飛機(jī)的仰角已經(jīng)達(dá)到了近20度，而速度已經(jīng)降到了最低可操控速度

當(dāng)飛機(jī)仰角抬升時(shí)，相對飛機(jī)的氣流要流過機(jī)翼上表面就越困難。相當(dāng)于一輛汽車要爬一個(gè)更陡的坡。那么當(dāng)這個(gè)坡陡到一定程度時(shí)，車就爬不上去了，此時(shí)在機(jī)翼上發(fā)生的現(xiàn)象就是上表面的氣流開始與機(jī)翼分離，不再沿機(jī)翼方向行進(jìn)而是產(chǎn)生湍流。氣流剛剛開始分離的這個(gè)角度稱為臨界仰角，過了這個(gè)仰角機(jī)翼產(chǎn)生的升力值急劇下降。

二、超臨界翼型的失速（淺談）。

普通低速翼型的氣流分離發(fā)生在機(jī)翼上表面最突出處，然后逐漸向前緣擴(kuò)展，因此失速發(fā)生時(shí)，升力降低會(huì)比較慢。

而超臨界翼型（像757/767以及320之類的飛機(jī)都在用）由于上表面比較平坦，所以一旦失速，氣流就在前緣分離，整個(gè)機(jī)翼就無法產(chǎn)生升力。

三、失速的表現(xiàn)。

1、升力急劇降低。

2、一些操縱面不可控制，例如副翼處在湍流之中，無法有效控制飛機(jī)滾轉(zhuǎn)。

3、在進(jìn)入失速前飛機(jī)會(huì)發(fā)生振顫。

4、進(jìn)入深度失速時(shí)，飛機(jī)可能會(huì)進(jìn)入所謂尾旋，是一種螺旋形下墜過程。

（5）、之所以打括號是覺得寫在這總有點(diǎn)不合適，不過想想不想單辟欄目了，一些告警會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，常見的有飛機(jī)上的主告警器，以及一些大型客機(jī)上的振桿系統(tǒng)（操縱桿振動(dòng)）。此外在游戲中畫面右下角會(huì)有紅底白字的STALL（失速）提示。

四、失速的改出。

這里只講一般失速的改出，關(guān)于尾旋的問題建議上網(wǎng)搜索。

首先你有一架即將/剛剛進(jìn)入失速狀態(tài)的飛機(jī)，你應(yīng)該已經(jīng)感覺到了飛機(jī)操縱變得艱難，并且伴有振顫現(xiàn)象。

此時(shí)不要慌張，第一，你應(yīng)該全程使用方向舵使飛機(jī)始終處于協(xié)調(diào)狀態(tài)（不側(cè)滑）這對失速改出以及尾旋的防止有很大作用。

第二，如果高度允許，把操縱桿釋放，讓飛機(jī)自己低頭降低仰角。失速改出的第一要訣就是降低仰角。必要時(shí)甚至可以向前推桿。

第三，如果高度過低，可以增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率，操縱時(shí)切忌著急推桿，應(yīng)該較平穩(wěn)地推桿。

第四，改出失速后應(yīng)盡快讓飛機(jī)恢復(fù)平直飛行，抬頭動(dòng)作稍微緩一下。

來源：飛行員培訓(xùn)

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