大型飞机复杂状态的空气动力原理与改出技术

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1、AerodynamicPrinciplesandRecoveryTechniquesofLarge-AirplaneUpsets大型飞机复杂状态的空气动力原理与改出技术编译/刘嘉（运控中心资料室）刘兰（飞行技术培训管理部）飞行中飞机失控是导致商业航空灾难性事故的主要原因之一。飞机进入复杂状态的诱因各异，但从统计上看无特别突出的因素。减少复杂状态诱因意味着一个持续的培训过程，消除其中某个因素并不足以减少失控事故和灾难的发生。此外，飞机进入复杂状态的许多诱因与环境相关，规避这类环境是最佳解决办法，但这不是始终可以做到。所以，飞行员必须具备改出飞机复杂状态的必

2、备知识和技能。各制造商生产的大型后掠翼商用喷气机的气动原理大同小异。出于安全考虑和认同改出技术共性的愿望，空客公司、波音商用飞机集团及道格拉斯产品部联合撰写了本文。本文主要针对无电子飞行操纵装置（非电传操纵）的空客和波音飞机，但对电传操纵飞机而言，当处于降级控制法则（模式）时，改出技术同样适用。此外，某些条件可能使任何飞机进入复杂状态，此时，无论飞行控制系统构造如何，识别和改出的基本原则仍然适用。飞行员可能面临的飞行情景无以计数，且各有不同，因此无法针对每种情景设计改出程序。航空公司应针对各自机队的机型强调技术的程序化应用。飞行员了解气动原理并掌握基本改

3、出技术，就可以将处于复杂状态的飞机恢复到正常飞行状态。航空公司机组始终如一地在确保高度安全的同时致力于为旅客提供平稳的飞行旅程。航线飞行中，飞行员极少遇到飞机复杂状态下常有的俯仰和坡度变化过大的情况，然而，对空气动力基本原理理解越透彻，他们在飞机遭遇罕见的复杂状态时，越有把握使飞机成功返回直线平飞状态。各厂家生产的大型后掠翼商用喷气机的气动原理基本相似，根据这些原理提出的飞机复杂状态改出的技术和方法也是通用的。虽然飞机进入复杂状态的几率很小，但对此类情况的理解可以使飞行员有更充分准备从这类危险状态中改出。一般来说，飞机复杂状态的四种情形（图1）均是非故意

4、行为：·机头上仰超过25°·机头下俯超过10°·坡度角大于45°·在这些参数范围内飞行，但空速不适合当前的条件为了避免进入复杂状态，或者从复杂状态中改出，飞行员必须了解：1·1.大型飞机空气动力基本原理·2.空气动力基本原理在飞机复杂状态下的运用·3.改出技术大型飞机空气动力基本原理航空公司飞行员对正常飞行条件下的飞机操纵特性了如指掌。一般来说，俯仰增大（拉杆），高度增加；平飞中推力增大，空速增加。但是，当飞机处于飞行包线边缘时，不同的情况就会发生。例如，飞行中可能遇到需增大推力以保持较低速度以及增大仰角来降低高度的情形。如果航线飞行员通过训练，懂得如何

5、借助飞行操纵系统将飞机从复杂状态中改出，那么在航线飞行中就几乎不会让飞机进入危险的复杂状态。空气动力学中有三个基本概念必须理解：·能量管理·俯仰控制·横侧和方向控制能量管理产生空气动力并由此带动飞机作机动的三种能量源是：随空速增加而增大的动能；与高度成正比的势能；来自飞机油箱燃油的化学能。“能态”一词系指在某个特定时间飞机所提供的各种能量的大小。了解飞机能态的飞行员将更了解飞机可以作什么样的机动，理解这一点至关重要。飞行中，飞机因克服阻力需要不断消耗能量。阻力又随储存的部分化学能的使用（即发动机中燃烧的燃油）逐渐消减。（着陆时，机轮刹车（摩擦力）和反推消

6、耗能量的情况正好相反。）在飞机机动过程中，三种能量可以相互转换，同时常伴有阻力增大。有意识地控制飞机能态的过程称为能量管理。空速（动能）可以转换为高度（势能）。高度也可以转换为空速，如飞机俯冲。不过，能量转换必须平衡，对最终所需的能态，必须心中有数。譬如，飞行员操纵飞机下降、将高度转化为空速时，必须谨慎选择下降角，借助必要的化学能获得最终所需的能态。在飞行员希望通过空气动力和力矩操纵飞机作机动时，这一点尤为重要。动能可以转化为势能（爬升），势能可以转变为动能。化学能可以经发动机转化为势能或者动能，但仅在特定的速率下。它们之间的关系见图2。飞机机动的目的是

7、管理能量，使动能保持在失速速度和标牌速度限制范围内，使势能保持在地面至抖杆高度限制范围内，使化学能保持在一定的门限值（油箱中的燃油）以上。对于理解飞机复杂状态的改出，这些概念尤其重要。2在能态管理和能量源转化中，飞行员不直接控制能量。飞行员控制作用在飞机上的各个力的方向和大小，这些力将产生飞机的各种加速度，这些加速度的作用结果是飞机方位的变化和航径矢量方向、大小或者两者的变化。最后，速度和高度决定能态。控制各种作用力来改变加速度和产生新能态的过程需要时间，所需时间量与飞机质量和作用力的大小相关，并受牛顿定律的制约。若欲改变方位，质量较大的飞机比质量较小的

8、飞机通常需要更长时间。这就要求飞行员在操纵大质量飞机时须有提前量，保证采取的行动