飞行原理 08.1_失速与螺旋_V1.2

航空

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航空

飞行原理/CAFUC
特殊飞行
第八章
第八章第2 页
本章主要内容
飞行原理/CAFUC
8.1 失速与螺旋
8.2 在扰动气流中的飞行
8.3 在积冰条件下的飞行
8.4 低空风切变
8.5 “吃气流”
8.6 飞机的操纵限制速度
飞行原理/CAFUC
8.1 失速与螺旋
第八章第4 页
失速与螺旋关系到飞行安全，飞行员应该清楚所飞
飞机的失速性能，这样才能防止飞机进入失速和螺
旋。如果飞机误进入失速与螺旋，也才能正确及时地
改出，以保证飞行安全。
第八章第5 页
8.1.1 失速
① 飞机失速的产生
中小迎角时,气流分离不明显。
第八章第6 页
随迎角增加，
上翼面气流分离
现象逐渐发展。
迎角超过临界迎
角后，上翼面产生
强烈的气流分离。
失速是指飞机迎
角超过临角迎角,不
能保持正常飞行的
现象。
●失速的定义
第八章第7 页
失速产生的根本原因是飞
机的迎角超过临界迎角。
●失速的根本原因
第八章第8 页
●失速后飞机的表现
飞机失速后，除飞机会产生气动抖动外，由于升力的大量丧失和
阻力的急剧增大，飞行员还会感到飞行速度迅速降低、飞机下降、
机头下沉等现象。
第八章第9 页
●可能导致失速的多种原因
根本原因:迎角大于临界迎角
第八章第10页
② 失速警告
自然失速警告
人工失速警告
第八章第11页
I. 自然失速(气动)警告
机翼升力产生周期性变化以致飞机抖动，同时，
驾驶杆和脚蹬也产生抖动。
第八章第12页
II. 人工失速警告
轻型通用航空飞机通过风标式失速传感器来触发
失速警告喇叭、失速警告灯。
附图
中小迎角时的
迎角传感器
第八章第13页
附图
大迎角时的迎
角传感器
轻型通用航空飞机通过风标式失速传感器来触发
失速警告喇叭、失速警告灯。
第八章第14页
●TB20的风标式失速传感器
第八章第15页
大型运输机采用更为精确的迎角探测装置用于触发
振杆器和自动顶杆装置。
高精确度迎角
传感器
第八章第16页
③ 失速速度
飞机刚进入失速时的速度，称为失速速度VS。
Lift C V S L   2 
2
根据升力公式: 1 
C S
V Lift
L  



TAS为: 2
第八章第17页
C S
V Lift
L
S  


 max
2
失速时,升力系数达到最大值CLmax,所以失速速度VS
可表示为:
在上式中,如果飞机的构型不变,则只有VS和Lift是
变量,所以可以得到:
V Lift S 
失速速度正比于升力的大小。
③ 失速速度
第八章第18页
所以失速速度VS可表示为:
在平飞时,过载ny=1,所以平飞时的失速速度VS平为:
C S
n W
V
L
y
S  
 

 max
2
C S
V W
L
S  

 max
2
平
L n W y 升力可表示为: 
③ 失速速度
第八章第19页
所以失速速度VS最终可表示为:
S y
L
y
S V n
C S
n W
V  
 
 
 平 max
2
不同的飞行状态时过载ny是不同的:
平飞时， ny=1;
直线上升或下降时，ny<1;
盘旋或平飞改上升时，ny>1
③ 失速速度
第八章第20页
●盘旋的失速速度
cos
平
平
S
S S y
V
V V  n 
cos
 1 y n
盘旋时的受力
第八章第21页
●盘旋坡度与过载的关系
坡度越大过载越大。
第八章第22页
cos
平
平
S
S S y
V
●过载与失速速度的关系V V  n 
过载越大失速速度越大,飞机越易失速。
第八章第23页
●失速可能在任何速度发生
第八章第24页
●失速速度与气压高度的关系
高度增加，失速速度的真空速会增加。
第八章第25页
1. 飞机重量增加，失速速度增大。
2. 放下襟翼等增升装置，飞机的最大升力系数增大，失速速度相应
减小。
3. 不同飞行状态下的失速速度是平飞失速速度的倍。飞机在水
平转弯或盘旋中，随着坡度的增大，载荷因数增大，对应的失速
速度也增大。
不同坡度盘旋对应的载荷因素
y n
●失速速度的影响因素小结
第八章第26页
④ 失速的改出
飞机失速后，除飞机会产生气动抖动外，由于升力的大量丧失和
阻力的急剧增大，飞行员还会感到飞行速度迅速降低、飞机下降、
机头下沉等现象。
第八章第27页
●失速的改出方法
飞机的失速是由于迎角超过临界迎角。因此，不论在什么飞行状
态，只要判明飞机进入了失速，都要及时向前推杆减小迎角，当飞
机迎角减小到小于临界迎角后（一般以飞行速度大于1.3VS为准），
柔和拉杆改出。在推杆减小迎角的同时，还应注意蹬平舵，以防止
飞机产生倾斜而进行螺旋。
第八章第28页
注意：从俯冲中改出时机很重要。改出时机应以速
度为准，而不能以姿态为准，以避免二次失速。
第八章第29页
●无功率失速的进入与改出
蹬平舵避免倾斜
第八章第30页
大迎角下，
推力的垂直方
向分量达到了
增加升力的效
果，可以减小
失速速度。
推力
推力垂直分量
相对气流
●有功率失速
第八章第31页
●有功率失速的进入与改出
第八章第32页
8.1.2 螺旋(尾旋)
螺旋是指飞机失速后，产生的一
种急剧滚转和偏转的运动，飞机机
头朝下，绕空中某一垂直轴，沿半
径很小和很陡的螺旋线急剧下降的
飞行状态。
第八章第33页
① 螺旋产生的原因
机翼自转
当迎角超过临界迎角，只要飞机受一点扰动而获得一个初始
角速度开始滚转，下沉机翼迎角大,升力小而上扬机翼迎角小,
升力大,加剧飞机的滚转趋势,飞机就会以更大的滚转角速度绕
纵轴自动旋转。
螺旋是飞机超过临界迎界后机翼自转所产生的。
第八章第34页
●机翼自转的原因
失速后上扬一侧机翼
的升力系数比下沉侧的
更大而阻力系数更小。
第八章第35页
飞机进入自转后，两
翼迎角不等，下沉侧机
翼迎角大阻力大，上扬
侧机翼迎角小阻力小，
阻力差促使飞机绕立轴
向自转方向急剧偏转。
●螺旋时飞机的受力及其运动
第八章第36页
升力不仅降低且方向随着机翼的自转不断
倾斜，飞机迅速掉高度，运动轨迹由水平
方向趋于铅垂方向。升力起向心力作用，
飞机作小半径的圆周运动。
在螺旋中，飞机会绕三个机体轴旋转。
●螺旋时飞机的受力及其运动
第八章第37页
② 螺旋的三个阶段
初始螺旋
螺旋的形成
螺旋的改出
第八章第38页
③ 螺旋的改出
首先蹬反舵制止飞机旋转，紧接着推杆迅
速减小迎角，使之小于临界迎角；当飞机停止
旋转，收平两舵，保持飞机不带侧滑；然后在
俯冲中积累到规定速度时，拉杆改出，恢复正
常飞行。
第八章第39页
●Saab T-17 Supporter失速后螺旋坠地