飞行原理 06.0_盘旋_V1.2

航空

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航空

飞行原理/CAFUC
盘旋
第六章
第六章第2 页
盘旋是飞机在水平面内的一种机动飞行。通常的盘
旋是指飞机连续转弯不小于360度的飞行。按盘旋的坡
度可把盘旋分为三种：
① 小坡度盘旋：坡度小于20度
② 中坡度盘旋：坡度在20~45度
③ 大坡度盘旋：坡度大于45度
第六章第3 页
●大坡度盘旋
第六章第4 页
正常盘旋是指飞机不带侧滑，飞行高度、坡度、盘
旋半径等参数均不随时间改变的盘旋。本章着重讨论
正常盘旋。
盘旋的原理中包含了飞行高度、速度和半径不断变
化的各种转弯的共性知识。
第六章第5 页
本章主要内容
飞行原理/CAFUC
6.1 盘旋中的作用力
6.2 飞机的载荷因数
6.3 盘旋性能
6.4 转弯中的侧滑与盘舵协调
6.5 盘旋的操纵原理
6.6 侧滑对盘旋的影响
6.7 螺旋桨副作用对盘旋的影响
6.8 盘旋相关机动飞行简介
飞行原理/CAFUC
W
6.1 盘旋中的作用力
第六章第7 页
飞机在空中做正常盘旋时,
受到四个力的作用：
●盘旋的受力
 升力(L)
 重力(W)
 拉力(P)
 阻力(D)
第六章第8 页
●盘旋的运动方程
正常盘旋，要求飞机的姿态、
速度和油门相互配合协调。
根据正常盘旋的要求，可得：
 





P D
R
L mV
L W
2
sin
cos

 高度不变
半径不变
速度不变
第六章第9 页
本章主要内容
飞行原理/CAFUC
6.1 盘旋中的作用力
6.2 飞机的载荷因数
6.3 盘旋性能
6.4 转弯中的侧滑与盘舵协调
6.5 盘旋的操纵原理
6.6 侧滑对盘旋的影响
6.7 螺旋桨副作用对盘旋的影响
6.8 盘旋相关机动飞行简介
飞行原理/CAFUC
6.2 飞机的载荷因数
第六章第11页
载荷因数（简称过载）：即载荷（除飞机本身重
量以外的其它作用力，包括发动机推力和气动
力）与飞机重力的比值。
W
n L y 
y 是指飞机升力与飞机重立轴方向的载荷因数n
力之比。
●载荷因数的定义
第六章第12页
飞机的结构强度一般用飞机可以承受的最大载荷因数来加以
限制。
限制载荷因数：飞机结构必须能够承受限制载荷因数而无有
害的永久变形。
极限载荷因数：飞机结构必须能够承受极限载荷因数至少3
秒而不被破坏，为前者的1.5倍。
受力过大导致的机翼
变形
●常用飞机类型的限制载荷因数
第六章第13页
●常用飞机类型的限制载荷因数
类别
Category
限制载荷因数
正过载负过载
CCAR23
正常类3.8 1.5
实用类4.4 1.8
特技类6.0 3.0
CCAR25 运输类2.5 1.0
第六章第14页
由于平飞时升力等于重力，因此平飞时y等于1。n
●典型飞行状态的过载
I. 平飞
升力
拉力
重力
阻力
第六章第15页
●典型飞行状态的过载
II. 上升
由于上升时升力小于重力，因此上升时y小于1。n
  

 
上
上


cos
sin
L W
P D W
第六章第16页
●典型飞行状态的过载
III. 下降
由于下降时升力小于重力，因此下降时y小于1。n
  
  
 
D W P
L W


sin
cos
第六章第17页
由盘旋的运动方程可得盘旋的载荷因数为：
●典型飞行状态的过载
IV. 盘旋
cos
 1 y n
结论：
盘旋时载荷因数大
于1，盘旋时载荷因数
大小仅取决于坡度大
小，如果以90度坡度
正常盘旋，载荷因数
趋于无穷。
第六章第18页
●坡度与过载的关系
cos
 1 y n
坡度越大，过载越大。
第六章第19页
本章主要内容
飞行原理/CAFUC
6.1 盘旋中的作用力
6.2 飞机的载荷因数
6.3 盘旋性能
6.4 转弯中的侧滑与盘舵协调
6.5 盘旋的操纵原理
6.6 侧滑对盘旋的影响
6.7 螺旋桨副作用对盘旋的影响
6.8 盘旋相关机动飞行简介
飞行原理/CAFUC
6.3 盘旋性能
第六章第21页
6.3.1 盘旋速度、拉力、功率、半径与时间
为保持高度不变，由盘旋运动方程可得
  cos
2
W  Lcos  C 1 V 2S  L
y
L
V V n
C S
V W 0 0 cos
1
cos
 2  
  
① 盘旋所需速度
0 V
0 V
结论：
同样迎角下，盘旋所需速度大于平飞所需速度，
是的y倍。n
第六章第22页
D y
D
C V S P P n
P D C V S
0 0
2
0
2
cos
1
cos
1
2
1
2
1
  
 
 


② 盘旋所需拉力
为保持速度不变，由盘旋运动方程可得
y n
结论：
同样迎角下，盘旋速度大，阻力大，拉力大，盘旋
所需拉力是平飞所需拉力的倍。
第六章第23页
③ 盘旋所需功率
3
0 y 0 y 0 y N  PV  P n V n  N n
根据功率的定义可得
3y
n
结论：
同样迎角下，盘旋速度大，拉力大，盘旋所需功率
是平飞所需功率的倍，比平飞所需功率大得多。
第六章第24页
④ 盘旋半径
 

  g tg
V
L
V
g
L
L
V
g
W
L
R mV

     
2 2 2 2
sin
cos
sin sin
结论：
盘旋半径与速度平飞成正比，与坡度正切成反比。
由盘旋运动方程可得
第六章第25页
⑤ 盘旋时间

 
tg
V
V g
T R  

 2 2
结论：
盘旋时间与速度成正比，与坡度正切成反比。
盘旋一周的时间等于周长与速度之比，所以
第六章第26页
⑥ 盘旋的角速度
标准速率转弯是以3/秒
的速率进行转弯，盘旋一
周所需的时间为2分钟。
盘旋中将转弯侧滑仪小
飞机翼尖对准标准速率转
弯标记即可。
V
g tg
T
 
  2  .
结论：保持坡度，增大速度就减小了转弯角速度。
第六章第27页
●速度恒定盘旋性能分析
速度恒定，
坡度增加盘旋
半径更小，角
速度更大。
第六章第28页
●坡度恒定盘旋性能分析
坡度恒定，
速度减小盘旋
半径更小，角
速度更大。
第六章第29页
6.3.2 盘旋拉力曲线
盘旋拉力曲线是由盘旋所需拉力曲线和可用拉力曲
线组成的，由平飞所需拉力曲线和盘旋方程，即可得到
不同坡度盘旋的所需拉力曲线。
P (Kg)
V (Km/h)
P 可用额定
第六章第30页
① 同一速度盘旋，坡度增加，迎角增加，盘旋的
所需拉力增大。
② 同一迎角盘旋，坡度愈大，对应的所需速度和
所需拉力也愈大。
③ 同一坡度盘旋，迎角增大，所需拉力先减后
增，最小阻力迎角处， 所需拉力最小，但不同
坡度的Vmd不同。
④ 坡度愈大，盘旋的可用速度范围愈小。
⑤ 盘旋坡度越大，飞机的失速速度越大，最小阻
力速度越大。
●盘旋拉力曲线分析
第六章第31页
6.3.3 极限盘旋性能
① 飞机结构强度限制
② 失速边界限制
③ 发动机功率限制。
●限制因素
第六章第32页
本章主要内容
飞行原理/CAFUC
6.1 盘旋中的作用力
6.2 飞机的载荷因数
6.3 盘旋性能
6.4 转弯中的侧滑与盘舵协调
6.5 盘旋的操纵原理
6.6 侧滑对盘旋的影响
6.7 螺旋桨副作用对盘旋的影响
6.8 盘旋相关机动飞行简介
飞行原理/CAFUC
6.4 转弯中的侧滑与盘舵协调
第六章第34页
侧滑角：相对气流和飞机对称面之间的夹角。
β
相对气
流方向
●侧滑和侧滑角
第六章第35页
① 飞行轨迹偏离飞机的对称
面，从操纵上讲主要是飞行
员只压盘或压盘过多所引
起，它形成内侧滑。
② 飞机对称面偏离飞行轨迹，
从操纵上讲主要是飞行员只
蹬舵或舵量过大所造成的。
它形成外侧滑。
内侧滑（Slip）
外侧滑（Skid）
相对气流
相对气流
●侧滑产生的原因
盘旋中，盘的作用是使飞机
带坡度，舵的作用是使飞机不产
生侧滑。
第六章第36页
●侧滑仪的显示
外侧滑盘舵协调内侧滑
第六章第37页
●内外侧滑相关视频
第六章第38页
本章主要内容
飞行原理/CAFUC
6.1 盘旋中的作用力
6.2 飞机的载荷因数
6.3 盘旋性能
6.4 转弯中的侧滑与盘舵协调
6.5 盘旋的操纵原理
6.6 侧滑对盘旋的影响
6.7 螺旋桨副作用对盘旋的影响
6.8 盘旋相关机动飞行简介
飞行原理/CAFUC
6.5 盘旋的操纵原理
第六章第40页
6.5.1 进入阶段的操纵原理
加油门并适当顶杆，以增大飞行速度，当速度增大至规定值，
手脚一致地向盘旋方向压盘蹬舵。压盘是为了使飞机带坡度，以
升力水平分力作为向心力，使飞机作曲线运动。蹬舵是为了使飞
机绕立轴偏转，避免产生侧滑。
在压盘的同时，需
要向后带杆以增大升
力，保持升力垂直分
力不变。
飞机快到预定坡
度时，应及时提前回
盘，使飞机稳定在预
定坡度。回盘应至中
立或过中立。同时相
应回舵保持无侧滑。
第六章第41页
加油门、顶杆，增大飞行速度至规定值，而后手脚
一致地向进入方向压盘蹬舵，同时逐渐带杆增大迎角
以保持高度，达到预定坡度前，回盘回舵。
●进入阶段操纵原理总结
第六章第42页
6.5.2 盘旋稳定阶段的操纵原理
在稳定阶段，需要飞行员及时发现和修正各种偏差。
① 保持高度
在保持坡度的前提下，用杆保持高度。
② 保持速度
在保持坡度与高度的前提下，正确地使用杆和油
门保持速度。
③ 随时消除侧滑
保持盘舵协调，不使飞机产生侧滑。
第六章第43页
④ 盘旋中的盘舵量
盘量：
盘旋中，两翼相对气流速度不同，外翼升力大于内翼升力，需
反方向压盘修正。小坡度盘旋，盘一般在中立位置，大坡度盘
旋，压反盘的量增大，以保持坡度为准。
内侧翼尖
运动路径
外侧翼尖
运动路径
第六章第44页
舵量：
盘旋时，飞机绕立轴转动，产生盘旋反方向的方向阻转力
矩；同时两侧机翼阻力差也产生盘旋方向的反偏转力矩。需蹬
舵修正。
④ 盘旋中的盘舵量
第六章第45页15度坡度标准转弯率正常盘旋仪表指示
以地平仪为中心，交叉扫视
其他仪表。
⑤ 合理地进行注意力的分配
第六章第46页
⑥ 正确的坐姿
第六章第47页
用杆保持好坡度和高度，用舵保持飞机不带侧滑，
用油门保持速度。杆、舵、油门三者正确的配合是做好
盘旋的关键。
●保持阶段操纵原理总结
第六章第48页
6.5.3 改出阶段的操纵原理
向盘旋的反方向压盘，减小飞机坡度，同时向盘旋的反方向蹬
舵，逐渐制止飞机偏转；飞机坡度减小，升力垂直分力逐渐增大，
需逐渐向前顶杆
保持高度，同时
柔和收油门，保
持速度不变。当
飞机接近平飞状
态时，将盘和舵
回到中立位置。
第六章第49页
提前一定角度，向盘旋反方向手脚一致地压盘、蹬
舵，逐渐减小飞机坡度，并防止侧滑，随着坡度的减
小，向前顶杆，并收小油门，飞机接近平飞状态时，将
盘和舵回到中立，保持平飞。
●改出阶段操纵原理总结
第六章第50页
6.5.4 风对盘旋的影响
稳定的风会使飞机随风飘移，改变飞机的地面轨迹。
第六章第51页
●不同风向对盘旋的地面轨迹的影响
第六章第52页
●风对盘旋坡度的影响
有顺风分量
时，地速增
加，盘旋半
径有增加趋
势，坡度应
该增加以保
持半径不
变。顺风分
量最大时，
盘旋坡度最
大。
逆风反之。
第六章第53页
本章主要内容
飞行原理/CAFUC
6.1 盘旋中的作用力
6.2 飞机的载荷因数
6.3 盘旋性能
6.4 转弯中的侧滑与盘舵协调
6.5 盘旋的操纵原理
6.6 侧滑对盘旋的影响
6.7 螺旋桨副作用对盘旋的影响
6.8 盘旋相关机动飞行简介
飞行原理/CAFUC
协调转弯外侧滑内侧滑
6.6 侧滑对盘旋的影响
第六章第55页
外侧滑侧力向内，其垂直分力使盘旋高度降低，水平分力使盘
旋半径减小。侧滑导致的两翼升力差促使飞机坡度增加。
内侧滑侧力向外，其垂直分力将使盘旋高度增加，水平分力
使盘旋半径增大。侧滑导致的两翼升力差促使飞机坡度减小。
●侧滑对盘旋的影响
第六章第56页
●盘旋过程中的侧滑指示
外侧滑盘舵协调内侧滑
结论：
应在坡度正确的前提下修正侧滑。左侧滑蹬左舵，右侧滑蹬右舵。
第六章第57页
本章主要内容
飞行原理/CAFUC
6.1 盘旋中的作用力
6.2 飞机的载荷因数
6.3 盘旋性能
6.4 转弯中的侧滑与盘舵协调
6.5 盘旋的操纵原理
6.6 侧滑对盘旋的影响
6.7 螺旋桨副作用对盘旋的影响
6.8 盘旋相关机动飞行简介
飞行原理/CAFUC
6.7 螺旋桨副作用对盘旋的影响
第六章第59页
螺旋桨副作用导致左右盘旋的盘舵量不同，盘旋坡
度越大，盘舵量差异越明显。以右转桨为例：
第六章第60页
飞机旋转角速度较小，进动作用不大，加油门
引起的反作用力矩和滑流扭转力矩较明显，飞机有
左滚和左偏趋势。故进入右盘旋的盘舵量相对较
大，进入左盘旋的盘舵量相对较小。
① 进入阶段
第六章第61页
飞机保持恒定的旋转角速度，进动作用较明显。
右盘旋中，进动使机头垂直下移，产生外侧滑，导致
坡度增大。因此，左右盘旋舵量不同。
② 稳定阶段
第六章第62页
收油门使反作用力矩和滑流扭转力矩减弱，飞机
有右滚和右偏趋势。因此，改出右盘旋，盘舵量稍
大，而改出左盘旋，盘舵量稍小。
③ 改出阶段
第六章第63页
本章主要内容
飞行原理/CAFUC
6.1 盘旋中的作用力
6.2 飞机的载荷因数
6.3 盘旋性能
6.4 转弯中的侧滑与盘舵协调
6.5 盘旋的操纵原理
6.6 侧滑对盘旋的影响
6.7 螺旋桨副作用对盘旋的影响
6.8 盘旋相关机动飞行简介
飞行原理/CAFUC
6.8 盘旋相关机动飞行简介
第六章第65页
为了提高飞行员的基本驾驶术，训练飞行中还广泛使
用各种机动飞行。这些机动飞行基本上都与盘旋有关。
第六章第66页
6.8.1 S形转弯
第六章第67页
6.8.2 懒八字（Lazy Eight）
第六章第68页
●懒八字（Lazy Eight）
第六章第69页
6.8.3 急上升转弯（Chandelle）
第六章第70页
6.8.4 大坡度螺旋下降（Steep Spiral）
第六章第71页
本章小结
飞行原理/CAFUC
 盘旋的运动方程
 载荷因数的定义和不同飞行状态的载荷因数
 盘旋速度、拉力、功率、半径、时间与角速度
 盘旋拉力曲线和分析结论
 转弯中侧滑产生的原因
 盘旋的三个阶段及操纵原理
 螺旋桨副作用对盘旋的影响