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飞机失速是什么?很多空难都是由于失速引起
失速,一直随着民航业走到了今天。从莱特兄弟发明飞机以来,失速这个问题一直困扰着航空业者们。
很多空难都是由于失速引起,这些在介绍部分慢慢地讲。
但今天讲的,还有一点。我个人认为,大家想听的失速绝对不是简简单单的攻角上升这么简单,所以,今天就把整个“丢失升力”都给讲一下。个人讲的太复杂,大家也未必懂(我也未必懂),所以,今天就用最简单的语言来表述一下。
1
在驾驶舱的一系列警报中,一定能看到一个独立的警报:stall,失速。
在有些机型上(比如冲-8-q-400)中,失速警报的大小比主警报(master warning)还要明显。
这就体现出来了失速的致命性。
按照通俗易懂的话来说,失速,相当于“失去升力”
一架客机之所以能飞上天,是因为机翼的构造。机翼上部距离长,流速快,压强小,下部距离短,流速慢,压强大。上下流速差直接导致了上下压力差,合力使得客机拥有升力f1,f1大于重力g,飞机才能飞起来。
而随着速度的下降,机翼上下表面的压力差也下降,合力(升力)f1下降,当f1小于重力g的时候,客机失速。(在攻角a保持不变的情况下)
而在低空失速,往往意味着自由落体,此时没有足够的高度来恢复速度,就会坠毁。土耳其航空1591正是如此。
而失速的原因不单单是因为速度慢,而还有其他的几种。
在上面的这张图里,a是客机的攻角,通俗来说就是上仰的角度。在a的角度增大的时候,通常会迎面的阻力大,引擎推力f1(本来因该和客机平行,为方便解释与地面平行)不变,速度v减小,升力f2减小,g不变,可能导致失速。
但如果a的值过大的话,那就是另外一个故事了。
当a的值继续增大,达到一定程度的话,那么气流就不会从机翼上面流过,导致上发压力骤然增大,下方压力不变,升力减小,极容易导致失速。
升力和攻角的关系大概如上图所示,到12度的时候,机翼的升力达到顶峰,随即慢慢减少。
对于以上这种攻角过大而引起的失速,我们可以象征性地将其理解为之为“平垂失速”。
遇到这种情况时,飞机会自由落体式的下降,而机头则始终有攻角。
法航447就是这样。由于副机长博南的错误操作,客机以5度的攻角和只有50节的地面速度拍向水面,最终坠毁。(感兴趣的我上一篇文章就是写的这个)
2
这种也能算做升力不足,但是就不算严格意义上的失速了。不归按照我们的标准,这个也可以算。
由于倾斜角(b)过大而引起的升力不足。
在这种情况下,b过大,机翼所产生的升力f3可以被理解为悲愤为垂直的升力f1和水平的力f2。此时由于f1小于重力g,即使f3大于g也会失去升力。
这种失去升力的坠毁方式是所有7000英尺以上的客机中空难最多的。
一些典型的空难,如美国航空191,这种类型的失去升力的警报其实不是“stall-all”而是“bank angle-bank angle”。这样做的原因还是因为这不归于严格的“失速”范畴。
如果这算失速的话,可以被理解为“侧旋失速”。
其实,还有一种失速...
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飞机失速是由什么导致的?2019年一架客机刚刚起飞6分钟就坠毁
2019年3月10日埃塞俄比亚航空公司一架波音-737max客机刚刚起飞6分钟就坠毁,这也是半年以来该型客机的第2次坠毁,引发了人们对于同型号飞机安全性能的担忧,波音-737max飞机上一款避免飞机失速的辅助系统受到了质疑。
不管是战斗机还是民航机飞行时最大的危险莫过于飞机失速陷入尾旋,尤其是对于大型飞机来讲一旦飞机失速尾旋通常没有改出的机会,而飞机失速通常是由于飞机迎角过大或者速度过慢升力不足导致的。飞机的起飞依靠的就是机翼上下表面空气流速的不同产生升力,而飞机速度不够或者大迎角状态下机翼的升力可能会大幅降低,导致飞机突然下降高度一边俯冲一边旋转。所以不管是战机还是民航客机都要竭力避免速度过慢或者迎角过大达到失速的临界点,但飞机终究还是要靠人来驾驶的,是人就可能会犯错,就可能把飞机带入危险的境地。
对于战斗机来讲现代战机机体轻盈,动力强悍,尤其是配备了推力矢量发动机的战机本来就可以做出过失速机动动作,即便是失速尾旋也可以依靠强大的发动机迅速改出,基本上不存在失速尾旋机毁人亡的案例。一些大型军用飞机如运输机、加油机在低空飞行表演时一些飞行员如果转弯过猛的话也会使得飞机升力不足而失速坠毁,在高空飞行时只要按照操作规程上面要求的速度飞行就不会失速,时至今日失速尾旋也成了一些航展上表演的特技动作。
而对于民航客机来讲只能依靠一些设备提醒飞行员注意速度过低或迎角过大造成失速,通常情况下迎角过大失速的概率要远大于速度过小造成的失速。所以波音-737max型号上就有3个传感器用来检测飞机迎角是否过大,一旦传感器检测到迎角过大可能会失速时会自动压低机头使飞机回到平飞状态。按道理说这样的设置也没有任何的问题,可坏就坏在传感器可能会误报,当传感器发生误报自动压低机头时本来平飞的飞机就会陷入俯冲状态。这时飞行员面对突如其来的俯冲除了努力抬升机头外还需要判明问题所在,这时人和自动化系统的博弈就开始了。
如果飞行员此时还没有发现问题的话人还是斗不过自动化系统的,毕竟那些冷冰冰的机器是没有人情味也听不懂人话,这样一来原本用来避免飞机大迎角失速的自动化设备这时却成了危害机组和乘客生命安全的杀手。
只要飞行员不耍酷军用飞机的失速问题基本上不存在了,倒是一些飞机为了试验性能有故意进入失速再改出来的科目。而要解决客机失速问题最好的办法就是最大程度减轻客机重量的同时为客机配备推力更大的发动机,但这样一来飞机成本也会不断提高。因而民用飞机失速问题还需要花费很大的时间和精力去解决,我们也相信总有一天人类航空器会彻底告别失速带来的风险,让过失速机动真正成为飞行表演的艺术。
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