航空飛行學員必須懂的飛行物理知識

時間:2017-05-02 編輯:白金會

  飛行學員必須懂的飛行物理知識,今日小編特為大家整理了一些參考資料,希望對大家有所幫助;
  飛行歸因于作用在飛機上的幾個力。第一個是飛機的重量,即將飛機拉向地面的重力。第二個是引擎產生的推力,它通過空氣推動飛機,飛機向前運動引起空氣在機翼上方運動,反過來又產生可抵銷重力的升力。最后一個作用在飛機上的是阻力,它是與飛行相反方向產生的力。
  多個力可同時從不同方向作用于同一架飛機上,單個的力稱作分力,多個力作用總的效果稱為凈力或合力。
  推力
  產生推力是飛機引擎工作的基本目的。這個力使飛機能夠克服慣性(阻止物體改變運動狀態趨勢的性質)。推力使飛機向前運動,然后使機翼產生升力。飛機的推力/重量比是飛機的普通度量標準,即飛機的最大推力與飛機的總重量之比。推力/重量比大于1表示飛機可以克服重力。
  推力/重量比大于1:1表明飛機可以克服地球引力,而豎直向上飛行的F-15E雙渦輪噴氣引擎(PW-200型引擎)每個可產生23450磅的推力。
  引擎產生的推力驅動飛機向前運動,使得空氣在機翼上下表面運動,從而產生壓力,將機翼向上推。推力也可改變飛機的速度。
  上升
  當機翼在空氣中運動,并將空氣上下一分為二時,飛機就會升起來。一半空氣流過機翼上部,另一半空氣從機翼下部通過。流過機翼附近的空氣在碰撞點被一分為二(見下圖),并分別從機翼上下外表面流過。
  機翼上表面的彎曲度比較大,因此機翼上表面比下表面長(參見圖),流過機翼上表面的空氣的表面面積要比流過下表面的面積大。從機翼上部流過的空氣行程長,因此它的流動速度比從機翼下部流過的氣流要快。機翼上表面上的較快的氣流對機翼上部的壓力要比下表面上的氣流對機翼下表面的壓力要小,這樣就產生了壓力差,即機翼上表面與下表面之間的壓力不平衡,這個壓力將機翼向上報,使得飛機上升。
  攻角
  機翼產生的升力大小隨機翼碰撞空氣的角度變化而變化,這個角稱為攻角(AoA角),不要將攻角與空間方位角或機頭與水平的傾角相混淆。F15戰機的攻角以單位數度量,而空間方位角以度數度量。
  攻角大小不是一成不變,而隨具體情況變化而變化。有時攻角保持14個單位,可使飛機的巡航范圍最大,在轉彎時主要關注能量的節省,16-22個單位有是最佳的。加速時最好選擇8-10個單位攻角。如果攻角太大,座艙中音頻聲音會響起來,警告你失速即將發生。觀察平視顯示器左側指示航速正下方的符號和數字來檢查攻角大小,它是以單位表示的飛機的攻角。“主平視顯示器中的符號”。
  阻力
  阻力是阻止飛機沿飛行方向運動的力。任何一個物體在流體(空氣也是一種流體)中運動都會要產生摩擦力。在飛機向前運動,空氣對機翼摩擦時,以及空氣推向飛機表面引起壓力積聚時,都會產生阻力。
  產生的阻力是升力向后的分力。機翼產生的升力越大,阻力也就越大。在飛機的速度達到1馬赫時,聲波阻力也會產生。機翼前部產生的壓力比后部大,這樣就產生了向后的阻力。寄生阻力包括風力和各種非升力引起的阻力。
  不管碰到哪些阻力,飛機的綜合飛行特性決定于升力系數和阻力系數疊加。不同的攻角產生不同的升力和阻力。每一架飛機都有一個理想的攻角、推力和阻力組合,在不同航速下,產生的阻力種類也不同。
  航速
  飛機在大氣中飛行時,空氣從飛機表面上流過,氣流將產生壓力。在較高的高空上,空氣比較稀薄,從飛機表面上流過的空氣較少。通過測量氣流的壓力,F-15上的皮托管與計算機連機可計算航速。
  由于大氣的密度不同,計算出的在某一高度上以不變推力和攻角飛行的飛機的航速同另一架以相同椎力和攻角在不同高度上飛行的飛機航速有差別。因此,飛機有指示航速(根據當前空氣密度和高度計算出的視航速)和實際航速(根據空氣密度和高度變化修正的航速)。
  例如,假設你在一架實際航速為350節在5000英尺高度上飛行的飛機中,第二架飛機以同樣的實際航速在30000英尺高度上飛行。由于第二架飛機在更高的高度上(空氣比較稀薄)飛行,兩架飛機上的皮托管測出的指示航速不同。上面那架飛機測出的指示航速比下面那架飛機要小。如果你和另一個飛行員都想同時到達某一個地方,你們二人需要一個與高度無關而能夠比較的讀數,這個修正過的讀數就是實際航速。
  通過實際航速的比較,你和另一個飛行員可計算出,一架飛機飛行是否比另一架快。盡管指示航速不同,如果實際航速相同,那么你們可以同時到達目的地。
  攻角和航速
  雖然推力是決定航速的動力,但攻角對航速影響也很大。如果你想在某一標高上飛行,重要的要記住,通過調節油門來改變攻角,使飛機飛行高度固定。低速時(即起飛或降落時),攻角對航速影響最明顯。
  通常先用飛行搖桿選擇攻角,再調節油門,一直到飛起來(在游戲中,當前指示航速以指示航速節(KIAS)或以節為單位的指示航速顯示在平視顯示器中,以及飛行狀態指示頁面的多用途顯示器中)。
  高度
  飛機升空后,飛機到達某一高度。象表示航速一樣,高度也有幾種表示方法。指示高度(氣壓表測出的高度)和雷達高度是游戲中最重要的兩種高度度量方法。在前上方控制器中,你可讓雷達高度顯示或不顯示。
  氣壓計高度給出了海拔高度(ASL)。雷達高度指示距飛行地面的高度(AGL)。高度增高,由于大氣壓低,引擎工作效率降低。隨高度升高,大氣變得稀薄。飛機的臨界高度是飛機能夠保持引擎正常功率飛行的高度。飛機以正常的效率飛行受到高度限制。在25000英尺高度上,飛機噴氣引擎的功率只有海平面的一半。
  G力
  升力和飛機重量關系可以用“G”術語來敘述。1G等于在海平面上某一物體的重力。在海平面上飛行的飛機受到地球吸引的1G力的作用。
  在快速轉彎或突然加速時,最容易感到G力,它可以是正的9也可以是負的。在轉彎將你推向椅子時,G力是正值,而拉作用時,G力是負值。在高G表演中,你的心臟應該工作得快些,將血壓向遠離拉的方向。
  經很好訓練的飛行員在有限時時間內約可承受9-10G的正G力,除可能引起隧道幻覺或頭暈外,沒有別的感覺。血向軀干下部和腿部集中,而不向腦部集中。視覺開始發生“視灰”,最后發生“視黑”。在飛機被拉起很大的負G力時,會產生類似的所謂的“視紅”條件,即血集中到軀干的上部,眼部血管膨脹,這將引起你的視野變紅。通常,在以3G或3G以上加速度飛行幾秒鐘后就會發生以上現象。
  F15E StrikeEagle具有比一般飛行員能承的G力要大得多的高級飛機外殼。在游戲中準確地模擬了“視紅”和“視黑”效果。因此,你應該借助于平視顯示器注意當前的G值水平。如果你超過可用的G值極限,那么音頻警告就會響起來。
  飛行包線
  飛機升空是飛機的航速、高度和攻角作用的結果。這三個因素共同使飛機飛行,在談論飛機做機動動作時,也應該同時考慮這三個因素。用飛機。的飛行包線圖來描述它的極限。F15 StrikeEagle的飛行包線如圖所示。
  豎軸為飛行高度,水平軸為以馬赫數表示的航速。圖中畫出的曲線是1G時的包線極限范圍。它是F-15E戰機操作極限的簡單描述。當武器裝備不同時,由于飛機的重量和阻力不同,飛行包線也有所變化。
  絕對極限
  攻角。攻角是飛行包線中最重要的考慮因素之一。無論飛機有什么樣的高度、負載和航速,但攻角是一個極限因素。通常,F15E戰機安全飛行的攻角極限是30個單位。最大升力對應的攻角是17個單位。如果攻角太陡,即傾角太大,座艙中900赫茲的聲音會響起來。
  在飛行包線中,上升的實線表示亞聲速航速時可用最大升力。在曲線的上部,飛機會產生抖動和其它氣流的擾動。
  在游戲中,當前攻角讀數在乎視顯示器左側指示航速正下方顯示出來。
  航速。曲線右部分表示了在不同高度下F-15E戰機的最大航速。高度越高,由于空氣稀薄,產生的阻力小,所以航速越高。超過包線航速邊緣,飛機可能發生結構損壞。
  F15E戰機的航速極限約為800節,馬赫極限為2.5。隨著武器和燃料裝載量的不同,這個極限值稍有變化。
  馬赫數。曲線右上部位表示最大馬赫速度極限。值得注意的是,飛機在圖形右部陰影區域中只能飛行有限的時間。飛機在長于這個時間極限內仍保持2.5馬赫航速飛行,就會引起結構過熱。
  推力。曲線平頂部分表示飛機在某一水平飛行航線上最大推力所能獲得的最大航速。在爬高時會降低航速,如果攻角太大,飛機的高度又要損失,又問到飛行包線中。
  G力。飛機能經受幾個G力作用幾十秒鐘,雖然,部分與裝載的武器和燃料量多少有關。該實例中的包線是1G力給出的飛行包線。如果經受更大的G力作用,包線形狀會變化。飛機可經受的最大G值和當前G值讀數均顯示在平視顯示器中。
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