飛機降落時,高度下降機頭卻在上抬?背後原理你應該知道

2020-12-13 裝備資料庫

坐過飛機的人如果仔細觀察會發現,飛機在降落時機頭是上抬的而不是想像中的下俯,這是為什麼呢?今天不妨聊聊這個話題。

首先飛機降落時通常確實是抬頭下降,其實這不難理解,通俗地說不光是飛機,就是很多的大型鳥類也都有這個習慣。譬如老鷹捉小雞時先是高速俯衝,盤旋下降接近地面時,老鷹的身體會後仰,用爪子抓住小雞。這之中有明顯速度降低,試想如果老鷹一直呈俯衝狀,不減速,肯定會倒栽蔥。

飛機降落時會機頭抬升

我們騎馬也是一樣,急速奔跑狀態轉入停止,人和馬都會抬頭後仰,如果還低頭狂奔,肯定是向前栽下去,當然,如果後仰超過一定角度也會人仰馬翻。飛機同樣如此,不過整個下降過程更複雜,畢竟飛機沒有動物那麼好的身體協調能力,需要藉助各種操縱面實現降落。下面就先解釋一下飛機能夠起飛和降落的原因。

飛機為什麼能起飛?全靠發動機的推力嗎?不是,很多大型飛機的發動機推力都小於飛機的重力,按理說這種情況是飛不起來的,但飛機卻能飛起來,奧妙就在飛機的翅膀結構上。飛機機翼上下翼面結構不同,下翼面是類似平面體,空氣流過時速度慢,壓強大,上翼面有一個曲率,也就是凸起的,氣流擾動導致流速快,壓強小,力是作用力與反作用力共存的,因此,下翼面的壓強會向上轉移,這種現象就是升力現象,所以,飛機的機翼也就是升力翼面結構。在發動機的發動機負責推動飛機前進,機翼負責產生升力,就飛起來了。光飛起來了還不行,還要有方向性,因此飛機上有尾翼,尾翼有水平尾翼,負責升降,垂直尾翼負責左右轉彎,早期的飛機有這幾樣就可以了。

隨著飛機速度越來越快,越來越重,光有上述幾樣不好使了,於是在機翼上有了副翼,副翼是上下機動的,可以使飛機實現滾轉,通常是和尾翼聯動,增加敏捷性。還有一個襟翼,這個很重要,襟翼的作用主要就是提供升力,能使機翼升力係數增大。襟翼也可以增加阻力,飛機一定仰角下,阻力大升力也大,這是一個重點。當然還有機翼擾流板,擾流板也是為了獲得阻力,也叫阻力板。有了這些就可以讓飛機平穩下降了。飛機下降比起飛要複雜,通常有下滑段、拉平段、平飄段、接地滑跑等幾步來完成。

下面再說說飛機下降時為什麼會出現臺頭下降的情況出現吧。

飛機下降時,重力要大於升力,怎麼實現呢?很簡單,減少發動機油門,發動機動力輸出小了,速度就慢了,速度慢了飛機機翼所產生的升力效率會降低。速度慢了飛機就下降,而飛機下降的下滑段、平飄段等等容易出問題,就是失速,怎麼控制失速呢?就必須要有大升力維持,才能保持穩定性,怎麼在發動機動力慢慢減小的情況下獲得大升力呢?襟翼就發揮作用了。襟翼的作用就產生升力的,襟翼有前襟翼和後襟翼兩種,是安裝在機翼上的一個可動翼面結構,飛機下降、起飛爬升時都打開襟翼。為什麼會抬頭,這個是人為控制的,雖然襟翼打開可以產生升力,但飛機重力隨著發動機功率減小,這點升力並不能滿足飛機拉平段、平飄段的升力需要,剩下的升力還是要依靠機翼來實現,機翼是固定在飛機機體上的,要增大機翼阻力,獲得升力,就只能是調整飛機迎角,也就是抬頭,但抬頭是有時間段要求的,並不是從幾千米就昂頭挺胸的下降。

飛機降落不光有升力的需要,還要有阻力的需求,簡單的說,飛機下降時的姿態和起飛時的姿態是一樣的,起飛時需要把升力效率做到最大,機頭抬起,然後加大油門猛轟,所以起飛段最耗油。下降時和起飛時唯一的不同是發動機逐步減小油門,其它的都一樣,飛機高度下降的過程就是油門不斷減小的過程,而且是必須要保持高升力的過程,否則飛機就會重重地拍向地面。飛機下降到0.5~1米高度時繼續減小油門進入平飄,飛機繼續減小油門並抬頭增大仰角,此時升力與重力接近平衡,但在阻力增大的作用下飛機就慢慢的和地面解觸,後起落架需要先觸地。

由此來看,飛機下降過程就是一個升力於重力失衡的過程,而且需要勻速進行,抬頭一個是為了獲得升力,另一個是為了獲得阻力。需要說明一下,襟翼雖然可以獲得升力,但是阻力也大,所以,巡航階段襟翼需要收回。其實,飛機抬頭也是為了獲得阻力值,進而獲得升力值,但是迎角過大會出現失速,而襟翼就有作用了,襟翼可以調整縫隙,使下翼面的氣流通過襟翼縫隙上升到上翼面,避免失速。有很多戰鬥機在下降時會打開阻力板,例如蘇-27戰鬥機就打開機背上的減速板,獲得下降阻力,但是此時其它的都在獲得最大升力的狀態,複雜不複雜,矛盾不矛盾,所以戰鬥機的降落是一個很複雜的過程。

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