減緩飛行速度和降低飛行高度的好辦法:打開擾流板

2020-12-04 裝備知識

擾流板(英語:Spoiler)又稱減速板,為使用渦輪噴氣發動機和渦輪風扇發動機的固定翼航空器(包括噴氣式飛機和滑翔機)上常用的一種減速裝置。因為其結構簡單,可靠性高,從小型到大型飛機上的應用相當廣泛。民用客機的擾流板通常安裝在兩側的機翼上,使用時通過液壓系統頂起,有效地增加航空器前進的阻力並增大機翼上方的壓力,達到同時減緩飛行速度和降低飛行高度的目的。相對的,戰鬥機上的擾流板根據各自空氣動力設計的不同,安裝在不同的位置。另外,不少戰鬥機降落時需要靠釋放減速傘來縮短滑跑的距離。但是減速板的使用壽命有限,一般來講只能使用1000-3000個小時。

從機艙內內拍攝空中巴士A320的擾流板在降落滑行的過程中升起

功能及作用:

擾流板一般有兩種使用方法:一種是在飛行過程中升起,用來減緩速度並降低高度,或者破壞兩側機翼的升力平衡,輔助飛機轉向;另一種是飛機降落滑行時,配合發動機反推,迅速降低滑行速度,縮短滑行距離。

擾流板幾乎是所有滑翔機上的標準配備。如果滑翔機降落時通過機頭向下俯衝來降低高度,勢必會增加飛行的速度,對於滑翔機的降落非常不利。因為飛行員必須讓機鼻朝下,然而向下的角度又不能太大否則造成飛機墜毀。而使用擾流板則能有效地避開這個問題。

近距離觀察空中巴士A321的擾流板在降落滑行的過程中升起

民用航空器也幾乎全數配備了擾流器,用來輔助減緩速度,會降低高度。但是其功能相對有限,因為飛行員可以通過減小發動機推力,展開襟翼等相對安全的方法,達到同樣的目的。但當飛機遇到亂流,也能配合副翼來防止飛機翻滾,使飛行更為舒適。

然而航空器,特別是使用渦輪風扇發動機的飛機降落滑行時,幾乎每次都會打開擾流板。因為擾流板能有效地增加阻力,配合發動機反推和輪胎制動,幫助飛機儘快減速。但是單憑擾流板的減速效果仍然非常有限,其真正的作用效果在於迅速減少機翼下方的升力,使飛機重力與升力的合力更大,從而增加輪胎與跑道的摩擦力,使得剎車制動的效果更加明顯。

波音767-300ER飛機下降時通過升起擾流板來降低飛行高度

在使用往復式發動機的飛機上,擾流板的另外一個作用是防止發動機發生衝擊冷卻。如果飛機不依靠擾流板減速,則必須降低發動機推力。然而對於往復式發動機,迅速減少推力會使發熱量迅速降低,這個過程被稱為衝擊冷卻。而衝擊冷卻往往造成發動機氣缸爆裂等嚴重的後果。而使用擾流板來配合減速,飛行員可以緩慢地降低發動機推力,同樣有效地達到減速的目的,而避開衝擊冷卻的危險。

擾流板的控制原理

不同位置的擾流板功能也不同,內側擾流板主要用於減速,而外側擾流板則主要用於輔助飛機搖擺或左右翻滾。

大型客機上的擾流板還能輔助方向舵,控制飛機飛行姿態。因為當飛機速度較大時,方向舵的轉向功能有限,這時飛行員能通過升起飛機一側的擾流板,迅速降低一側機翼的升力,讓飛機失去平衡向一邊傾斜,從而達到轉向的目的。

波音767-300ER飛機下降時通過升起擾流板來降低飛行高度

現代幾乎所有的噴氣式飛機的擾流板,即使是線傳飛控的飛機,在擾流板的控制上,往往都是用液壓來控制。

阻升器

阻升器(Lift dumpers)是一類特殊的擾流板,它只有伸出和縮回兩個位置。當擾流板完全打開時,作用與阻升器的效果相當。但是這在飛機的飛行過程中幾乎會造成飛機立即失速,所以是絕對禁止的。民航飛機擾流板系統按閉合迴路進行工作,由飛行員手動控制。 阻升器的主要作用如下:

防止飛機在降落時在跑道上「彈跳」,這種情況在老式飛機上非常常見迅速增加飛行的阻力讓更多的重力加在飛機輪胎上,使得剎車效果更加明顯

正打開擾流板的A-6入侵者攻擊機

阻升器的控制通常分為手動和自動兩種,當設置為自動的情況下,阻升器會在飛機降落觸地的瞬間自動打開。同樣,如果飛機使用的擾流板,這時候也會完全打開,往往能超過50度。

有些飛機的阻升器的制動效果非常明顯,例如BAe 146飛機,甚至不需要藉助發動機反推,僅靠擾流板就能迅速制動。

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