飛行原理—減升裝置

我們在上一篇文章中提到了增升裝置。同樣為了在進近著陸和地面上使機翼的使用效率更高，更加快速的減小升力或降低速度，飛機製造商開發了減升裝置——擾流板（spoiler）和減速板（airbrake）。

1.原理

註：在國內的一些教材或資料上也把擾流板稱為減速板。本文綜合國內外教材與網絡資料，將二者區分開來，上下表面都有的稱為減速板，僅存在於上表面的稱為擾流板。

減升裝置一般安裝在機翼的上表面，目的是降低機翼的升力或減速飛機，比如擾流板。

在地面使用時，減升裝置有利於縮短剎車距離和增加機輪與跑道的附著力。

在飛行中使用時，減升裝置被用來降低速度（比如進近階段）或增加下降率與下降角。

減速板位於機翼的上下表面，僅僅增加阻力；擾流板僅位於機翼上表面，不僅增加阻力，還減小了升力。另外這兩種裝置都增加了失速速度，減小了升阻比。

對於大部分民用大型飛機，僅僅存在擾流板，分為飛行擾流板和地面擾流板。而減速板常存在於滑翔機、小型飛機和一些老式的戰鬥機上。當飛機需要降低其空速時使用飛行擾流板或減速板，而擾流板只能在飛機接近跑道並著陸時打開。

擾流板或減速板打開後增加的阻力屬於寄生阻力，飛機的誘導阻力不變，如下圖所示：

由圖可知：擾流板擴展時最小阻力速度減小，最大升阻比速度也減小。

2.減速板

飛機的減速板在機翼上下表面均有，其只增加阻力的原因如下圖，上下表面的減速板對升力的影響被相互抵消。。

（減速板受力分析）

3.擾流板

擾流板是非常堅固的面板，直接鉸接到機翼上表面。當擾流板向上打開時，上表面氣流受到幹擾，從而影響升力，並增加阻力。

減速板和擾流板對升力係數影響總結如下圖所示：

4.擾流板的操作模式

根據擾流板的使用方式不同，擾流板被分為飛行擾流板和地面擾流板。

地面擾流板

地面擾流板在著陸時偏轉，其對稱且完全偏轉。由於阻力的增加，剎車係數（氣動剎車）被提高。此外，由於升力的減小，飛機在跑道上時，垂直方向向下的合力增加，這有助於增加機輪與跑道的附著力。

飛行擾流板

在飛行中，擾流板有多種用途：其主要目的是增加下降梯度，但在某些飛機上，它們可能具有其他功能（輔助副翼更好地進行側向控制或減小遇到湍流時的危險）。 飛行擾流板的偏轉角通常小於地面擾流板的偏轉角。

飛行擾流板打開時，由於升阻比減小，最終導致下降坡度增加（更加陡），這一點我們可以通過畫圖分析證明，如下：

擾流板打開，極曲線也隨之改變：

擾流板配合副翼的使用

下面我們來說一下擾流板是如何配合副翼進行聯合使用的。

首先，我們來分析一下僅僅使用副翼滾裝時，A側機翼其阻力高於B側機翼。

對於A側增大部分的阻力主要來自兩個方面：第一，副翼的偏轉帶來的阻力（升力也增大）；第二，機翼迎角增大帶來的阻力增大（升力也增大）。

對於B側機翼，對阻力的影響主要有兩種：第一，副翼的偏轉帶來的阻力（但升力減小）；第二，機翼迎角減小使阻力減小（升力也減小）。

最後兩側機翼升力與阻力綜合對比的結果是：A側機翼相比於B側機翼，其升力較大，阻力也較大。

阻力大帶來的後果是，A側機翼將向後偏轉，則飛機將偏航，這種現象就是我們常說的「不利偏航」的一種，又稱為「副翼逆偏航」。

在一些飛機上，擾流板被用來糾正副翼逆偏航。它們以不對稱的方式伸展，在副翼向上偏轉的低翼一側擾流板有中等偏轉，因此低翼一側將會有更多的阻力，達到與高翼一側的阻力相等，飛機的不利偏航運動將消失。

擾流板在遇到湍流時的使用

擾流板的這個附加功能，只有少數飛機才有。

在遇到湍流的情況下，垂直上升氣流是最可怕的，因為它們使機翼承受非常高的載荷。在檢測到垂直加速度時，副翼和擾流板使用非常快的制動器向上輕微偏轉，以減少翼尖的升力，從而減少翼根部的彎矩。

注意，此種情況下的垂直加速度檢測和副翼及擾流板的偏轉是自動進行的，不需要飛行員專門的操作。