补习(二):飞机常识及飞行知识普及课程

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 10:08:03
<P>这些都是关于飞机的基础知识,希望能给大家有所帮助!</P>


<P>第一课 飞机的一般知识
飞机是目前最主要的飞行器。它广泛地用于军事和国民经济两方面。本节简要介绍飞机的主要组成部分及其功用,操纵飞机的基本方法,以及机翼的形状等问题。
一、 飞机的主要组成部分及其功用
  自从世界上出现飞机以来,飞机的结构形式虽然在不断改进,飞机类型不断增多,但到目前为止,除了极少数特殊形式的飞机之外,大多数飞机都是由下面五个主要部分组成,即:机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。它们各有其独特的功用。
(一) 机翼
  机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行;也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚转;放下襟翼能使机翼升力增大。另外,机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。机翼有各种形状,数目也有不同。历史上曾出现过双翼机,甚至还出现过多翼机。但现代飞机一般都是单翼机。
(二) 机身
  机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备;还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。
(三) 尾翼
  尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平定面和可动的升降舵组成。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转,并保证飞机能平稳地飞行。
(四) 起落装置
  起落装置是用来支持飞机并使它能在地面和水平面起落和停放。陆上飞机的起落装置,大都由减震支柱和机轮等组成。它是用于起飞、着陆滑跑,地面滑行和停放时支撑飞机。
(五) 动力装置
  动力装置主要用来产生拉力或推力,使飞机前进。其次还可以为飞机上的用电设备提供电源,为空调设备等用气设备提供气源。
  现代飞机的动力装置,应用较广泛的有四种:一是航空活塞式发动机加螺旋桨推进器;二是涡轮喷气发动机;三是涡轮螺旋桨发动机;四是涡轮风扇发动机。随着航空技术的发展,火箭发动机、冲压发动机、原子能航空发动机等,也将会逐渐被采用。动力装置除发动机外,还包括一系列保证发动机正常工作的系统,如燃油供应系统等。
  飞机除了上述五个主要部分之外,根据飞行操纵和执行任务的需要,还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备和其它设备等。
二、 操纵飞机的基本方法
  飞行员操纵驾驶盘(或驾驶杆)、脚蹬板,使升降舵、副翼和方向舵偏转,能使飞机向各个方向转动。
  例如后拉驾驶盘,升降舵上偏,机头上仰;前推驾驶盘,则升降舵下偏,机头下俯。向左压驾驶盘,左边副翼上偏,右边副翼下偏,飞机向左滚转;反之,向右压驾驶盘右副翼上偏,左副翼下偏,飞机向右滚转。向前蹬左脚蹬板(即蹬左舵),方向舵左偏,机头向偏转;反之,向前蹬右脚蹬板(即蹬右舵),方向舵右偏,机头向右偏转。

三、 机翼的形状
  机翼的形状主要是指机翼的平面形状、切面形状、扭转角和左右半翼的倾斜度。而机翼的空气动力性能,主要取决于机翼的切面形状和平面形状。因此,下面分别介绍机翼的切面形和平面形。
(一)机翼的切面形(简称翼型)
(二)机翼的平面形
  仰视在蓝天飞行的飞机时,所看到的体现飞机特征的机翼样子就叫机翼的平面形状。机翼的平面形状是决定飞机性能的重要因素。
  早期的飞机,机翼平面形大都做成矩形。矩形机翼制造简单,但阻力较大,因此一般用于旧式飞机和现代的小型飞机。为了适应提高飞行速度的需要,解决阻力与飞行速度之间的矛盾,后来又制造出了梯形翼和椭圆翼。椭圆翼的阻力(诱导阻力)最小,但因制造复杂,未被广泛采用。梯形翼的阻力也较小,制造也简单,因而是目前活塞式发动机飞机用的最多的一种机翼。随着喷气式飞机的出现,飞行速度在接近或超过音速时,要产生新的阻力(波阻),为减小波阻,提高飞行速度,适应高速飞行,相继出现了后掠翼、三角翼、S形前缘翼、 双三角翼,变后掠翼等机翼,并获得广泛应用。
  目前,高亚音速客机之所以广泛采用后掠翼,就是为了提高机翼的临界M数,避免在重要飞行状态下产生更大的波阻,从而提高飞机的性能。
  各种不同平面形状的机翼,其升、阻力之所以有差异,与机翼平面形状的各种参数有关。机翼平面形状的参数有:展弦比、尖削比、后掠角
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<P>这些都是关于飞机的基础知识,希望能给大家有所帮助!</P>


<P>第一课 飞机的一般知识
飞机是目前最主要的飞行器。它广泛地用于军事和国民经济两方面。本节简要介绍飞机的主要组成部分及其功用,操纵飞机的基本方法,以及机翼的形状等问题。
一、 飞机的主要组成部分及其功用
  自从世界上出现飞机以来,飞机的结构形式虽然在不断改进,飞机类型不断增多,但到目前为止,除了极少数特殊形式的飞机之外,大多数飞机都是由下面五个主要部分组成,即:机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置。它们各有其独特的功用。
(一) 机翼
  机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行;也起一定的稳定和操纵作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼。操纵副翼可使飞机滚转;放下襟翼能使机翼升力增大。另外,机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。机翼有各种形状,数目也有不同。历史上曾出现过双翼机,甚至还出现过多翼机。但现代飞机一般都是单翼机。
(二) 机身
  机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备;还可将飞机的其它部件如尾翼、机翼及发动机等连接成一个整体。
(三) 尾翼
  尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平定面和可动的升降舵组成。垂直尾翼则包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的主要功用是用来操纵飞机俯仰和偏转,并保证飞机能平稳地飞行。
(四) 起落装置
  起落装置是用来支持飞机并使它能在地面和水平面起落和停放。陆上飞机的起落装置,大都由减震支柱和机轮等组成。它是用于起飞、着陆滑跑,地面滑行和停放时支撑飞机。
(五) 动力装置
  动力装置主要用来产生拉力或推力,使飞机前进。其次还可以为飞机上的用电设备提供电源,为空调设备等用气设备提供气源。
  现代飞机的动力装置,应用较广泛的有四种:一是航空活塞式发动机加螺旋桨推进器;二是涡轮喷气发动机;三是涡轮螺旋桨发动机;四是涡轮风扇发动机。随着航空技术的发展,火箭发动机、冲压发动机、原子能航空发动机等,也将会逐渐被采用。动力装置除发动机外,还包括一系列保证发动机正常工作的系统,如燃油供应系统等。
  飞机除了上述五个主要部分之外,根据飞行操纵和执行任务的需要,还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备和其它设备等。
二、 操纵飞机的基本方法
  飞行员操纵驾驶盘(或驾驶杆)、脚蹬板,使升降舵、副翼和方向舵偏转,能使飞机向各个方向转动。
  例如后拉驾驶盘,升降舵上偏,机头上仰;前推驾驶盘,则升降舵下偏,机头下俯。向左压驾驶盘,左边副翼上偏,右边副翼下偏,飞机向左滚转;反之,向右压驾驶盘右副翼上偏,左副翼下偏,飞机向右滚转。向前蹬左脚蹬板(即蹬左舵),方向舵左偏,机头向偏转;反之,向前蹬右脚蹬板(即蹬右舵),方向舵右偏,机头向右偏转。

三、 机翼的形状
  机翼的形状主要是指机翼的平面形状、切面形状、扭转角和左右半翼的倾斜度。而机翼的空气动力性能,主要取决于机翼的切面形状和平面形状。因此,下面分别介绍机翼的切面形和平面形。
(一)机翼的切面形(简称翼型)
(二)机翼的平面形
  仰视在蓝天飞行的飞机时,所看到的体现飞机特征的机翼样子就叫机翼的平面形状。机翼的平面形状是决定飞机性能的重要因素。
  早期的飞机,机翼平面形大都做成矩形。矩形机翼制造简单,但阻力较大,因此一般用于旧式飞机和现代的小型飞机。为了适应提高飞行速度的需要,解决阻力与飞行速度之间的矛盾,后来又制造出了梯形翼和椭圆翼。椭圆翼的阻力(诱导阻力)最小,但因制造复杂,未被广泛采用。梯形翼的阻力也较小,制造也简单,因而是目前活塞式发动机飞机用的最多的一种机翼。随着喷气式飞机的出现,飞行速度在接近或超过音速时,要产生新的阻力(波阻),为减小波阻,提高飞行速度,适应高速飞行,相继出现了后掠翼、三角翼、S形前缘翼、 双三角翼,变后掠翼等机翼,并获得广泛应用。
  目前,高亚音速客机之所以广泛采用后掠翼,就是为了提高机翼的临界M数,避免在重要飞行状态下产生更大的波阻,从而提高飞机的性能。
  各种不同平面形状的机翼,其升、阻力之所以有差异,与机翼平面形状的各种参数有关。机翼平面形状的参数有:展弦比、尖削比、后掠角
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气动布局 飞机外形构造和大部件的布局与飞机的动态特性及所受到的空气动力密切相关。关系到飞机的飞行特征及性能。故将飞机外部总体形态布局与位置安排称作气动布局。其中,最常采用的机翼在前,尾翼在后的气动布局又叫做常规气动布局。

  无尾飞机 不配置水平尾翼(或鸭式前翼)的飞机。它利用机翼后缘装有的“升降副翼”活动面来替代传统的水平尾翼(含升降舵),获得俯仰稳定性和俯仰操纵(升降运动)力矩。

  变后掠翼 后掠角在飞行中可视需要随时改变的活动机翼。它的问世,能较好地解决飞机高速与低速性能之间的一系列矛盾。采用小后掠角能使飞机具备较高的低速巡航效率和较大的起飞着陆升力。当超音速飞行时采用大后掠角,有利于减少飞行阻力,或者减少低空高速飞行中的颠簸,后者对战斗轰炸机来讲尤为重要。

  旋翼机 由旋翼(旋转桨叶)产生升力的飞行器有直升机与旋翼机两大类,前者的旋翼有发动机驱动;而后者的发动机只提供拉力,旋翼则靠迎面气流的冲击而自转,从而获得升力。

  近耦合鸭式飞机 无水平尾翼,但在机翼的前方另设置一对水平小翼面的飞机叫鸭式飞机,如小翼(又叫前翼或鸭翼)与机翼极其靠近,那么可称近耦合鸭式飞机。前置小翼起俯仰操纵与平衡作用(相当于水平尾翼之功能),并可产生脱体涡使机翼升力增加。是现代先进军用机常见形式。

  电传操纵 指把飞机驾驶员的操纵指令从传统的机械传输变为电信号传输方式的新型操纵系统,可大大减轻重量,提高灵敏度。为可靠起见,常设3~4套以供备用,称“三(四)余度”。一般适用于随控布局飞机。

  随控布局飞机 应用主动控制技术的飞机。可利用控制技术来改善飞机性能,改善稳定性与操纵品质,减少结构重量及阻力,提高飞行机动性。具体手段有放宽静稳定性控制、乘坐品质控制、机动载荷控制、结构振动控制和直接力控制等等。常为现代军用机所采纳。

  座舱盖 飞机驾驶员或空勤组在机身中的专门座舱上方的透明玻璃天盖。可以是多框架的,也可以是少框架流线形的(如气泡形)。一般均可拉开供人员出入。

  悬臂式机翼 不用撑杆或张线加强的单层机翼。它无支撑物地独立架设在机身侧面,由内部翼梁承载。

  平直翼 无明显后掠角的机翼。一般指后掠角小于20度、平面形状呈矩形、梯形或半椭圆形的机翼。常用在亚音速飞机上。

  上反角 从机头沿飞机纵轴向后看,两侧机翼翼尖向上翘或向下倾斜的角度。向上翘时取正值。

  后掠角 从飞机的俯仰方向看,机翼四分之一弦长连线自翼根到翼尖向后歪斜的角度。如果是机翼前缘线的歪斜角,则称前缘后掠角。高速飞机的后掠角一般很大。

  上、中、下单翼 装在机身背部或中部或腹部的单层机翼。也称高、中、低单翼。前者多用于运输机与水上飞机,后者多用于军用机或大型喷气客机。中单翼因翼梁与机身难以协调,近几十年较少见。

  张线 旧时双层机翼飞机上为上下层机翼承担一部分载荷的细钢丝,多见于三十年代前的飞机。

  支柱 又叫撑杆或翼间支柱,用途同上,是上下层翼间的刚性硬式支撑杆,常有整流包皮减阻,并呈H形、V形或N形架设在机翼外侧。

  展弦比 机翼的翼展与弦长之比值。用以表现机翼相对的展张程度。弦长是指一片机翼顺气流方向的“翼弦”宽度尺寸,而翼弦是指连结机翼顺气流剖面最前与最后一点之间的直线。大“展弦比”,飞机适宜作低速远程飞行。

  边条翼 飞机机翼根部前缘向前延伸的头部尖削,呈狭长水平状的翼片。它与机身及机翼连在一起,尤如一对大后掠角细长三角形机翼,它形成的有利涡流能大大改善飞机大迎角时的升力特性,推迟失速,是现代战斗机常用的布局之一。

  机翼增升装置 机翼上用来改善气流状况和增加升力的一套活动面板。可在飞机起飞、着陆或低速机动飞行时增加机翼剖面之弯曲度及迎角,从而增加升力。常见有前缘缝翼、前后缘襟翼、吹气襟翼等等。

  襟翼 见“机翼增升装置”。

  副翼 装在机翼最外侧的后缘,用来控制飞机横侧倾斜与滚转运动的可上下偏转的小活动面板。

  腹鳍 也称鳍翼或鳍片,是机身后腹部顺气流固定安装的刀状薄翼面。用来辅助垂尾起增强飞机方向安定性或抵消方向舵偏转后带来的滚转力矩的作用。

  背鳍 又称脊翼,与腹鳍对应,是安装在机身背部,常成为垂尾前方一部分的顺气流片状翼面或管条状突起物,前者作用近似于垂尾的安定面,后者用于内部铺设电缆、油料或设备,常与座舱盖及垂尾前后连为一体。

  垂尾 是垂直尾翼之简称,又叫立尾,是飞机主要大部件之一,是顺气流垂直安装在机身后上方的翼面。其前半部是不可活动的垂直安定面,起方向安定作用,后半部用铰链与前半部相连,是方向舵,控制飞机转向。

  平尾 是水平尾翼之简称。是飞机主要大部件之一,一般呈水平状安装在机尾。其前半部不可活动,是水平安定面,起俯仰安定作用,后半部是升降舵,控制飞机上升下降,由铰链与前者相连。垂尾与平尾合称尾翼,也可用一组V形翼综合替代。

  整流罩 将原裸露在机体外面的某一部件或装置用流线形壳体封闭包覆起来的罩子。起保护与减少阻力的双重作用。如发动机整流罩、雷达天线罩……等等。

  鼓包 相对而言更加凸出于飞机外表的局部的小型整流罩,一般呈半卵形。

  炮塔 军用飞机上装有一至数门机枪或机炮并可上下左右转动、且明显突出于机身外表的专用透明舱位。一般呈半球形,可人力操作,也可借助于动力装置驱动,也可遥控。每架飞机可配备1至数个,用于自卫或攻击,大多见于二战时期的中、大型轰炸机。

  尾梁 在带尾桨的单旋翼形式直升机机身后段、外形变得明显细长的那一段构造。其末端装有尾翼、尾桨及尾橇。

  尾撑 连在飞机机身后部或在机身两侧机翼上独立设置的直径明显小于机身的舱身构造,部分起着后机身的作用,末端装有尾翼,故又起到了力臂的作用。常见于旧时“双身飞机”的后部构造。

  前三点(后三点)起落架 飞机下部用于起飞降落或地面滑行时支撑飞机并用于地面移动的附件装置,叫做起落架。常见形式是三点式机轮。如果一对主要承载起落架位于飞机重心之后,另一个起落架位于机头之下,那就是前三点式起落架。如一对主要起落架位于飞机重心之前,另一起落架在机尾之下,便是后三点式起落架。前者为现代飞机所采纳,后者为旧式飞机所采纳。

  吊舱 安装有某机载设备或武器,并吊挂在机身或机翼下的流线形短舱段。可固定安装(如发动机吊舱),也可脱卸(如武器吊舱)。

  副油箱 除机身与机翼内原有的燃油箱外,在机体外部(偶尔在机舱内部)临时携带的辅助性燃油箱,用来额外增加航程。通常挂在翼下,呈流线形,应急时可投弃。多见于战术飞机。

  进气道 空气喷气发动工作时所需空气的进气通道,其入口处则为进气口。可设在机身头部,也可设在机身两侧或上、下方。

  活塞航空发动机 为航空器(飞机、直升机、气艇等)提供飞行动力的往复式内燃机。并由它带动螺旋桨产生拉力(推力),其功率用马力表示,其燃料是汽油。装备活塞发动机的飞机也可叫做活塞式飞机。五十年代之前的飞机基本上都采用这类发动机。

  空冷(水冷)活塞发动机 气缸靠迎面气流冷却的航空活塞发动机叫空冷活塞发动机,气缸靠内循环水冷却的航空活塞发动机叫水冷(液冷)活塞发动机。后者需要配备一套水散热器,机构复杂,但可使机头变得较流线形。由于生存性差,军用机上较少使用。

  星形 空冷活塞发动机常见的气缸排列方式,即复数气缸以主轴为中心呈辐射状径向排列在一个平面上,它们的活塞联杆共同驱动一个主轴。当气缸超过九个时,也有排列在前后二个平面上的,这叫做“双排星形”。星形气缸排列方式使发动机呈短圆柱形(水冷发动机的气缸常按一字纵列型或H形双列型或双列V型纵向排列,发动机外形呈长箱形状)。

  涡轮喷气发动机 又称空气涡轮喷气发动机,是以空气为氧化剂,靠喷管高速喷出的燃气产生反作用推力的燃气涡轮航空发动机,简称“涡喷”。装备该发动机的飞机即为喷气飞机。该发动机须由压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管几大部件构成。推力用牛或千克表示。

  涡轮螺旋桨发动机 从涡喷发动机派生而来,是一种由螺旋桨提供拉力和喷气反作用提供推力的燃气涡轮航空发动机。其主要部件比涡喷多了一组螺旋桨,它由涡轮驱动。该发动机简称“涡桨”。特点是推力大、耗油省,大多用于运输机,海上巡逻机等机种。功率用当量马力表示。

  涡轮轴发动机 从涡喷发动机派生而来,是一种将燃气通过动力涡轮输出轴功率的燃气涡轮航空发动机。其工作特点是几乎将全部可用能量转变为轴功率输出,高速旋转轴通过减速器用来驱动直升机的旋翼及尾桨。其功率用轴马力来表示。是当代直升机的主要动力装置。

  涡轮风扇发动机 从涡喷发动机派生而来,是一种由喷管排出燃气和风扇排出空气共同产生反作用推力的燃气涡轮航空发动机。其主要部件比涡喷发动机多了一个风扇。该发动机简称“涡扇”或“内外涵发动机”。一部分推力靠喷管中高速喷出的燃气产生,另一部分推力由风扇推动的空气反作用力产生。特点是推力大,耗油省。常用于现代客机、运输机、战斗机、轰炸机。

  液体火箭发动机 以液态氧化剂和液态燃料组成推进剂的化学火箭发动机。用于火箭、导弹、航天飞行器和飞机的动力装置。它的推力大,不需要空气。

  固体火箭发动机 以固态推进剂工作的化学火箭发动机,用于火箭、导弹、航天飞行器的动力装置和飞机的助推器。它的推力大,不需要空气,但工作时间短,用千克来表示推力大小(液体火箭发动机同此)。

  翼展 飞机机翼左右两端最大直线距离。

  机长 飞机停在地面上时,机头至机尾在地面投影上的最大直线距离(已考虑到机身的仰角因素)通常将空速管计算在内。对直升机而言,是旋翼旋转面外径与尾桨之间或前后二个旋翼旋转面外径之间的最大直线投影距离。

  机高 飞机停在地面上时,其最高一点至地面之间的垂直于地面的直线距离(已考虑到轮胎压缩因素和机身仰角因素)。

  翼面积 飞机机翼俯仰投影面积。计算时应将机翼与机身重叠部分的投影面积也包括进去,而且机翼的各活动面以收入状态为准。

  翼载 机翼单位面积上所承担的飞机重量,即飞机使用状态总重量与机翼面积的比值,单位是千克/平方米。飞行速度与翼载之大小呈正比例关系。

  自重 飞机构造的累计重量,也称净重。即指飞机机体结构的全部重量,不应该包括乘员、燃滑油、弹药或其他有效载重。但包括固定的机载设备及军械。

  总重 飞机构造重量与乘员、燃油、滑油、弹药武器和货物等其他有效载重的总和。其中又分正常起飞重量、最大起飞重量,最大着陆重量等数种。本书中的最大总重指允许起飞的极限最大总重值。

  最大载弹量 在充分利用武器挂架承载能力和充分利用弹舱容积后,攻击武器的最大携带量。此时不考虑燃油箱容积的利用率。

  最大携油量 优先考虑全机燃油箱(含副油箱)尽最大可能满载后全机的燃油携带重量(千克)或容积(立升)。在此状态下其他有效载重不可能达到满载状态。

  最大速度 也称最大平飞速度,指在一定高度上,飞机强度和推力所能允许达到的最大定常平飞速度。由千米/小时表示。由于随高度的变化,最大速度绝对值也各不相同,因此应在此值后面标出所测量时的高度值(米)。

  巡航速度 飞机在巡航状态(指可以持续进行的速度、高度等参数基本不变的一种比较经济的飞行状态)下的平飞速度。一般是最大速度的70~80%,用此速度飞行常能飞出最远距离。

  实用升限 飞机能维持平飞的最大飞行高度叫升限,内分理论升限和实用升限。实用升限是爬升率略大于零的某一定值(对喷气飞机而言取5米/秒)时所对应的最大平飞高度。

  转场航程 飞机尽最大可能携带燃油后所能达到的最远航程,此时并不优先考虑其他有效载重的载重量。此种状态适用于飞机非作战远程转移。

  作战半径 飞机起飞后,飞抵某一空域,并完成作战任务后飞返原起飞机场所能达到的最远单程距离。也称最大活动半径。它小于二分之一航程。

  最大续航时间 飞机耗尽其可用燃料所能持续飞行的时间,一般是指用巡航速度作经济航行所达到的数值。此值常成为海上巡逻机、侦察机、预警机的考核指标。

  机炮 口径为20毫米或20毫米以上的射击火器。

  机枪 口径小于20毫米的射击火器。

  爬升率 在一定飞行重量和一定的发动机工作状态下,飞机在单位时间内上升的高度,常用米/分·秒表示。也可用爬升到某高度耗用掉多少时间来表示。如在理论海平面的大气密度和压力下达到的爬升率,叫海面爬升率。

  悬停高度 直升机上升率为零的理论静升限(最大飞行高度)。由于直升机近地面飞行时有“地面效应”,所以悬停高度应说明有无地面效应,两者数值不同。

  M数 气流速度与当地声音传播速度之比,亦称马赫数或马氏数,是衡量空气压缩性的最重要参数。当飞机以音速飞行时,可用M数=1表示,超音速时M>1。同样一个M数,在不同高度有不同的飞行速度值。现代战斗机最大M数可大于2。
飞机的平衡,是指作用于飞机的各力之和为零,各力对重心所构成的各力矩之和也为零。飞机处于平衡状态时,飞行速度的大小和方向都保持不变,也不绕重心转动。反之,飞机处于不平衡状态时,飞行速度的大小和方向将发生变化,并绕重心转动。

  飞机能否自动保持平衡状态,是安定性的问题;如何改变其原有的平衡状态,则是操纵性的问题。所以,研究飞机的平衡,是分析飞机安定性和操纵性的基础。

  飞机的平衡包括“作用力平衡”和“力矩平衡两个方面。飞行中,飞机重心移动速度的变化,直接和作用于飞机的各力是否平衡腾;飞机绕重心转动的角速度的变化,则直接和作用于飞机的各力矩是否平衡有关。

  为研究问题方便,一般相对于飞机的三个轴来研究飞机力矩的平衡:

  相对横轴——俯仰平衡;

  相对立轴——方向平衡;

  相对纵轴——横侧平衡。

  下面分别从这三方面着手,来阐明飞机力矩平衡的客观原理、影响力矩平衡的因素以及保持平衡的方法。

  一、 飞机的俯仰平衡

  飞机的俯仰平衡,是指作用于飞机的各俯仰力矩之和为零,飞机取得俯仰平衡后,不绕横轴转动,迎角保持不变。

  (一) 飞机俯仰平衡的取得

  作用于飞机的俯仰力矩很多,主要有:机翼力矩、水平尾翼力矩及拉力力矩。

  机翼力矩就是机翼升力对飞机重心所构成的俯仰力矩。对同一架飞机、当其在一定高度上、以一定的速度飞行时,机翼力矩的大小只取决于升力系数和压力中心至重心的距离。而升力系数的大小和压力中心的位置又都是随机翼迎角的改变而变化的。所以,机翼力矩的大小,最终只取决于飞机重心位置的前后和迎角的大小。

  一般情况,机翼力矩是下俯力矩。当重心后移较多而迎角又很大时,压力中心可能移至重心之前,机翼力矩变成上仰力矩。

  水平尾翼力矩是水平尾翼升力对飞机重心所形成的俯仰力矩。

  水平尾翼升力系数主要取决于水平尾翼迎角和升降舵偏转角。水平尾翼迎角又取决于机翼迎角、气流流过机翼后的下洗角以及水平尾翼的安装角。升降舵上偏或下偏,能改变水平尾翼的切面形状,从而引起水平尾翼升力系数的变化。

  流向水平尾翼的气流速度。由于机身机翼的阻滞、螺旋桨滑流等影响,流向水平尾翼的气流速度往往与飞机的飞行速度是不相同的,可能大也可能小,这与机型和飞行状态有关。水平尾翼升力着力点到飞机重心的距离。迎角改变,水平尾翼升力着力点也要改变,但其改变量同距离比较起来,却很微小,一般可以认为不变。

  由上知,对同一架飞机、在一定高度上飞行,若平尾安装角不变,而下洗角又取决于机翼迎角的大小。所以,飞行中影响水平尾翼力矩变化的主要因素,是机翼迎角、升降舵偏转角和流向水平尾翼的气流速度。在一般飞行情况下,水平尾翼产生负升力,故水平尾翼力矩是上仰力矩。机翼迎角很大时,也可能会形成下俯力矩。

  拉力力矩是螺旋桨的拉力或喷气发动机的推力,其作用线若不通过飞机重心,也就会形成围绕重心的俯仰力矩,这叫拉力或推力力矩。

  对同一架飞机来说,拉力或推力所形成的俯仰力矩,其大小主要受油门位置的影响。增大油门,拉力或推力增大,俯仰力矩增大。

  飞机取得俯仰平衡,必须是作用于飞机的上仰力矩之和等于下俯力矩之和,即作用于飞机的各俯仰力矩之和为零。

  (二) 影响俯仰平衡的因素

  影响俯仰平衡的因素很多,主要有:加减油门,收放襟翼、收放起落架和重心变化。

  下面分别介绍之:

  加减油门对俯仰平衡的影响

  加减油门会改变拉力或推力的大小,从而改变拉力力矩或推力力矩的大小,影响飞机的俯仰平衡。需要指出的是,加减油门后,飞机是上仰还是下俯,不能单看拉力力矩或推力力矩对俯仰平衡的影响,需要综合考虑加减油门所引起的机翼、水平尾翼等力矩的变化。

  收放襟翼对俯仰平衡的影响

  收放襟翼会引起飞机升力和俯仰力矩的改变,从而影响俯仰平衡。比如,放下襟翼,一方面因机翼升力和压力中心后移,飞机的下俯力矩增大,力图使机头下俯。另一方面由于通过机翼的气流下洗角增大,水平尾翼的负迎角增大,负升力增大,飞机上仰力矩增大,力图使机头上仰。放襟后,究竟是下俯力矩大还是上仰力矩大、这与襟翼的类型、放下的角度以及水平尾翼位置的高低、面积的大小等特点有关。

  放下襟翼后,机头是上仰还是下俯,因然要看上仰力矩和下俯力矩谁大谁小,而且还要看升力最终是增还是减。放下襟翼后,如果上仰力矩增大,迎角因之增加,升力更为增大。此时,飞机自然转入向上的曲线飞行而使机头上仰。但如果放下襟翼后使下俯力矩增大,迎角因之减小,这就可能出现两种可能情况。一种是迎角减小得较多,升力反而降低,飞机就转入向下的曲线飞行而使机头下俯。一种是迎角减小得不多,升力因放襟翼而仍然增大,飞机仍将转入向上的曲线飞行而使机头上仰。

  为减轻放襟翼对飞机的上述影响,各型飞机对放襟翼时的速度和放下角度都有一定的规定。

  收襟翼,升力减小,飞机会转入向下的曲线飞行而使机头下俯。

  收放起落架对俯仰平衡的影响

  收放起落架,会引起飞机重心位置的前后移动,飞机将产生附加的俯仰力矩。比如,放下起落架,如果重心前移,飞机将产生附加的下俯力矩;反之,重心后移,产生附加的上仰力矩。此外,起落架放下后,机轮和减震支柱上还会产生阻力,这个阻力对重心形成下俯力矩。上述力矩都将影响飞机的俯仰平衡。收放起落架,飞机到底是上仰还下俯,就需综合考虑上述力矩的影响。

  重心位置变化对俯仰平衡的影响

  飞行中,人员、货物的移动,燃料的消耗等都可能会引起飞机重心位置的前后变动。重心位置的改变势必引起各俯仰力矩的改变,其主要是影响到机翼力矩的改变。所以,重心前移,下俯力矩增大;反之,重心后移,上仰力矩增大。

  (三)保持俯仰平衡的方法

  如上所述,飞行中,影响飞机俯仰平衡的因素是经常存在的。为了保持飞机的俯仰平衡。飞行员可前后移动驾驶盘偏转升降舵或使用调整片(调整片工作原理第四节再述)偏转升降舵,产生操纵力矩,来保持力矩的平衡。

  二、飞机的方向平衡

  飞机取得方向平衡后,不绕立轴转动,侧滑角不变或没有侧滑角。

  作用于飞机的偏转力矩,主要有两翼阻力对重心形成的力矩;垂直尾翼侧力对重心形成的力矩;双发或多发动机的拉力对重心形成的力矩。

  垂直尾翼上侧力,可能因飞机的侧滑、螺旋桨滑流的扭转以及偏转方向舵等产生。

  飞机取得方向平衡,必须是作用于飞机的左偏力矩之和等于右偏力矩之和,即作用于飞机的各偏转力矩之和为零。

  下列因素将影响飞机的方向平衡:

  一边机翼变形(或两边机翼形状不一致),左、右两翼阻力不等;

  多发动机飞机,左、右两边发动机工作状态不同,或者一边发动机停车,从而产生不对称拉力;

  螺旋桨发动机,油门改变,螺旋桨滑流引起的垂直尾翼力矩随之改变。

  飞机的方向平衡受到破坏时,最有效的克服方法就是适当地蹬舵或使用方向舵调整片,利用偏转方向舵产生的方向操纵力矩来平衡使机头偏转的力矩,从而保持飞机的方向平衡。

  三、飞机的横侧平衡

  飞机的横侧平衡,是指作用于飞机的各滚转力矩之和为零。飞机取得横侧平衡后,不绕纵轴滚转,坡度不变或没有坡度。

  作用于飞机的滚转力矩,主要有两翼升力对重心形成的力矩;螺旋桨旋转时的反作用力矩。

  要使飞机获得横侧平衡,必须使飞机的左滚力矩之和等于右滚力矩之和,即作用于飞机的各滚转力矩之和为零。

  下列因素将影响飞机的横侧平衡:

  一边机翼变(或两边机翼形状不一致),两翼升力不等;

  螺旋桨发动机,油门改变,螺旋桨反作用力矩随之改变;

  重心左右移动(如两翼的油箱,耗油量不均),两翼升力作用点至重心的力臂改变,形成附加滚转力矩。

  飞机的横侧平衡受到破坏时,飞行员保持平衡最有效的方法就是适当转动驾驶盘或作用副翼调整片,利用偏转副翼产生的横侧操纵力矩来平衡使飞机滚转的力矩,以保持飞机的横侧平衡。

  飞机的方向平衡和横侧平衡是相互联系,相互领带的,方向平衡受到破坏,如不修正就会引起横侧平衡的破坏。反之,如果失去横侧平衡,方向平衡也就保持不住。飞机的方向平衡和横侧平衡合起来叫飞机的侧向平衡。
对于同一飞机来说,其升力大小主要随飞行速度和迎角而变。飞机以大速度飞行时,即使迎角很小,机翼也能产生足够的升力,以克服重量而维持飞行。如果以小速度飞行,则必须配合大迎角,机翼才能产生足够的升力来维持飞行。但用增大迎角的方法来减小飞行速度,是有限度的。因为当迎角增大到临界迎角时,再增大迎角,升力反而降低。但是为了保证飞机能在更小的速度的情况(例如起飞和着陆)时,仍能产生足够的升力,就有必要在机翼上装设增加升力的装置。目前使用较广泛的有前缘缝翼,后缘襟翼、前缘襟翼等。其工作原理分述如下。

  一、前缘缝翼

  为了延缓机翼的气流分离现象,以提高临界迎角和最大升力系数,有的飞机装有前缘缝翼。

  前缘缝翼位于机翼前缘,打开时与机翼之间有一缝隙。一方面空气会从压力较大的下表面通过前缘缝隙流向上表面,减小上、下表面的压力差,而具有减小升力系数的作用。另一方面,空气通过缝隙加速后,贴近上表面流动,能够增大上表面附面层中的空气动能,以延迟气流分离的产生。又具有增大升力系数的作用。那么,升力系数是提高,还是降低?这要看迎角大小而定。前曾指出,在接近临界迎角时,上表面气流分离是升力系数降低的主要原因,因而在此辽角下,利用前缘缝翼延缓气流分离,就能提高临界迎角和升力系数。在中小迎角下,机翼上表面气流分离本来就很微弱,故在这些迎角下,打开前缘缝翼不仅不能提高升力系数,反而会使机翼上、下表面的压力差减小而降低升力系数。可见,前缘缝翼增大升力的作用是有条件的。只有当迎角接近或超过临界迎角,即在机翼上表面气流分离现象严重时,前缘缝翼才起增大升力的作用。

  从构造上看,前缘缝翼有固定式和自动式两种。固定式前缘缝翼,其缝隙是固定的。不能随迎角的改变而开闭。它的优点是构造简单,但在大速度时,阻力增加较多,所以目前应用不多,只有个别的低速飞机上才使用。

  自动式前缘缝翼,有专门机构与机翼相连,领先空气的压力或吸力来使缝翼闭合和张开。当飞机在小迎角下飞行时,机翼前承受随空气压力,前缘缝翼被压紧贴于机翼前缘,而处于闭合状态。在大迎角下飞行,机翼前缘承受很大吸力,将前缘缝翼吸开。这种前缘缝翼能充分发挥大迎角下提高升力的作用,而又不致在小迎角(大速度)下增加很大阻力,故常为某些飞机所采用。

  目前有的飞机,只在靠近翼尖位于副翼之前设有缝翼,叫翼尖前缘缝翼。它的主要作用是在大迎角下延缓翼尖部分的气流分离,从而提高副翼的效能,改善飞机的横侧面安定性和操纵性。

  二、后缘襟翼

  襟翼位于机翼后缘,叫后缘襟翼。它的种类很多,较常用的有:分裂襟翼,简单襟翼、开缝襟翼、后退襟翼、后退开缝襟翼等。放下襟翼既可提高升力,同时也增大阻力。所以多用于着陆。有的飞机为了缩短起飞滑跑距离,起飞也放襟翼,但放下角度很小。

  (一)分裂襟翼

  这种襟翼本身像一块薄板,紧贴于机翼后缘。放下襟翼,在后缘和机翼之间,形成涡流区,压力降低,对机翼上表面的气流有吸引作用,使其流速增大,上下压差增大,既增大了升力,同时又延缓了气流分离。另一方面,放下襟翼,机翼剖面变得更弯曲,使上、下表面压力差增大,升力增大。由于以上两方面的原因,放下分裂襟翼的增升效果相当好,一般最大升力系数可增大75-85%。但因大迎角放下襟翼,上表面的最低压力点的压力更小了,使气流更易提前分离,故临界迎角有所减小。

  (二)简单襟翼

  简单襟翼与副翼形状相似,放下简单襟翼,相当于改变了机切面形状,使机翼更加弯曲。这样,空气流过机翼上表面,流速加快,压力降低;而流过机翼下表面,流速减慢,压力提高。因而机翼上、下压力差增大,升力增大。可是,襟翼放下之后,机翼后缘涡流区扩大,机翼前后压力差增大,故阻力同时增大。襟翼放下角度越大,升力和阻力也增大得越多。

  放下襟翼,升力和阻力虽然同时增大,但在一般情况下阻力增大的百分比要比升力增大的百分比要大些,所以升阻比是降低的。

  在大迎角下放襟翼,机翼上表面最低压力点的压力,比后缘部分的压力小得更多。这更促机翼后部附面层中的空气向前倒流,迫使气流提早分离,而使涡流区扩大。因此,放下襟翼后,机翼的临界迎角要比不放时小些。

  某飞机放下襟翼和未放下襟翼两种情况下的飞机极线。由曲线看出:放下襟翼后的升力系数和阻力系数普遍增大,最大升力系数增大,临界迎角减小,升阻比降低。

  由于这种襟翼的增升效果不是很高,故一般多用于低速飞机,高速飞机很少单独使用。

  (三)开缝襟翼

  开缝襟翼是在简单襟翼的基础上改进而成的。放下开缝襟翼,一方面襟翼前缘和机翼后缘之间形成缝隙,下表面高压气流,通过缝隙高速流向上表面后缘,使上翼面附面层中空气流速加大,延缓了气流的分离,提高最大升力系数。另一方面,放下开缝襟翼,使机翼更加弯曲,也有提高升力的作用。所以开缝襟翼的增升效果比较好,最大升力系数一般可增大85-95%,而临界迎角降低不多。因此它是中、小型飞机主要采用的类型。

  有一种襟翼的工作原理与开缝襟翼非常相似。放下襟翼时,压缩空气从机翼转折部位喷出,吹掉后缘的涡流而增大升力。这时最大升力系数提高很多,而临界迎角降低较少。这种襟翼叫吹气襟翼。目前,某些高速喷气式飞机的薄机翼上,多采用这种襟翼。

  开缝襟翼是利用气流通过缝隙来延缓气流的分离。但有一定限度,当襟翼的角度增大到一定时,机翼后缘仍会产生气流分离,使增升效果降低。若采用双缝襟翼,就可克服这个缺点。用双开缝襟翼,将有更多的高速气流从下翼面通过两道缝隙流向上翼面后缘,吹除涡流,促使气流仍然能贴着弯曲的翼面流动。这样,襟翼偏转到相当大的角度,还不至于发生气流分离,因而能提高增升效果。

  双开缝后缘襟翼与单开缝后缘襟翼构造相似,只是有两个缝。在襟翼之前还有一小块翼面,因此放下时与机翼后缘构成两个缝。

  若采用三缝和多缝襟翼,增升效果会更好,但构造复杂、故目前采用双开缝襟翼较为普遍。

  (四)后退襟翼

  放下后退襟翼,不仅能增大了机翼切面的弯曲度,而且还增大了机翼面积。故增升效果好。高速飞机采用较多。

  (五)后退开缝襟翼

  后退开缝襟翼和后退襟翼相似,也可后退。同时又和开缝襟翼相似,当襟翼处于后退位置时,它的前缘和机翼后缘形成一条缝隙。所以它兼有后退襟翼和开缝襟翼二者的优点,增升效果很好,现代高速和重型飞机广泛使用。

  后退开缝襟翼有两种型式:一种叫查格襟翼。这种襟翼后退量不很多,机翼面积增加不很大。最大升力系数可增大110-115%。起飞时,襟翼下偏角度小,与翼间形成的缝隙大,这样可使阻力系数增加少,而升力系数增加却很多,有利于缩短起飞距离。着陆时,下偏角度大,而与翼间形成的缝隙小,这样阻力系数和升力系数都提高较多,有利于缩短着陆距离。另一种富勒襟翼。这种襟翼的后退量和机翼面积的增加都比查格襟翼多,而且后退到相当位置,与翼间形成的缝隙也更大,增升效果更好。其最大升力系数可增大110-140%但在下偏中,压力中心后移很多,操纵结构也更复杂,这是它的缺点。

  三、前缘襟翼

  位于机翼前缘的襟翼叫前缘襟翼。这种襟翼广泛用于超音速飞机上。因为超音速飞机一般采用前缘尖削,相对厚度小的薄机翼。在大迎角飞行,机翼上表面前缘就开始产生气流分离,最大升力系数大大降低。大迎角飞行时,放下前缘襟翼,一方面可减小前缘与相对气流之间的角度,使气流能够平顺地沿上翼面流过。另一方面也增大了翼切面的弯度。这样,气流分离就能延缓,而且最大升力系数和临界迎角也都得到提高。属于前缘襟翼的还有一种叫克鲁格襟翼,装在前缘下部向前下方翻转,既增大机翼面积,又增大了翼切面的弯度,所以具有很好的增升效果,构造也很简单。这是最新研制的一种增升装置。波音喷气客机都使用了此种襟翼。

  现代中型或大型客机和高速军用飞机,为提高增升效果,往往同时采用几种升装增置(叫组合式增升)。
以下章节给出了有关飞行中起作用的力的知识。

  飞行归因于作用在飞机上的几个力。第一个是飞机的重量,即将飞机拉向地面的重力。第二个是引擎产生的推力,它通过空气推动飞机,飞机向前运动引起空气在机翼上方运动,反过来又产生可抵销重力的升力。最后一个作用在飞机上的是阻力,它是与飞行相反方向产生的力。

  多个力可同时从不同方向作用于同一架飞机上,单个的力称作分力,多个力作用总的效果称为净力或合力。

  推力

  产生推力是飞机引擎工作的基本目的。这个力使飞机能够克服惯性(阻止物体改变运动状态趋势的性质)。推力使飞机向前运动,然后使机翼产生升力。飞机的推力/重量比是飞机的普通度量标准,即飞机的最大推力与飞机的总重量之比。推力/重量比大于1表示飞机可以克服重力。

  推力/重量比大于1:1表明飞机可以克服地球引力,而竖直向上飞行的F—15E双涡轮喷气引擎(PW—200型引擎)每个可产生23450磅的推力。

  引擎产生的推力驱动飞机向前运动,使得空气在机翼上下表面运动,从而产生压力,将机翼向上推。推力也可改变飞机的速度。

  上升

  当机翼在空气中运动,并将空气上下一分为二时,飞机就会升起来。一半空气流过机翼上部,另一半空气从机翼下部通过。流过机翼附近的空气在碰撞点被一分为二(见下图),并分别从机翼上下外表面流过。

  机翼上表面的弯曲度比较大,因此机翼上表面比下表面长(参见图),流过机翼上表面的空气的表面面积要比流过下表面的面积大。从机翼上部流过的空气行程长,因此它的流动速度比从机翼下部流过的气流要快。机翼上表面上的较快的气流对机翼上部的压力要比下表面上的气流对机翼下表面的压力要小,这样就产生了压力差,即机翼上表面与下表面之间的压力不平衡,这个压力将机翼向上报,使得飞机上升。

  攻角

  机翼产生的升力大小随机翼碰撞空气的角度变化而变化,这个角称为攻角(AoA角),不要将攻角与空间方位角或机头与水平的倾角相混淆。F15战机的攻角以单位数度量,而空间方位角以度数度量。

  攻角大小不是一成不变,而随具体情况变化而变化。有时攻角保持14个单位,可使飞机的巡航范围最大,在转弯时主要关注能量的节省,16—22个单位有是最佳的。加速时最好选择8—10个单位攻角。如果攻角太大,座舱中音频声音会响起来,警告你失速即将发生。观察平视显示器左侧指示航速正下方的符号和数字来检查攻角大小,它是以单位表示的飞机的攻角。“主平视显示器中的符号”。

  阻力

  阻力是阻止飞机沿飞行方向运动的力。任何一个物体在流体(空气也是一种流体)中运动都会要产生摩擦力。在飞机向前运动,空气对机翼摩擦时,以及空气推向飞机表面引起压力积聚时,都会产生阻力。

  产生的阻力是升力向后的分力。机翼产生的升力越大,阻力也就越大。在飞机的速度达到1马赫时,声波阻力也会产生。机翼前部产生的压力比后部大,这样就产生了向后的阻力。寄生阻力包括风力和各种非升力引起的阻力。

  不管碰到哪些阻力,飞机的综合飞行特性决定于升力系数和阻力系数叠加。不同的攻角产生不同的升力和阻力。每一架飞机都有一个理想的攻角、推力和阻力组合,在不同航速下,产生的阻力种类也不同。

  航速

  飞机在大气中飞行时,空气从飞机表面上流过,气流将产生压力。在较高的高空上,空气比较稀薄,从飞机表面上流过的空气较少。通过测量气流的压力,F—15上的皮托管与计算机连机可计算航速。

  由于大气的密度不同,计算出的在某一高度上以不变推力和攻角飞行的飞机的航速同另一架以相同椎力和攻角在不同高度上飞行的飞机航速有差别。因此,飞机有指示航速(根据当前空气密度和高度计算出的视航速)和实际航速(根据空气密度和高度变化修正的航速)。

  例如,假设你在一架实际航速为350节在5000英尺高度上飞行的飞机中,第二架飞机以同样的实际航速在30000英尺高度上飞行。由于第二架飞机在更高的高度上(空气比较稀薄)飞行,两架飞机上的皮托管测出的指示航速不同。上面那架飞机测出的指示航速比下面那架飞机要小。如果你和另一个飞行员都想同时到达某一个地方,你们二人需要一个与高度无关而能够比较的读数,这个修正过的读数就是实际航速。

  通过实际航速的比较,你和另一个飞行员可计算出,一架飞机飞行是否比另一架快。尽管指示航速不同,如果实际航速相同,那么你们可以同时到达目的地。

  攻角和航速

  虽然推力是决定航速的动力,但攻角对航速影响也很大。如果你想在某一标高上飞行,重要的要记住,通过调节油门来改变攻角,使飞机飞行高度固定。低速时(即起飞或降落时),攻角对航速影响最明显。

  通常先用飞行摇杆选择攻角,再调节油门,一直到飞起来(在游戏中,当前指示航速以指示航速节(KIAS)或以节为单位的指示航速显示在平视显示器中,以及飞行状态指示页面的多用途显示器中)。

  高度

  飞机升空后,飞机到达某一高度。象表示航速一样,高度也有几种表示方法。指示高度(气压表测出的高度)和雷达高度是游戏中最重要的两种高度度量方法。在前上方控制器中,你可让雷达高度显示或不显示。

  气压计高度给出了海拔高度(ASL)。雷达高度指示距飞行地面的高度(AGL)。高度增高,由于大气压低,引擎工作效率降低。随高度升高,大气变得稀薄。飞机的临界高度是飞机能够保持引擎正常功率飞行的高度。飞机以正常的效率飞行受到高度限制。在25000英尺高度上,飞机喷气引擎的功率只有海平面的一半。

  G力

  升力和飞机重量关系可以用“G”术语来叙述。1G等于在海平面上某一物体的重力。在海平面上飞行的飞机受到地球吸引的1G力的作用。

  在快速转弯或突然加速时,最容易感到G力,它可以是正的9也可以是负的。在转弯将你推向椅子时,G力是正值,而拉作用时,G力是负值。在高G表演中,你的心脏应该工作得快些,将血压向远离拉的方向。

  经很好训练的飞行员在有限时时间内约可承受9—10G的正G力,除可能引起隧道幻觉或头晕外,没有别的感觉。血向躯干下部和腿部集中,而不向脑部集中。视觉开始发生“视灰”,最后发生“视黑”。在飞机被拉起很大的负G力时,会产生类似的所谓的“视红”条件,即血集中到躯干的上部,眼部血管膨胀,这将引起你的视野变红。通常,在以3G或3G以上加速度飞行几秒钟后就会发生以上现象。

  F15E StrikeEagle具有比一般飞行员能承的G力要大得多的高级飞机外壳。在游戏中准确地模拟了“视红”和“视黑”效果。因此,你应该借助于平视显示器注意当前的G值水平。如果你超过可用的G值极限,那么音频警告就会响起来。

  

  飞行包线

  飞机升空是飞机的航速、高度和攻角作用的结果。这三个因素共同使飞机飞行,在谈论飞机做机动动作时,也应该同时考虑这三个因素。用飞机.的飞行包线图来描述它的极限。F15 StrikeEagle的飞行包线如图所示。

  竖轴为飞行高度,水平轴为以马赫数表示的航速。图中画出的曲线是1G时的包线极限范围。它是F—15E战机操作极限的简单描述。当武器装备不同时,由于飞机的重量和阻力不同,飞行包线也有所变化。

  绝对极限

  攻角。攻角是飞行包线中最重要的考虑因素之一。无论飞机有什么样的高度、负载和航速,但攻角是一个极限因素。通常,F15E战机安全飞行的攻角极限是30个单位。最大升力对应的攻角是17个单位。如果攻角太陡,即倾角太大,座舱中900赫兹的声音会响起来。

  在飞行包线中,上升的实线表示亚声速航速时可用最大升力。在曲线的上部,飞机会产生抖动和其它气流的扰动。

  在游戏中,当前攻角读数在乎视显示器左侧指示航速正下方显示出来。

  航速。曲线右部分表示了在不同高度下F—15E战机的最大航速。高度越高,由于空气稀薄,产生的阻力小,所以航速越高。超过包线航速边缘,飞机可能发生结构损坏。

  F15E战机的航速极限约为800节,马赫极限为2.5。随着武器和燃料装载量的不同,这个极限值稍有变化。

  马赫数。曲线右上部位表示最大马赫速度极限。值得注意的是,飞机在图形右部阴影区域中只能飞行有限的时间。飞机在长于这个时间极限内仍保持2.5马赫航速飞行,就会引起结构过热。

  推力。曲线平顶部分表示飞机在某一水平飞行航线上最大推力所能获得的最大航速。在爬高时会降低航速,如果攻角太大,飞机的高度又要损失,又问到飞行包线中。

  G力。飞机能经受几个G力作用几十秒钟,虽然,部分与装载的武器和燃料量多少有关。该实例中的包线是1G力给出的飞行包线。如果经受更大的G力作用,包线形状会变化。飞机可经受的最大G值和当前G值读数均显示在平视显示器中。
升力通常垂直作用于机翼上。可灵活地控制机翼表面(副翼、升降舵和方向舵)来改变升力,使其在它的空气动力学中心旋转。你可应用这些控制使飞机做各种机动动作。

  俯仰、滚动和偏航

  飞机的三维机动动作有:俯仰、滚动和偏航。三维总是以飞行员的视线为基准,而与飞机的方向和飞行高度无关。当你对飞机进行控制时,你需要输入能量。

  俯仰是机头做上下运动。利用飞机的平衡器(F—15E战机上的平的后部表面,有时称为升降舵)控制俯仰。在做俯仰动作时,平衡器表面向上或向下转动。这样使得平衡器上下表面的压力不同,机头向上或向下。

  滚动由飞机的副翼所控制。象襟翼一样,副翼是绞接在机翼上的控制板。与襟翼不同的是,两个副翼彼此向相反方向运动,一个机翼升力增大,另一个机翼升力减小,因此飞机以机头—机尾轴做滚动。也可使用F15E战机的舵做滚动。

  偏航是机头向侧方向运动。此时飞机的高度(机头角度)保持不变,而飞机向左或向右飞行。利用飞机的尾舵控制偏航。

  俯仰和偏航联合运动可产生复合运动,即在沿纵轴和飞行方向上发生运动。相反地,简单运动(偏航或俯仰)是非复合运动。偏航可以与俯仰联合,产生倾斜转弯或滚动效果。

  飞行摇杆

  向前或向后移动飞行摇杆,即调节飞机的平衡器,可改变机头的仰俯角。将摇杆向后拉,即利用后摇杆可使机头升高,将摇杆向前推,即使用前摇杆,可使机头下降。将摇杆向左右移动,即使用侧向摇杆,可控制飞机的副翼。例如,摇杆向左移,飞机向左滚动。摇杆向右移,飞机向右滚动。

  方向舵脚踏板

  方向舵和脚踏板可移动飞机的舵,控制飞机偏航。右舵飞机机头向右偏,左舵飞机机头向左偏。航速高于1马赫时,F15E战机的舵锁定。这意味着,航速高于1马赫时,你踏不动舵。舵锁定是为飞机控制时提供的一个保险。

  利用舵也可以做滚动,此时,飞机向舵给的方向滚动。舵主要用于射击瞄准和自旋螺状态的恢复。你可以用舵脚踏板或通过键盘敲RUDDER—LEFT(“,”键)或RUDDER—RIGHT(“.”键)来控制舵。

  油门

  油门控制引擎推力输出。油门向后拉降低引擎输出,油门向前推增大引擎输出。不用补燃器时引擎的最大输出称为军用功率。补燃器通过将原燃料泵人排气管中再点燃它,来增加引擎的输出。推力的增大幅度是相当大的,但是燃料的消耗也非常快的。

  在游戏中你可以用油门装置控制油门的阀位(如下所述),你也可以用相应的键盘输入来控制推力。

  油门的阀位 效果,键盘操作完全移向前方 节流器增至最大/与补燃器连接THROTTLE—AB”\”向前移动大部分 节流器增至军用功率 THROTTLE—MIL”Shift“十”="稍稍移向前 节流器增大 THROTTLE—UP”=0●稍稍移向后 节流器减小 THR0订LE—DOWN”—”完全移向后方 节流器调到飞行空转 THR01TLE—IDLE”Shift”十”="在平视显示器左下方显示当前节流器读数。主要通用符号”。

  飞行特性

  飞行特性反映飞机的稳定性和机动能力。飞机的形状、重量、外补给品和机内飞行控制系统决定了它在特定飞行包线中的飞行特性。当飞机的重心、升力、速度和总动量变化时,飞行特性也可能变化。在30000英尺高度以2马赫速度飞行的满负载飞机的飞行特性与轻负载飞机不同。

  转弯特性

  转弯特性是飞机在飞行中改变方向的能力,转弯特性经常可当作它的机动能力。转弯时飞机受到的G倍数的力通常表示了飞机转弯的难易程度。可以用两种方法(瞬时和持续特性)来描述飞机的最大转弯特性。在转弯时所感觉到的加速度为负荷系数。

  负荷系数。它是转弯时所产生的离心加速度的分力、转弯使飞机的加速度增大,再加上G力,这就是负荷系数。航速越高,转弯时的负荷系数越大。

  瞬时转弯能力。可以认为是飞机在某一瞬时最好的转弯能力。随着航速和飞行高度变化,瞬时转弯能力也变化。飞机所产生的升力大小直接与瞬时转弯能力有关。

  Vn图用图形描述了负荷系数与航速的关系。在0G线以上飞机被正G力所拉,在0G线以以下飞机受负G力所拉。在不同航速和负荷系数时的升力极限在图中也表示出来了。

  持续持续能力。在持续转弯时,飞机在一段时间内,保持特定的转弯速度和转弯半径。为了保持当前的升力和高度,负荷系数至少为1。

  高负荷系数可改善飞机的转弯特性,但阻力增大。飞机总的转弯特性决定于它的推力/重量比和升力大小。

  用低航速持续转弯较佳,通常,航速越低(到达某一航速),转弯动作可能越快。这就是老飞行员相信的“慢下来,可以快到达”口头禅。

  转弯速率和转弯半径

  转弯特性用转弯速率和转弯半径来度量。飞机每秒钟能转弯的度数为转弯速率。航速越高,倾斜角越小,飞机的转弯速率也越小。飞机完成转弯所需半径长度为转弯半径。转弯半径随航速增大和向外倾斜角度减小而增大。高转弯速率和小转弯半径可以得到最好的转弯特性。攻角影响转弯特性。

  在转弯最急时攻角接近30个单位,但不能超过此值。在最佳转变时(尽快转弯),其目的是牺牲转弯半径节省总冲量,此时的攻用较小,一般为16—22个单位。

  转弯速度

  在给定高度上,无结构故障转弯时产生最大升力所对应的航速称为转弯速度。转弯速度给出最好的转弯特性,即在转弯半径尽可能小的情况下,转弯速率尽可能高。在转弯速度时,飞机具有最好的持续转弯特性。

  转弯速度表示如Vn图中。值得注意的是,转弯速度是在飞机以在结构极限范围内能提供最大升力所对应的航速时产生的。

  自动控制系统

  由于飞机的形状、重量和结构度不同,所以每架飞机有各自的操作性能,F—15E飞机也不例外。Strike Eagle飞机有几个帮助你操作飞机的系统。

  第一个是控制增强系统(CAS),其目的是使作用于位于飞行包线内正常飞行的飞机上的G力稳定。该系统可以根据飞行条件的不同,自动调节飞机原来的俯仰、滚动和偏航输入。如CAS正确操作,你就可以在飞行中使飞行摇杆上的力和G力一定,而不管航速或负荷的变化。

  F—15E飞机上使用的另一个系统是俯仰微调补偿器(PTC),它可自动微调飞机的俯仰角(微调过程借助飞机上的计算机自动微调,保持稳定的1G飞行)。

  在高马赫数和高攻角时飞机的操作不同,飞行控制很容易过补偿。自动飞行控制系统(AFCS)通过调节你所给的每个控制输入来弥合它们之间的差距,所以航速和攻角变化的反效应最小。这样可以促使StrikeEagle飞机进入飞包线中。

  AFCS可调节武器和燃料负荷的不平衡和弥补一个引擎的损坏。在飞机降落时也可做一定的调节。但是此时如果攻角太大(超过30个单位),可能会产生不希望的偏航。
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