亚太防务吧 关注:1,864贴子:10,016
  • 22回复贴,共1

【科普】关于失速和风切变

只看楼主收藏回复

2013年4月29日,一架货运型波音747飞机,在阿富汗美军基地起飞后坠毁,从飞机坠毁过程的视频看,这是一起失速引发的起飞阶段飞行事故,联想到近年来频繁发生的战斗机失速事故,人们似乎容易产生这样一个疑惑:我们对失速的了解到底有多少,失速的理论和技术问题真正解决了吗?

波音747在爬升中失速,然后就一头栽向地面

起飞后不久,当飞机刚刚爬升到1200英尺(370米)空中时,机组人员接到报告,货舱内停放着的五辆重型军用车从固定位置脱落掉落到飞机尾部,造成飞机重心后移,并失速坠毁,机上7名机组人员全部遇难
  谈到失速,还要从人类的早期航空实践说起。在上世纪20年代之前,人类还处于飞行的蹒跚学步阶段,那时,由于飞机技术的落后和人们对飞行知识的缺失,失速所引发的飞行事故司空见惯的,“失速”这种伴随飞行而来的“死亡梦魇”,成为阻碍飞行事业发展的“技术之谜”。随着大工业的蓬勃兴起,航空制造业由早期的作坊式经营演化成大工业的生产模式,在前苏联、欧洲和美国,航空制造公司纷纷成立,并迅速发展成为具有巨大生产能力的大型航空制造企业。高技术与规模生产,飞行实践的不断拓展深化提供了条件,现实的需求驱使人们对飞行进行深入的研究,而如何破解失速之谜就是一个重要的研究方向。
  通过研究人们发现,导致失速的真正原因并不是升力的不足,而是迎角的增加,由迎角超过失速迎角后所引发的飞机失稳,才是发生飞行事故的真正原因。通过研究人们还发现,由于飞机的不同和飞行状态的差异,飞机的失速呈现出不同的机理和形态。弄清楚了飞机失速的原因,就容易找出预防和处置失速的方法,针对机头失速、机翼失速和偏航失速等不同的失速现象,采用推杆、蹬舵等方法可以有效地改出失速从而避免事故的发生。

导致失速的真正原因并不是升力的不足,而是迎角的增加,由迎角超过失速迎角后所引发的飞机失稳
  上世纪40年代德国人发明了喷气发动机并运用于战斗机,人类航空进入了喷气时代,通过驾驶巨大动力的高速喷气战机,人们发现了现代战机与传统活塞式飞机不同的失速特点,从而推动了失速理论的研究,到上世纪50年代,关于失速的理论发展到了成熟阶段。
  人们了解了失速的相关理论,但在操作层面要对失速进行有效的应对,却是比理论研究本身要复杂得多的问题。这涉及到失速的环境、失速的条件、飞机的状态、可供处置的时间窗口等等,由于真实飞行条件的相对复杂性,飞行员要做出相对正确的应对是一件非常困难的事情。
  上世纪70年代,随着先进飞行控制技术的引入,如何在技术上对失速进行防范和自动改出,成为飞机技术研发的一个重点。迎角监控、迎角限制、反尾旋(螺旋)控制技术的出现,使飞行控制技术进入到“无忧虑”操控的先进水平。然而,飞行控制技术的发展,并不能一劳永逸地解决失速问题,飞行毕竟不是飞行器独立的活动,环境的因素、人的因素依然是影响飞行安全的最关键因素,因此,如何适应环境的复杂性,应对突发风险的复杂多变,依然需要人的智慧和能力。

倒飞尾旋中的飞机


1楼2015-05-11 18:10回复
    结束语
      飞行的风险毕竟是不以人们的意志为转移的,对于失速理论的研究和应对技术的提高,依然无法彻底避免失速事故的发生。从这个意义上讲,我们对于失速理论的研究,对失速应对技术的探索永无止境。


    6楼2015-05-11 18:11
    回复
      再说下风切变
      风切变的定义(low level wind shear):离地约600m高度以下风的水平或垂直切变现象。
      风矢量(风向、风速)在空中水平和(或)垂直距离上的变化。对飞机和着陆安全威胁最大的是低空风切变,即发生在着陆进场或起飞爬升阶段的风切变。它不仅能使飞机航迹偏离,而且可能使飞机失去稳定。如果驾驶员判断失误和处置不当,则常会产生严重后果。世界上曾因此发生多起机毁人亡的。风切变还严重影响火箭飞行的稳定性,火箭设计和发射时的环境限制条件包括风切变。风切变主要由锋面(冷暖空气的交界面)、逆温层、雷、复杂地形地物和地面摩擦效应等因素引起。 在风切变中还分为顺风切变,逆风切变,垂直风切变,侧风风切变。
      如图6.17所示,飞机遭遇风切变,速度减小,导致升力减小,升力的损失导致下降率增大。速度减小,飞机产生自然低头趋势,造成进一步的高度损失。飞行员没有及时使用增加俯仰的技术,导致飞机触地。

      图6.17 风切变对进近时下滑道的影响
      产生风切变的天气背景
      1 强对流天气,通常指的是雷暴,积雨云等天气。尤其是在雷暴云体中的强烈下降气流区和积雨云的前缘阵风锋区更加严重。对于特别强的下降气流称为微下冲气流,对飞行的危害最大。
      2 锋面天气无论是冷锋、暖锋或锢囚锋均可产生低空风切变。不过其强度和区域范围不尽相同。这种天气的风切变多以水平风的水平和垂直切变为主(但锋面雷暴天气除外)。一般来说其危害程度不如强对流天气的风切变。
      3 辐射逆温型的低空急流天气。秋冬季睛空的夜间,由于强烈的地面辐射降温而形成低空逆温层的存在,该逆温层上面有动量堆集,风速较大形成急流,而逆温层下面风速较小,近地面往往是静风,故有逆温风切变产生。该类风切变强度通常更小些,但它容易被人忽视,一旦遭遇若处置不当也会发生危险。
      4地理、环境因素引起的风切变。这里的地理、环境因素主要是指山地地形、水陆界面、高大建筑物、成片树林与其它自然的和人为的因素。这些因素也能引起风切变现象。其风切变状况与当时的盛行风状况(方向和大小)有关,也与山地地形的大小、复杂程度,迎风背风位置,水面的大小和机场离水面的距离,建筑物的大小、外形等有关。一般山地高差大,水域面积大、建筑物高大,不仅容易产生风切变,而且其强度也较大。
      ________________________________________
      ________________分割线___________________
      ________________________________________
      低空风切变对飞行的影响最主要的是在飞机起飞和进场着陆阶段。同时,它具有时间短,尺度小,强度大的特点,并且探测难,预报难,很不容易解决。低空风切变对飞行的影响很是复杂,会使空速,迎角,飞机升降率和飞机的高度发生变化,并且伴随着上仰下附,左右摇摆。顺风风切变会使空速减小,逆风风切变会使空速增加,侧风风切变会使飞机产生侧滑和倾斜,垂直风切变会使飞机迎角变化,从而使飞机的升力,阻力。过载和飞行轨迹,飞机姿态发生变化。
      图6.16为一起典型的进近时风切变事故。飞机处于位置1时,进近正常;位置2时五边上的下冲气流和顺风不断增强;位置3时飞机损失速度,飞行轨迹低于下滑道;位置4为飞机在跑道入口前触地。

      图6.16 进近过程遭遇风切变
      由于低空风切变对飞行安全的影响及危害较大,所以及时正确的判断出低空风切变的存在,强度类型,是减轻损害的关键。
      最直观的判断方法是靠目视,一旦出现风切变,会有可见的征兆。更准确的判断则要靠座舱中各仪表的变化来判断。空速表是最灵敏的仪表之一,当飞机遭遇风切变时空速表的指示会发生剧烈的变化。一旦出现这种异常指示,即应该警惕风切变的危害。美国的波音公司规定,当空速指示值突然改变28~37KM/H,就应该终止起飞和进近。
      高度表也能判断风切变,当飞机按照正常的程序进场时,如若大幅度偏离正常指示下滑道时,应及时拉杆。
      升降速率表的反应也颇为明显,当下降率明显增加时。尤其是在短时间内改变500ft/min时,就视为遇到强烈的风切变,最好采取复飞等措施。


      7楼2015-05-11 18:11
      回复
        我带走了啊


        来自Android客户端8楼2015-05-11 19:49
        收起回复
          吧走吧


          来自Android客户端9楼2015-05-11 22:56
          回复