飞行空气动力学

内容发布更新时间 : 2025/7/23 4:54:13星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

在VG图上还有重要的另外两点。第一,是正极限载荷因子和最大正升力线的交点。这点是空气动力学地达到极限载荷因子的最低空速。任何超过此点的空速将会产生能够损坏飞机的足够强的升力;任何低于此点的空速产生的正升力都不足以导致飞机的过载损坏。这个速度的一般术语叫“机动速度”,原因是亚音速空气动力学的考虑能够预知这种条件下的最小可用转弯半径。机动速度是个有用的参考点,因为飞机低于这个速度飞行时不会产生破坏性的正的飞行载荷。在机动速度以下,机动和驟风的任何结合都不会产生机翼过载的破坏。

下一个是负极限载荷因子和最大负升力线的交点。任何大于这点的空速,将会产生足以损坏飞机的负升力;任何低于此点的空速产生的负升力都不足以导致飞机的过载损坏。

极限空速(红线速度)是飞机的设计参考点,这张图的飞机受限于225mph。如果飞机要超过这个极限速度,很多现象会导致结构化损坏和结构化故障。 因此,飞机在飞行时是受限于一套速度和不超过极限速度的载荷因子组合,也不能超过极限载荷因子,也不能超出最大升力性能。飞机必须在这个包络线内运行,这样才能够避免结构化损坏,以确保飞机达到预期的使用期限。飞行员必须把VG图看作是安全运行条件下的空速和载荷因子的允许组合。任何处于结构包络线之外的机动或者驟风将会导致飞机的结构损坏,它将有效的缩短飞机的使用期限。

重量和平衡

飞行员经常把飞机的重量和配平数据看作是只对工程师,调度员,或者定期/非定期航空运输管理者重要的信息。准着这个思路,可以推理飞机在认证程序中被称重,无论设备的变化或者维修,这个数据是不确定的。进一步的,这个信息被错误的简化为一个行之有效的程序或者叫“拇指规则”,例如“如果我有三位乘客,我只可以装载100加仑的燃油,4位乘客的话,那么就只能装载70加仑的燃油。”

不可否认的是,这个拇指规则在大多数场合是适当的,但是就如这个标题“重量和平衡”暗示的,不只要考虑飞机的重量,还要考虑它的重心(CG)的位置。重心的重要性在稳定性,可控性和性能方面的讨论中应该已经很明显。如果所有飞行员理解和认识到重心对飞机的影响,那么就可以从记录中去掉一种类型的事故:“事故的主要原因-飞机的重心超出后面的极限位置和不平衡的载荷分布导致飞机呈不稳定性。飞行员在起飞时失控导致飞机坠毁。”

当深入思考的时候,业经证明的飞机的原因是如此的明显。例如,对飞行员来说如果没有承载全部定额乘员,那么就可以承载额外的燃油来延长航程。此外,禁止承运行李也是不切实际的,只有在处于旋转时它的重量才会对飞机飞行特性产生相反的效果。飞机有重量和配平限制的两个基本原因:

1. 由于重量对飞机的主要结构和它的飞行特性有影响

2. 由于这个重量的位置也对飞行特性有影响,特别是在失速和旋转改出和稳定性中。

重量对飞行性能的影响

一架飞机的起飞/爬升和着陆性能是根据它的最大允许起飞和着陆重量来确定的。较重的总重量会导致较长的起飞滑跑和较慢的爬升,着地速度越快,着陆滑行就越长。即使很小的过载也会使得飞机不能越过障碍物,而这个障碍物在良好的条件下起飞时根本不用认真的考虑。

过载对性能的有害影响不限于起飞和着陆时的直接危险。过载对所有爬升和巡航性能都有相反的影响,它将导致爬升时的过热,发动机部件的附加磨损,燃油消耗的增加,巡航速度变慢,还缩短了最大航程。

现代飞机制造商为制造的每一架飞机提供重量和平衡数据。通常这个信息可以在FAA批准的飞机飞行手册或者飞行员操作手册(AFM/POH)中找到。随着这些年飞机设计和制造技术的进步,已经开发出为确定重量和配平数据的“易读图表”。这些飞机增加的性能和负荷能力要求严格的遵守制造商制定的操作限制。对建议的任何偏差都会导致结构损坏或者甚至是飞机结构的完全失效。即使一架飞机的载荷处于最大重量限制之内,重量的分布也必须使重心处于限制范围以内。前面对航空动力学和载荷因子的简单学习说明了这个预防措施的原因。后面的讨论重量和配平条件重要性的几个原因提供一些背景信息,这些条件对飞

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