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飞行员航空知识手册 航空知识手册全集

时间:2011-04-08 11:31来源:网络 作者:航空 点击:

飞机旋转的螺旋桨是一个很好的陀螺装置,这样它也有类似属性。任何时刻施加一个扰动螺旋桨旋转面的力,合成力位于旋转方向的前面90度位置,方向和施加的力是一样的,将导致一个俯仰运动或者偏航运动,或者两种运动的合成,具体依赖于力的作用点。
扭矩效应的这个因素总是和后三点式飞机有关系,也更明显,在尾轮抬起后的飞机起飞摇摆过程中最常发生。如图3-33。

俯仰角的变化和在螺旋桨飞机的旋转顶部施加一个力有相同的效应。合成力在垂直轴的90度位置发生作用,导致飞机向左的偏航运动。这个运动的程度取决于很多变量,其中之一是尾轮抬升后的急转。然而,当一个力作用到转动的螺旋桨的边缘的任何一点,进动或者陀螺效应总会发生;合成力将仍然是在旋转方向上偏离作用点90度的位置。根据力的作用位置,会导致飞机左偏航或者右偏航,上仰或者俯冲,或者是俯仰和偏航的结合。
陀螺效应的结果可以这样说,任何绕垂直轴的偏航导致俯仰运动,任何绕横轴的俯仰导致偏航运动。
为纠正陀螺效应的影响,飞行员有必要适当的使用升降舵和方向舵来防止不必要的俯仰和偏航运动。
不对称载荷(P因子)
当飞机以大迎角飞行时,向下运动的桨叶受力比向上运动的桨叶大;这样推力中心就移动到了螺旋桨旋转面的右侧-导致绕垂直轴的向左偏航运动。那个解释是正确的,然而,要证明这种现象,必定产生每一个桨叶上的有效风向量问题,在考虑飞机迎角和每个桨叶的迎角双重因素时显得更为棘手。
这个不对称载荷是由合成速度引起的,合成速度是螺旋桨叶在它的旋转面内的速度和空气水平的通过螺旋桨旋转面的通过速度合成得来的。飞机以正的迎角飞行时,从后面看右侧或者下降运动的桨叶通过区域的合成速度比左侧向上运动的桨叶合成速度大。由于螺旋桨叶是一种翼面,增加的速度意味着升力增加。因此,向下运动的桨叶有更多的“升力”(相当于机翼的升力,这里对于螺旋桨就是螺旋桨产生的推力)趋向于把飞机头向左拉。
简而言之,当飞机以大迎角飞行时,向下运动的桨叶有更大的合成速度;因此比向上运动的桨叶产生了更多的推力。如图3-34.如果螺旋桨轴是垂直于地面安装的话(就像直升机)这会更容易看到。

如果根本就没有空气运动,除由螺旋桨本身产生的风之外,每个桨叶的相同部分应该由相同的速度。但是,当空气水平地通过这个垂直安装的螺旋桨时,朝气流前进的桨叶会比背离气流运动的桨叶有更大的空速(桨叶相对空气的速度)。这样,朝向水平气流旋转的桨叶将产生更多升力,或者推力,把推力中心朝那些桨叶方向移动。设想旋转垂直安装轴的螺旋桨来使降低相对气流的角度(就像在飞机上)。这个不平衡的推力然后成比例的变小,直到达到零,这时螺旋桨轴恰好相对移动的空气是水平的。
扭矩效应四因素中的每一个数值都随飞行状态变化而变化。在飞行的一个阶段,这些因素中的一个可能比其他的更突出;反之,在另一阶段可能另外的因素更为主要,这些值之间的关系会随不同飞机而变化,依赖于机身,引擎和螺旋桨组合以及其他设计特征。
为在所有飞行条件下保持飞机的正确控制,飞行员必须应用必要的飞行控制来补偿这些变化的值。
载荷因子
前面的部分只简要的考虑了一些飞行原理的实际要点。要成为一个飞行员,飞行动力科学方面的详细技术课程是不必要的。但是,就对乘客的安全负责来说,胜任的飞行员必须有基础牢固的飞机受力概念,有利的使用这些力,以及特定飞机的操作限制。任何施加在飞机上使飞机从直线飞行偏斜的力都会在结构上产生一个应力;这个力的大小用术语叫“载荷因子”。
载荷因子是飞行时的作用于飞机的全部负荷和飞机总重量之比值。例如,载荷因子3意思是作用于飞机结构上的全部载荷是飞机总重量的三倍。载荷因子通常表达为术语”G”,也就是说载荷因子3可以说成3G,或者载荷因子4可以说成4G.。

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