1.4.1 俯仰與動力的關系
通過『圖 2-7』我們可以看出,在控制飛行軌跡和空速時,俯仰姿態與動力之間的關系。為了保持升力不變,在速度減少的圖 2-7迎角和升力之間的關系時候,航空器仰角必須增大。飛行員通過控制升降舵來改變俯仰姿態及迎角大小。當向后的拉桿力作用到升降舵控制桿上時,尾部下沉同時機頭上揚,從而增大了機翼的迎角和升力。在大多數情況下,升降舵會對尾部產生一個向下的壓力,這個壓力來自于航空器的速度產生的能量。當重心靠近航空器后部時,升降舵向下的力會減小。這會導致用于產生向下的力的能量減小,而用于航空器性能的能量增加。
推力是通過油門來控制的,其作用是獲得或保持所需的空速。控制航空器飛行軌跡的最精確的方式是在控制俯仰的同時使用動力(推力)來控制空速。改變航空器俯仰時,為了保持升力不變,需要同時改變動力。
如果飛行員想讓航空器在高度不變的情況下加速,推力必須增加以克服阻力。隨著航空器速度的增加,升力也開始增加。為了防止高度增加,俯仰姿態必須要減小,以減小仰角,保持高度。保持高度不變減速時,必須減小推力,使其小于阻力。隨著速度的減小,升力隨之減小。為了防止掉高度,俯仰姿態必須增大,通過增大迎角來保持高度不變。
1.5阻力曲線
當誘導阻力和廢阻力繪制在同一個曲線圖中時,作用在航空器的總阻力以 “阻力曲線 ”的形式出現。『圖 2-8』中的 A曲線圖顯示了一條基于推力和阻力的曲線,主要適用于噴氣式航空器。『圖 2-8』的 B曲線圖則基于功率和阻力,主要適用于螺旋槳驅動的航空器。本章重點關注螺旋槳驅動的航空器的功率和阻力曲線圖。
理解阻力曲線有助于充分理解各類性能參數和航空器的各種限制。如果要保持一個不變的空速,功率必須剛好等于阻力。因此該曲線既可以是阻力曲線,也可以是所需功率的曲線。所需功率曲線表征了為了保持勻速平飛,克服阻力所需功率的大小。活塞式發動機螺旋槳的最大效率為 80-88%。隨著空速的增加,螺旋槳效率會逐漸提高,直至達到最高效率為止。此點之后,空速的繼續增加將會導致螺旋槳效率降低。能產生 160馬力的發動機實際上只有 80%的馬力能夠轉換為可用馬力,即大約 128馬力。剩下的能量將會損失掉。這就是推力和可用功率曲線隨速度變化的規律。
圖 2-8所需推力和功率曲線
1.5.1 操縱區
從阻力曲線也可以看出有兩個操縱區:正操縱區和反操縱區。術語“操縱區 ”代表了所需功率和速度之間的關系。“操縱”是指飛行員為了達到或保持某一期望的速度,以功率或推力的形式對航空器進行的控制。
“正操縱區”內,要加速就必須要增加功率。這個區域范圍內的速度都比最小阻力點的速度大,該區域的操縱特性主要受廢阻力的影響。在 “反操縱
圖 2-9操縱區
區”內,增加功率會造成速度的減小。該區域位于速度小于最小阻力點(所需推力曲線內 L/DMAX 對應的速度,『圖 2-8』)的范圍內,該區域的操縱特性主要受誘導阻力的影響。『圖 2-9』表明了同一個功率設定有可能對應兩個速度:點 1速度和點 2速度。這是因為在點 1處誘導阻力大而廢阻力小;在點 2處則是廢阻力大,誘導阻力小。
1.5.1.1 操縱特性
絕大多數的飛行都是在正操縱區內進行:例如,巡航、爬升和機動飛行。反操縱區可能會在航空器速度較低的起飛或著陸階段出現。不過對于大多數通用飛機來說,這個區域是非常小的,低于正常進近速度。
在正操縱區內飛行的特點是航空器自身有相對較強的保持配平速度(使用配平完全消除桿力之后的速度)的趨勢;在反操縱區內飛行的特點則是航空器保持配平速度的趨勢較弱。事實上,在反操縱區域內,航空器很可能沒有任何保持配平速度的趨勢。正因為如此,在反操縱區內低速階段飛行時,飛行員必須十分注意對速度進行正確控制。
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