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究竟,什么才是“客机低空杀手”————失速?

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失速,一直随着民航业走到了今天。从莱特兄弟发明飞机以来,失速这个问题一直困扰着航空业者们。

很多空难都是由于失速引起,这些在介绍部分慢慢地讲。

但今天讲的,还有一点。我个人认为,大家想听的失速绝对不是简简单单的攻角上升这么简单,所以,今天就把整个“丢失升力”都给讲一下。个人讲的太复杂,大家也未必懂(我也未必懂),所以,今天就用最简单的语言来表述一下。

1

驾驶舱的警报

在驾驶舱的一系列警报中,一定能看到一个独立的警报:stall,失速。

在有些机型上(比如冲-8-Q-400)中,失速警报的大小比主警报(Master warning)还要明显。

这就体现出来了失速的致命性。

按照通俗易懂的话来说,失速,相当于“失去升力”

一架客机之所以能飞上天,是因为机翼的构造。机翼上部距离长,流速快,压强小,下部距离短,流速慢,压强大。上下流速差直接导致了上下压力差,合力使得客机拥有升力F1,F1大于重力G,飞机才能飞起来。

机翼构型

飞机升空原理图

而随着速度的下降,机翼上下表面的压力差也下降,合力(升力)F1下降,当F1小于重力G的时候,客机失速。(在攻角a保持不变的情况下)

而在低空失速,往往意味着自由落体,此时没有足够的高度来恢复速度,就会坠毁。土耳其航空1591正是如此。

而失速的原因不单单是因为速度慢,而还有其他的几种。

示意图

在上面的这张图里,a是客机的攻角,通俗来说就是上仰的角度。在a的角度增大的时候,通常会迎面的阻力大,引擎推力F1(本来因该和客机平行,为方便解释与地面平行)不变,速度v减小,升力F2减小,G不变,可能导致失速。

但如果a的值过大的话,那就是另外一个故事了。

当a的值继续增大,达到一定程度的话,那么气流就不会从机翼上面流过,导致上发压力骤然增大,下方压力不变,升力减小,极容易导致失速。

升力与抬升角度的关系

升力和攻角的关系大概如上图所示,到12度的时候,机翼的升力达到顶峰,随即慢慢减少。

对于以上这种攻角过大而引起的失速,我们可以象征性地将其理解为之为“平垂失速”

遇到这种情况时,飞机会自由落体式的下降,而机头则始终有攻角

法航447就是这样。由于副机长博南的错误操作,客机以5度的攻角和只有50节的地面速度拍向水面,最终坠毁。(感兴趣的我上一篇文章就是写的这个)

2

这种也能算做升力不足,但是就不算严格意义上的失速了。不归按照我们的标准,这个也可以算。

由于倾斜角(b)过大而引起的升力不足。

在这种情况下,b过大,机翼所产生的升力F3可以被理解为悲愤为垂直的升力F1和水平的力F2。此时由于F1小于重力G,即使F3大于G也会失去升力。

这种失去升力的坠毁方式是所有7000英尺以上的客机中空难最多的。

一些典型的空难,如美国航空191(明天会发文)

美国航空191

这种类型的失去升力的警报其实不是“stall-all”而是“bank angle-bank angle”。这样做的原因还是因为这不归于严格的“失速”范畴。

如果这算失速的话,可以被理解为“侧旋失速”

其实,还有一种失速形式

机翼污染(污染物多为冰,霜)

在这种情况的空气动力学非常的复杂,在被污染的机翼上,气流会被干扰,导致升力不足,最终坠毁。

值得注意的是,这种失速算做真正的失速,严格来说算做“aerodynamic stall”(空气动力学失速)而不是典型的“wings stall”(机翼失速)

在这种情况下,警报一般不会想起(失速警报是根据攻角传感器和空速管综合判断,而机翼污染的情况只能通过飞行员自行判断),极其有迷惑性。

如美鹰航空空难就是由于机翼结冰没有得到妥善的处理而导致的。

3

一般来说,防止失速的方法一共有两种:

1.增大推力

2.攻角向下

而这两种情况在低空都不能有效地解决。只增大推力速度慢,而低空又没有足够的时间来减小攻角。

高度就是速度。”

人们为了减小失速速度,也有方法:襟翼和前沿缝翼。(flaps and slats)

这两种装置可以增大上表面的面积,但是会带来阻力。这种设备一般在降落时候使用。

当然,人类的努力远不止有这些,不一一列举。

结尾

时间不早了,先说这么多吧。

人类航空业和失速的斗争还在继续。

人们有了电传,有了襟翼缝翼,有了警报和新的临界机翼。

而失速,也在随着人类的改变变得越来越少。

我们有了设备,有了新方法,有了新的体系,我们也就更加的安全,这,就是航空业的进步。”————鲍勃·本森,NTSB调查主任。

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