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机动飞行航空航天

2018-12-06 20:19:21

机动飞行航空航天 ——

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飞行状态(速度、高度和飞行方向)随时间变化的飞行动作,又称机动。单位时间内改变飞行状态的能力称机动性。飞行状态改变的范围越大,改变状态所需的时间越短,飞机的机动性就越好。这是评价军用飞机性能优劣的主要指标之一。从飞机运动轨迹看,可分为在铅垂面内、水平面内和三维空间的机动飞行。飞机作曲线机动飞行时需要有向心力。若航迹弯曲向上或在水平面内弯曲向左或向右,升力应大于飞机重力。通常把机动飞行时飞机升力与飞机重力的比值称为法向过载。机动性能高的飞机能承受较大的过载。航迹弯曲向下时,法向过载小于1。 铅垂面内的机动飞行 典型的机动飞行动作有:平飞加(减)速、俯冲、跃升、筋斗。 平飞加(减)速 反映飞机改变水平飞行速度的能力。平飞时如果发动机推力大于飞机阻力,就使飞机加速;反之就使飞机减速。为了缩短加速时间,必须加大油门或使用发动机加力装置(或使用火箭加速器)。为了缩短减速时间常关小油门,并打开减速板,或采用反推力装置。 俯冲 飞机将位能转化为动能、迅速降低高度、增大速度的机动飞行,作战飞机常借以提高轰炸和射击的准确度。俯冲过程分为进入、直线和改出俯冲三个阶段(图1)。在实际飞行中,为尽快进入俯冲,通常是飞机先绕纵轴滚转或边转弯边进入俯冲,进入段的高度损失不大。在急剧俯冲时,为了防止速度增加过多和超过相应高度的允许速度,必须减小发动机推力,有时须放下减速板。改出俯冲后的高度不应低于规定的安全高度。为了减小高度损失,驾驶员可在不造成飞机抖振的条件下尽量后拉驾驶杆,增大向心力,即增大过载。但过载不应超过驾驶员的生理忍耐能力和飞机结构的强度(驾驶员穿抗荷服或采用特殊的座椅设计可以提高承受过载的能力)。 跃升 飞机将动能转化为位能、迅速增加高度的一种作战用的机动飞行。在给定初始高度和速度的情况下,飞机所能获得的高度增量越大,完成跃升所需的时间越短,跃升性能越好。跃升的航迹与俯冲相反。跃升轨迹也可分为进入、直线和改出三个阶段。跃升时通常用发动机的大推力状态(使用发动机加力装置或火箭加速器),以便限度地爬升并保持足够的飞行速度。飞机进入跃升时的速度越大,跃升终了时的速度越小,跃升高度就越高。但跃升终了速度不能过低,以免发生失速或失去操纵等危险。 筋斗 飞机在铅垂平面内作轨迹近似椭圆、航迹方向改变360°的机动飞行(图2)。筋斗大致由跃升、倒飞、俯冲等基本动作组成,是驾驶员基本训练的科目之一,也是用来衡量飞机机动性的一种指标。完成一个筋斗所需的时间越短,机动性越好。要实现筋斗飞行,必须加大油门使飞机加速到具有足够大的速度和拉驾驶杆使飞机产生足够大的过载,以便产生足够大的向心力。 水平面内的机动飞行 典型的机动飞行动作是盘旋,即飞机连续转弯不小于 360°的飞行。分定常和非定常盘旋两种。飞机作定常盘旋时,运动参数,如飞行速度、高度、迎角、滚转角和侧滑角等都不随时间而改变。无侧滑的定常盘旋称为正常盘旋。正常盘旋常用来衡量飞机的方向机动性。盘旋一周所需的时间越短,盘旋半径越小,方向机动性就越好。非定常盘旋时,速度、滚转角等都随时间而变,又称加力盘旋。 飞机开始正常盘旋时,必须先偏转副翼,使飞机向一侧滚转,于是升力在水平方向的侧向分量形成飞机转弯的向心力(图3 )。为了在盘旋时不产生侧滑,须同时相应地偏转方向舵。飞机滚转角越大,向心力也越大,在同样的飞行速度下,盘旋半径和盘旋时间就越小。但这时升力在铅垂平面内的分量将减小。为了平衡重力就需要偏转升降舵,加大迎角以增大升力,这就受到飞机抖振和失速的限制,同时过载也将增加,这又受到驾驶员生理条件和结构强度的限制。迎角增大使阻力也增大,需要加大油门来增加发动机推力,这又受到发动机可用推力的限制。飞机处于这三种限制条件之一的盘旋状态称为极限盘旋状态,所对应的盘旋性能称为极限盘旋性能。 随着高速飞机的发展,飞机盘旋性能逐步恶化。次世界大战时期的飞机盘旋半径为数十米,第二次世界大战时期为数百米,80年代高速飞机达到数千米。 空间机动飞行 同时改变飞行速度、高度和方向的飞行,适用于空战。常见的有斜筋斗、战斗转弯、横滚、战斗半滚等。 斜筋斗 在与水平面成一角度的斜平面上的筋斗。实际上是把盘旋和筋斗结合起来的空间机动飞行动作(图4)。 战斗转弯 同时改变飞行方向和增加飞行高度的机动飞行(图5 )。空战中为了夺取高度优势和占据有利方位,常用这种机动飞行动作。除了采用典型的操纵滚转角的方法外,为了缩短机动时间还可采用斜筋斗方法进行战斗转弯。 横滚 飞机绕机体纵轴滚转的机动飞行动作。这时,基本保持原运动方向,高度改变很小。按滚转角大小可以分为半滚(滚转180°,然后转入其他动作)、全滚(滚转360°)和连续横滚。按滚转角速度可分为急横滚(完成横滚时间短)和慢横滚(完成横滚时间长)。 战斗半滚 又称半筋斗反转。飞机先作筋斗动作,但在到达顶点时筋斗停止,并作半滚而转入正常飞行。它可以使飞机掉转航向并获得较大的高度增量(图6 )。

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