地面效应

#地面效应#1定义

在起飞和着陆期间，当飞机非常接近地面时，地面改变了飞机周围的气流流谱，使翼尖涡旋、上下洗气流减弱，从而引起飞机气动性能的变化，这种现象称之为地面效应。在飞行中，地面效应的最直观感受是在飞机接地之前，飞机突然会有不再继续下降接地反而平飘的趋势，这主要是由于飞机机翼和着陆平面之间受阻的空气导致，相当于在飞机和着陆道面之间存在一个“气垫”。这种效应就是我们感知到的地面效应。当飞机离接地面还有一定高度的时候，由于机翼周围垂直方向上的下洗气流被着陆面所阻滞，导致飞机的上洗气流、下洗气流以及翼尖涡旋发生改变，也就是说，地面效应的本质是由于飞机着陆的道面/水面对飞机气流的干涉产生的。尽管机尾和机身的气动特性都会由于地面效应产生变化，但是随着飞机离接地面越接近，地面效应对机翼的气动特性的影响变得越来越大。2地面效应影响的多个因素

当飞机处于地面效应时，由于诱导阻力减小，所以飞机用更小的迎角AOA就可以产生相同的升力。所以当飞机保持恒定的迎角AOA时，飞机的升力系数CL就会增加。地面效应还会改变所需推力和速度之间的关系。因为在低速时，诱导阻力占据主导地位，所以诱导阻力减小导致飞机所需的推力相应减小。由于地面效应导致飞机的气动特性发生变化，所以静压装置探测到的压力增加，产生偏小的空速和高速指示，因此飞机的指示的离地速度可能小于所需的离地速度。当地面效应最强时，飞机的高度要非常接近地面。一个非常直接的变化就是在相同升力系数CL的情况下，诱导阻力和飞机机翼离地高度的变化关系，如下表：飞机机翼离地高度诱导阻力减小的百分比翼展长1.4%四分之一翼展长23.5%十分之一翼展长47.6%从上表可以看出，诱导阻力的显著减小发生在飞机非常接近接地面的时候。因此地面效应在很低的高度时会表现得特别明显，尤其是在飞机马上离地或者飞机快要接地的时候。3地面效应对起飞、降落的影响

相比着陆而言，在起飞阶段，地面效应同样扮演着重要角色。飞机在起飞过程中离开地面效应时发生的情形恰如飞机在着陆进入地面效应时的翻版。当飞机离开地面效应会发生：·为了维持相同的升力系数CL需要更大的迎角AOA·诱导阻力增加以及所需的推力增加·飞机稳定性降低以及飞机抬头力矩发生变化·静压探测到的压力变小以及指示空速增加在起飞和降落时务必考虑地面效应带来的影响。如果飞行员在起飞阶段不能够很好的理解地面效应带来的影响，那么就可能会发生比较危险的情况，因为飞机没有达到所需的起飞速度。因为诱导阻力减小，飞机可能表现为在远低于推荐的抬轮速度时就可以离地。当飞机速度不足的情况下离开地面效应，诱导阻力的增加可能使得初始爬升性能受到严重影响。在极端条件下，比如飞机大重量，高高度以及高温条件，在飞机速度不足的情况下起飞，一旦飞机离地，可能飞机能量不足以支持飞机脱离地面效应，在这种情况下，飞机可能一开始离地了，但是随之栽回跑道上。飞行员不应该尝试飞机在速度不足的情况下离地。厂商提供的推荐起飞速度考虑了足够的起飞后爬升的性能要求。另外重要的一点是，在飞行员收起起落架之前务必确保飞机已经建立正常爬升，只有当飞机建立正上升并且到达一个安全高度时才可以操作起落架及襟缝翼。在飞机的降落阶段，如果飞机保持恒定的迎角进入地面效应，由于诱导阻力的减小，飞机的升力系数CL就会增加，并且飞机所需的推力减小，两者综合导致飞机产生“平飘”。当飞机接近接地点的时候，由于飞机的离地距离已经小于翼展长度，此时地面效应很强。在最近进近着陆阶段，飞行员必须及时收回油门，以抵消地面效应带来的升力增加，否则飞机有高于下滑剖面的趋势。4补充

还要补充一点，尽管所有的飞机都受到地面效应的影响，但是下单翼飞机更明显，因为其机翼更接近地面。参考资料：[1]Pilot Handbook of Aeronautical Knowledge,Chapter5 Aerodynamics of Flight,Ground Effect[2]《飞行员航空理论教程》上册（第二版）