A320基础气动力10问

为什么要讲气动力?因为它既解释了飞行原理,又解释了飞行“包线”。不仅告诉我们飞机为什么会飞,还告诉我们为什么飞机只能飞这么高这么快/慢。从航校毕业,一上来就是大型机,一上来就谈对飞机的“管理”,很可能使我们忘记了原本非常重要的东西,忘记了飞行员的核心基本能力。大家有没有想过,为什么川航的英雄机长,在应急下降过程中喊“姿态、姿态”,而不是“速度”或“油门”?姿态的背后是什么呢?

让我们通过以下10个问题,一起来看看基础气动力在320机型上的应用。

1、“非标准大气”如何影响飞行?320运行中有哪些修正?

标准大气ISA(international standard atmosphere)是ICAO定义的国际标准大气条件,为静止的在海平面高度的压力为29.92毫米拱柱压力(1013百帕),温度15摄氏度基础上,压力和温度随高度规律变化的干空气。

但实际上的空气并不是“理想空气”,存在气压、温度、湿度偏差,这些偏差会导致实际飞行性能的降低,或者高度表指示与真实高度的偏差,所以必须进行相应修正才能获得准确的性能和气压高度表指示。

  • 气压偏差

  1. 性能修正。下图可通过QNH或QFE来获得准确的气压高度,以反映空气性能。

  2. 高度表修正

例如在海平面机场,若不进行气压修正始终以1013百帕为基准,那么每天飞的例如保持某仪表程序中900米的高度限制,虽然高度表指示是900米,但真实高度确是随当日实际气压变化而飞的高高低低。解决方法:拨正修正气压,把高度表的0点起始压力高度从1013调到当时的气压,以此气压为0点开始计算的高度便是准确高度。

  • 温度偏差

  1. 性能修正  如下图的ISA偏离温度曲线,修正性能。

  2. 高度的温度修正。下图为FCOM低温修正

2、320会发生飘摆(荷兰滚)吗?什么是阻尼?

FAC计算机的正常横滚功能包含荷兰滚阻尼功能(见FCOM对于FAC功能的说明),所以320飞机不会发生飘摆。

阻尼:DAMPER,作用是增加动稳定性,例如下图黄线所示,随着时间推移,摆幅逐渐减小。

3、320会发生螺旋吗?

不会发生螺旋。

  • 人工飞行:33度坡度以上,松侧杆,飞机自动回到33度,坡度不会增大以形成螺旋。若高速保护工作,飞机松杆后自动回到0度坡度,进一步避免形成螺旋。

  • 自动飞行:坡度最大30度。

4、失速是怎么回事?320上能看到迎角吗?

失速是迎角超过某个点以后升力开始减小的现象。失速本质上是以一个迎角问题,而不是一个直接的速度问题。

A320飞机不能直接看到迎角,但可以根据姿态与轨迹角度的关系间接得出。见下图

5、失速速度怎么变化,失速迎角怎么变化?

  • 失速速度的变化规律

  1. 重量:重量增大,需要更大的升力克服重力,所以失速速度增大。

  2. 坡度:坡度增大,需要更大的升力克服离心力,所以失速速度增大。

  3. 载荷:需要更大的升力产生加速度即G载荷,所以失速速度也会增大。例如猛带杆,可以在远大于正常失速速度的表速失速。

  • 失速迎角的变化规律

  1. 构型改变:失速迎角AOA随着最大升力系数CL变化而变化。襟翼、积冰使失速迎角减小,缝翼使失速迎角增大,减速板使用对失速迎角影响不明显。

b.马赫数增大,最大升力系数在更低的迎角达到,所以失速迎角随马赫数增大而减小。

6、为什么高度越高,速度带越窄?

  1. 高空限制飞机速度的主要是马赫数。而速度带的刻度标准是“表速”,飞机气压高度越高,相同的马赫数区间对应越小的表速区间。

  2. 在20000英尺以上,VLS会根据马赫效应修正,以保证0.2G的抖振余度。

  3. 在20000英尺以上,绿点速度每1000英尺增加1节。

7、什么是抖振?320会发生抖振吗?

抖振分为低速抖振(传统的失速)和高马赫数抖振(由于空气的压缩性导致的空气压力变化导致气流分离)。

320有可能在正常的速度区间内抖振,例如下图在52度坡度或1.7G的载荷时,在0.81马赫数抖振。所以警惕高空大坡度/大过载。

8、0.3的抖振余度什么意思?如何增大抖振余度?

对于给定的气压高度和重量,最大过载系数n与1G的差值就是抖振余度。例如A320推荐的最大高度保证0.3的抖振余度,意思就是确保飞机可用的最大升力为重力的1.3倍。

如下图所示,PA3>PA2>PA1,抖振余度逐渐减小,n=1时候对应气压高度最高(升限),抖振余度为0。所以增大抖振余度的方法就是下降高度!

提问:为什么高速保护激活后,最大坡度限制从67度变成40度?提示:40度对应的载荷。

9、320自动飞行对于气动力的保护有哪些?

  • 速度包线:

不会超速:最大的管理速度340/.80。最大的选择速度350/0.82。

不会失速:最小的选择速度VLS,且VLS会根据马赫数修正。

  • 飞行制导的模式转换

  • SRS功能:起飞/复飞/风切变

  • 能量包线:“SPEED”提示,推力的平台推力功能。

  • 升限:进展页的推荐最大高度显示

10、操纵法则上对于气动力的保护有哪些?

  • 避免低速:大迎角保护、姿态保护

  • 避免高速:高速保护、姿态保护

  • 避免超过载:坡度保护、载荷因素保护

小结:现在来回答一下本文开头的问题,川航英雄机长为什么强调姿态,姿态的背后是什么?作者以为姿态的背后是迎角,但这还不是根本,根本上迎角的背后是升力系数,是升力系数决定了我们的气动性能,只不过,我们飞行员操纵的是姿态,所以从飞行员的角度“姿态”是气动性的核心。

最后,作为一个飞行员向升力公式致敬!

一个简单的数学公式,就能让飞机起飞,我们只不过是有幸能亲身见证!

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