飛機(jī)的側(cè)向操縱

1、 飛機(jī)的側(cè)向操縱1.偏轉(zhuǎn)副翼對飛機(jī)進(jìn)行側(cè)向操縱對飛機(jī)的側(cè)向操縱是通過偏轉(zhuǎn)副翼來完成的。副翼是指安裝在機(jī)翼后緣轉(zhuǎn)軸上的小操縱面（見圖5-22）。副翼的偏轉(zhuǎn)角用x表示。規(guī)定右側(cè)副翼向下偏，左側(cè)副翼向上偏時(shí)，x為正值。根據(jù)駕駛員的生理習(xí)慣，正常的操作動(dòng)作是: 駕駛員向左扳動(dòng)駕駛桿（或向左轉(zhuǎn)駕駛盤），左機(jī)翼上的副翼向上偏轉(zhuǎn)，右機(jī)翼上的副翼向下偏轉(zhuǎn)（x>0），左機(jī)翼的升力減小，右機(jī)翼的升力增加，兩機(jī)翼上的不對稱升力產(chǎn)生的力矩使飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn)（Mx <0）（見圖5- 23）。如果向右扳動(dòng)駕駛桿，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)與上述情況正好相反。側(cè)向操縱時(shí),副翼偏轉(zhuǎn)角x與所產(chǎn)生的力矩Mx的符號相反。圖5-22 飛機(jī)上

2、的增升裝置和操縱面2.偏轉(zhuǎn)副翼引起的有害偏航偏轉(zhuǎn)副翼不僅產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)力矩，也會(huì)產(chǎn)生偏航力矩，偏航力矩值雖然比較小，但對飛機(jī)的操縱不利，被稱為有害偏航。有害偏航的產(chǎn)生主要是由于副翼上、下偏轉(zhuǎn)時(shí)，不但機(jī)翼的升力發(fā)生變化，左右不對稱；機(jī)翼的阻力也發(fā)生變化，左右不對稱的阻力產(chǎn)生偏航力矩。 比如，將駕駛桿向左扳動(dòng)，左側(cè)副翼向上偏轉(zhuǎn)，左側(cè)機(jī)翼的升力減小，伴隨升力產(chǎn)生的誘導(dǎo)阻力也就減小，使左側(cè)機(jī)翼總阻力減??；右側(cè)副翼向下偏轉(zhuǎn)，右側(cè)機(jī)翼的升力增加，伴隨升力產(chǎn)生的誘導(dǎo)阻力也就增圖5-23 飛機(jī)的側(cè)向操縱原理1- 駕駛桿；2-右副翼；3-左副翼；M-滾轉(zhuǎn)力矩；O-飛機(jī)重心；v-相對風(fēng)速；-副翼偏轉(zhuǎn)角加了,使右側(cè)機(jī)翼總

3、的阻力增加。這樣,右機(jī)翼的阻力大于左機(jī)翼阻力。阻力發(fā)生變化的部位又靠近機(jī)翼翼梢處,到飛機(jī)對稱面的力臂較長,于是就產(chǎn)生了足夠使飛機(jī)繞立軸OYt,向右偏轉(zhuǎn)的偏航力矩。這種偏航力矩的出現(xiàn)造成兩個(gè)不利的影響: 一個(gè)是飛機(jī)繞立軸向右偏轉(zhuǎn), 出現(xiàn)左側(cè)滑,由于飛機(jī)的側(cè)向靜穩(wěn)定性, 側(cè)滑產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)力矩使飛機(jī)向右滾轉(zhuǎn),這與向左扳動(dòng)駕駛桿, 使飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn)的操縱目的相反,減少了向左滾轉(zhuǎn)的操縱力矩,從而降低了副翼的操縱效率。另一個(gè)不利的影響是,向左扳動(dòng)駕駛桿,使飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn),是為了使飛機(jī)向左進(jìn)入盤旋,但兩翼阻力不等產(chǎn)生的偏航力矩卻使飛機(jī)機(jī)頭向右偏轉(zhuǎn),這對飛機(jī)的水平轉(zhuǎn)彎操縱也不利。綜合以上兩點(diǎn),偏轉(zhuǎn)副翼引起的偏航力矩

4、是有害的。為了克服有害偏航,可采用差動(dòng)副翼。差動(dòng)副翼是指對于駕駛桿的同一行程,副翼上偏角度大于下偏角度的副翼,如圖5-23所示。這種副翼是通過在副翼上偏一側(cè)機(jī)翼上產(chǎn)生較大的廢阻力,去平衡另一側(cè)機(jī)翼上的過大的誘導(dǎo)阻力,來消除有害偏航。另一種可以用來克服有害偏航的副翼是弗來茲(Frise)副翼(見圖5-24)。這種副翼是將副翼的轉(zhuǎn)軸由副翼的前緣向后移,并安排在副翼的下表面。這樣,副翼向下偏轉(zhuǎn)時(shí),即使達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)角,副翼的前緣也不會(huì)露出機(jī)翼的上表面;而當(dāng)副翼向上偏轉(zhuǎn)時(shí),即使偏轉(zhuǎn)很小的角度,副翼的前緣也會(huì)露出機(jī)翼的下表面,產(chǎn)生較大的廢阻力,去平衡副翼下偏一側(cè)較大的誘導(dǎo)阻力,消除副翼偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的有害偏航。

5、使用弗來茲副翼的飛機(jī)(MD-82),副翼上下偏轉(zhuǎn)角度是相等的。圖5-24 弗萊茲（Frise）副翼3.副翼操縱的失效和反逆問題飛行中,由于機(jī)翼彈性變形(扭轉(zhuǎn)變形)的影響,副翼完全喪失作用或產(chǎn)生相反作用的現(xiàn)象,稱為副翼的失效或反逆。( 1 ) 副翼操縱的失效和反逆是怎樣產(chǎn)生的在不考慮機(jī)翼彈性變形的情況下,當(dāng)副翼向下偏轉(zhuǎn)時(shí),在機(jī)翼上產(chǎn)生向上的附加氣動(dòng)力L1,。實(shí)際上機(jī)翼是彈性體,副翼一般又安裝在扭轉(zhuǎn)剛度較低的機(jī)翼翼梢部位,在L1作用下,機(jī)翼產(chǎn)生低頭扭轉(zhuǎn)(見圖5-25),使機(jī)翼有效迎角減小,產(chǎn)生向下的附加氣動(dòng)升力L扭。同樣,在副翼上偏一側(cè),由于附加氣動(dòng)力L2向下作用,使機(jī)翼抬頭扭轉(zhuǎn),產(chǎn)生向上的附加氣

6、動(dòng)升力L扭。偏轉(zhuǎn)副翼產(chǎn)生的附加升力L1、L2形成使飛機(jī)滾轉(zhuǎn)的操縱力矩 M1, 而由于機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的附加升力L扭又形成與M1方向相反的力矩M2,從而降低副翼的操縱效率(見圖5 -25)。圖5-25 副翼反逆的產(chǎn)生隨著飛行速度的提高,操縱力矩M1和反力矩M2都在增加,但由于反力矩M2是由附加升力L1，2造成機(jī)翼扭轉(zhuǎn)變形而引起的, 它不但隨著飛行速度增加而增加,附加升力L1，2的增加也會(huì)使它增加,所以它比操縱力矩M1增加得更快。從圖4-26可以看到,當(dāng)飛行速度較小時(shí), M1 >M2, 副翼的操縱效率雖有所降低, 但仍能對飛機(jī)進(jìn)行正常的側(cè)向操縱。當(dāng)飛行速度達(dá)到某一值時(shí), M1 =M2, 再

7、操縱副翼就不會(huì)產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)力矩了,這種現(xiàn)象叫副翼失效。這個(gè)飛行速度稱為副翼反逆臨界速度V臨界。當(dāng)飛行速度>臨界時(shí), M1 <M2,再向左壓駕駛桿(或左轉(zhuǎn)駕駛盤)時(shí),飛機(jī)反而會(huì)向右滾轉(zhuǎn);向右壓駕駛桿(或右轉(zhuǎn)駕駛盤)時(shí),飛機(jī)反而會(huì)向左滾轉(zhuǎn),出現(xiàn)這種情況叫副翼反逆。圖5-26 力矩M1、M2隨飛行速度變化的情況為了提高副翼的操縱效率,防止副翼反逆,保證飛行安全,必須使飛機(jī)飛行速度小于副翼反逆臨界速度V臨界。通常要求飛機(jī)的最大允許速度比V臨界低100 km/h。所以,為了提高飛機(jī)的飛行速度, 必須要提高副翼反逆臨界速度。 ( 2 ) 提高副翼反逆臨界速度的措施提高機(jī)翼的抗扭剛度機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)剛度越

8、大,在L1、L2作用下機(jī)翼產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角越小, L扭組就越小,力矩M2就越小,副翼反逆臨界速度也就越高。使副翼反逆臨界速度比飛機(jī)設(shè)計(jì)達(dá)到的最大允許速度高出一定數(shù)值,是設(shè)計(jì)飛機(jī)時(shí)機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度必須達(dá)到的基本條件之一。在飛機(jī)使用維修中,則應(yīng)注意不能使機(jī)翼受到損傷,以致降低機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)剛度。比如,機(jī)翼蒙皮上的疲勞裂紋、蒙皮腐蝕損傷、碰撞造成的外形凹陷等,都應(yīng)在維修中及時(shí)發(fā)現(xiàn),并進(jìn)行排除和修理。采用混合副翼的類型在每側(cè)機(jī)翼的后緣安排兩組副翼: 一組要安排在靠近機(jī)翼翼梢部位,叫外側(cè)副翼;一組安排在靠近機(jī)翼翼根部位, 叫內(nèi)側(cè)副翼, 如圖4-22所示。兩組副翼合稱為混合副翼。低速飛行時(shí),可用兩組副翼(或外側(cè)副翼)

9、對飛機(jī)進(jìn)行側(cè)向操縱,提高副翼的操縱效率;高速飛行時(shí),只用內(nèi)側(cè)副翼對飛機(jī)進(jìn)行側(cè)向操縱。因?yàn)?內(nèi)側(cè)副翼靠近機(jī)翼翼根,機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度大,不會(huì)產(chǎn)生副翼失效或反逆,保證飛行安全。因此,內(nèi)側(cè)副翼也稱為全速副翼,外側(cè)副翼也稱為低速副翼。4. 提高飛機(jī)側(cè)向操縱效率的措施(1)擾流板擾流板是矩形板件,前緣有鉸鏈形成的一條轉(zhuǎn)軸。一般布置在機(jī)翼上表面、襟翼的前邊(見圖5-22)。不工作時(shí),貼附在機(jī)翼上表面,擾流板外表面與機(jī)翼外形取平,形成光滑表面;工作時(shí), 繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)向上向前打開,擾流板平面與機(jī)翼上表面形成一定的角度(見圖5 -27) 。圖5-27 擾流板的作用和位置（a）擾流板未打開時(shí)與機(jī)翼表面齊平；（b）擾流板打

10、開產(chǎn)生大量旋渦；（c）在機(jī)翼表面上，擾流板的位置；1-擾流板；2-副翼；3-襟翼當(dāng)偏轉(zhuǎn)副翼對飛機(jī)進(jìn)行側(cè)向操縱,在副翼偏轉(zhuǎn)角達(dá)到一定值時(shí),副翼向上偏轉(zhuǎn)一側(cè)機(jī)翼上的擾流板在聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下也向上打開。這樣,擾流板前壓強(qiáng)增大,板后氣流分離使副翼上偏一側(cè)機(jī)翼的升力進(jìn)一步減小,加大了橫滾力矩,提高了副翼對飛機(jī)的側(cè)向操縱效率。擾流板存在著一個(gè)比較嚴(yán)重的缺點(diǎn):在它打開的一瞬間,氣流繞過擾流板加速流動(dòng),不能立即在板后面產(chǎn)生旋渦,這時(shí)升力反而會(huì)略有增加。這與我們打開擾流板要達(dá)到的目的相反。 因此擾流板不宜單獨(dú)使用,而且使用時(shí)必須在副翼先向上偏轉(zhuǎn)一定角度后,聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)才能將擾流板打開,擾流板打開的角度與副翼偏轉(zhuǎn)角度有

11、一定搭配關(guān)系。目前一些大型民用運(yùn)輸機(jī)都在機(jī)翼上表面、襟翼前邊布置數(shù)塊擾流板,靠近機(jī)身幾塊為地面擾流板,靠外側(cè)幾塊為飛行擾流板(見圖5-22)。飛機(jī)飛行時(shí),地面擾流板被鎖定,飛行擾流板輔助副翼完成對飛機(jī)側(cè)向操縱;著陸時(shí),機(jī)輪一接觸地,地面擾流板開鎖,飛機(jī)兩側(cè)機(jī)翼上的所有擾流板全部打開,減升增阻,縮短飛機(jī)著陸滑跑距離。擾流板是一種十分有效的輔助操縱面,飛行時(shí)可以輔助副翼對飛機(jī)進(jìn)行側(cè)向操縱,或在飛行中使飛機(jī)減速;著陸時(shí),又減升增阻起到阻力板作用,改善飛機(jī)著陸性能。(2)渦流發(fā)生器渦流發(fā)生器是利用旋渦從外部氣流中將能量帶進(jìn)附面層,加快附面層內(nèi)氣流流動(dòng),防止氣流分離的裝置。它的構(gòu)造在前面已經(jīng)作過介紹(參見圖3 -47)。一些飛機(jī)常在機(jī)翼上表面、副翼的前面安排渦流發(fā)生器(見圖5 -28)。它的作用是提高副翼在大偏轉(zhuǎn)角和高速下的操縱效率。圖5-28 副翼前面裝有渦流發(fā)生器的飛機(jī)當(dāng)副翼偏轉(zhuǎn)角度x不大時(shí),產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)力矩Mx隨偏轉(zhuǎn)角的增加而成線性變化。當(dāng)x較大時(shí),副翼表面附面層內(nèi)氣流的流動(dòng)因動(dòng)能過小而分離,破壞了Mx與x的線性