飞机常识及飞行知识普及课程

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第八课 飞行物理学常识

以下章节给出了有关飞行中起作用的力的知识。

飞行归因于作用在飞机上的几个力。第一个是飞机的重量，即将飞机拉向地面的重力。第二个是引擎产生的推力，它通过空气推动飞机，飞机向前运动引起空气在机翼上方运动，反过来又产生可抵销重力的升力。最后一个作用在飞机上的是阻力，它是与飞行相反方向产生的力。

多个力可同时从不同方向作用于同一架飞机上，单个的力称作分力，多个力作用总的效果称为净力或合力。

推力
产生推力是飞机引擎工作的基本目的。这个力使飞机能够克服惯性(阻止物体改变运动状态趋势的性质)。推力使飞机向前运动，然后使机翼产生升力。飞机的推力／重量比是飞机的普通度量标准，即飞机的最大推力与飞机的总重量之比。推力／重量比大于1表示飞机可以克服重力。

推力／重量比大于1：1表明飞机可以克服地球引力，而竖直向上飞行的F—15E双涡轮喷气引擎(PW—200型引擎)每个可产生23450磅的推力。

引擎产生的推力驱动飞机向前运动，使得空气在机翼上下表面运动，从而产生压力，将机翼向上推。推力也可改变飞机的速度。

上升
当机翼在空气中运动，并将空气上下一分为二时，飞机就会升起来。一半空气流过机翼上部，另一半空气从机翼下部通过。流过机翼附近的空气在碰撞点被一分为二(见下图)，并分别从机翼上下外表面流过。

机翼上表面的弯曲度比较大，因此机翼上表面比下表面长(参见图)，流过机翼上表面的空气的表面面积要比流过下表面的面积大。从机翼上部流过的空气行程长，因此它的流动速度比从机翼下部流过的气流要快。机翼上表面上的较快的气流对机翼上部的压力要比下表面上的气流对机翼下表面的压力要小，这样就产生了压力差，即机翼上表面与下表面之间的压力不平衡，这个压力将机翼向上报，使得飞机上升。

攻角
机翼产生的升力大小随机翼碰撞空气的角度变化而变化，这个角称为攻角(AoA角)，不要将攻角与空间方位角或机头与水平的倾角相混淆。F15战机的攻角以单位数度量，而空间方位角以度数度量。

攻角大小不是一成不变，而随具体情况变化而变化。有时攻角保持14个单位，可使飞机的巡航范围最大，在转弯时主要关注能量的节省，16—22个单位有是最佳的。加速时最好选择8—10个单位攻角。如果攻角太大，座舱中音频声音会响起来，警告你失速即将发生。观察平视显示器左侧指示航速正下方的符号和数字来检查攻角大小，它是以单位表示的飞机的攻角。“主平视显示器中的符号”。

阻力
阻力是阻止飞机沿飞行方向运动的力。任何一个物体在流体(空气也是一种流体)中运动都会要产生摩擦力。在飞机向前运动，空气对机翼摩擦时，以及空气推向飞机表面引起压力积聚时，都会产生阻力。

产生的阻力是升力向后的分力。机翼产生的升力越大，阻力也就越大。在飞机的速度达到1马赫时，声波阻力也会产生。机翼前部产生的压力比后部大，这样就产生了向后的阻力。寄生阻力包括风力和各种非升力引起的阻力。

不管碰到哪些阻力，飞机的综合飞行特性决定于升力系数和阻力系数叠加。不同的攻角产生不同的升力和阻力。每一架飞机都有一个理想的攻角、推力和阻力组合，在不同航速下，产生的阻力种类也不同。

航速
飞机在大气中飞行时，空气从飞机表面上流过，气流将产生压力。在较高的高空上，空气比较稀薄，从飞机表面上流过的空气较少。通过测量气流的压力，F—15上的皮托管与计算机连机可计算航速。

由于大气的密度不同，计算出的在某一高度上以不变推力和攻角飞行的飞机的航速同另一架以相同椎力和攻角在不同高度上飞行的飞机航速有差别。因此，飞机有指示航速(根据当前空气密度和高度计算出的视航速)和实际航速(根据空气密度和高度变化修正的航速)。

例如，假设你在一架实际航速为350节在5000英尺高度上飞行的飞机中，第二架飞机以同样的实际航速在30000英尺高度上飞行。由于第二架飞机在更高的高度上(空气比较稀薄)飞行，两架飞机上的皮托管测出的指示航速不同。上面那架飞机测出的指示航速比下面那架飞机要小。如果你和另一个飞行员都想同时到达某一个地方，你们二人需要一个与高度无关而能够比较的读数，这个修正过的读数就是实际航速。

通过实际航速的比较，你和另一个飞行员可计算出，一架飞机飞行是否比另一架快。尽管指示航速不同，如果实际航速相同，那么你们可以同时到达目的地。

攻角和航速
虽然推力是决定航速的动力，但攻角对航速影响也很大。如果你想在某一标高上飞行，重要的要记住，通过调节油门来改变攻角，使飞机飞行高度固定。低速时(即起飞或降落时)，攻角对航速影响最明显。

通常先用飞行摇杆选择攻角，再调节油门，一直到飞起来(在游戏中，当前指示航速以指示航速节(KIAS)或以节为单位的指示航速显示在平视显示器中，以及飞行状态指示页面的多用途显示器中)。

高度
飞机升空后，飞机到达某一高度。象表示航速一样，高度也有几种表示方法。指示高度(气压表测出的高度)和雷达高度是游戏中最重要的两种高度度量方法。在前上方控制器中，你可让雷达高度显示或不显示。

气压计高度给出了海拔高度(ASL)。雷达高度指示距飞行地面的高度(AGL)。高度增高，由于大气压低，引擎工作效率降低。随高度升高，大气变得稀薄。飞机的临界高度是飞机能够保持引擎正常功率飞行的高度。飞机以正常的效率飞行受到高度限制。在25000英尺高度上，飞机喷气引擎的功率只有海平面的一半。

G力
升力和飞机重量关系可以用“G”术语来叙述。1G等于在海平面上某一物体的重力。在海平面上飞行的飞机受到地球吸引的1G力的作用。

在快速转弯或突然加速时，最容易感到G力，它可以是正的9也可以是负的。在转弯将你推向椅子时，G力是正值，而拉作用时，G力是负值。在高G表演中，你的心脏应该工作得快些，将血压向远离拉的方向。

经很好训练的飞行员在有限时时间内约可承受9—10G的正G力，除可能引起隧道幻觉或头晕外，没有别的感觉。血向躯干下部和腿部集中，而不向脑部集中。视觉开始发生“视灰”，最后发生“视黑”。在飞机被拉起很大的负G力时，会产生类似的所谓的“视红”条件，即血集中到躯干的上部，眼部血管膨胀，这将引起你的视野变红。通常，在以3G或3G以上加速度飞行几秒钟后就会发生以上现象。

F15E StrikeEagle具有比一般飞行员能承的G力要大得多的高级飞机外壳。在游戏中准确地模拟了“视红”和“视黑”效果。因此，你应该借助于平视显示器注意当前的G值水平。如果你超过可用的G值极限，那么音频警告就会响起来。

飞行包线
飞机升空是飞机的航速、高度和攻角作用的结果。这三个因素共同使飞机飞行，在谈论飞机做机动动作时，也应该同时考虑这三个因素。用飞机．的飞行包线图来描述它的极限。F15 StrikeEagle的飞行包线如图所示。

竖轴为飞行高度，水平轴为以马赫数表示的航速。图中画出的曲线是1G时的包线极限范围。它是F—15E战机操作极限的简单描述。当武器装备不同时，由于飞机的重量和阻力不同，飞行包线也有所变化。

绝对极限
攻角。攻角是飞行包线中最重要的考虑因素之一。无论飞机有什么样的高度、负载和航速，但攻角是一个极限因素。通常，F15E战机安全飞行的攻角极限是30个单位。最大升力对应的攻角是17个单位。如果攻角太陡，即倾角太大，座舱中900赫兹的声音会响起来。

在飞行包线中，上升的实线表示亚声速航速时可用最大升力。在曲线的上部，飞机会产生抖动和其它气流的扰动。

在游戏中，当前攻角读数在乎视显示器左侧指示航速正下方显示出来。

航速。曲线右部分表示了在不同高度下F—15E战机的最大航速。高度越高，由于空气稀薄，产生的阻力小，所以航速越高。超过包线航速边缘，飞机可能发生结构损坏。

F15E战机的航速极限约为800节，马赫极限为2.5。随着武器和燃料装载量的不同，这个极限值稍有变化。

马赫数。曲线右上部位表示最大马赫速度极限。值得注意的是，飞机在图形右部阴影区域中只能飞行有限的时间。飞机在长于这个时间极限内仍保持2.5马赫航速飞行，就会引起结构过热。

推力。曲线平顶部分表示飞机在某一水平飞行航线上最大推力所能获得的最大航速。在爬高时会降低航速，如果攻角太大，飞机的高度又要损失，又问到飞行包线中。

G力。飞机能经受几个G力作用几十秒钟，虽然，部分与装载的武器和燃料量多少有关。该实例中的包线是1G力给出的飞行包线。如果经受更大的G力作用，包线形状会变化。飞机可经受的最大G值和当前G值读数均显示在平视显示器中。

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第九课 飞行控制与特性

升力通常垂直作用于机翼上。可灵活地控制机翼表面(副翼、升降舵和方向舵)来改变升力，使其在它的空气动力学中心旋转。你可应用这些控制使飞机做各种机动动作。

俯仰、滚动和偏航

飞机的三维机动动作有：俯仰、滚动和偏航。三维总是以飞行员的视线为基准，而与飞机的方向和飞行高度无关。当你对飞机进行控制时，你需要输入能量。

俯仰是机头做上下运动。利用飞机的平衡器(F—15E战机上的平的后部表面，有时称为升降舵)控制俯仰。在做俯仰动作时，平衡器表面向上或向下转动。这样使得平衡器上下表面的压力不同，机头向上或向下。

滚动由飞机的副翼所控制。象襟翼一样，副翼是绞接在机翼上的控制板。与襟翼不同的是，两个副翼彼此向相反方向运动，一个机翼升力增大，另一个机翼升力减小，因此飞机以机头—机尾轴做滚动。也可使用F15E战机的舵做滚动。

偏航是机头向侧方向运动。此时飞机的高度(机头角度)保持不变，而飞机向左或向右飞行。利用飞机的尾舵控制偏航。

俯仰和偏航联合运动可产生复合运动，即在沿纵轴和飞行方向上发生运动。相反地，简单运动(偏航或俯仰)是非复合运动。偏航可以与俯仰联合，产生倾斜转弯或滚动效果。

飞行摇杆

向前或向后移动飞行摇杆，即调节飞机的平衡器，可改变机头的仰俯角。将摇杆向后拉，即利用后摇杆可使机头升高，将摇杆向前推，即使用前摇杆，可使机头下降。将摇杆向左右移动，即使用侧向摇杆，可控制飞机的副翼。例如，摇杆向左移，飞机向左滚动。摇杆向右移，飞机向右滚动。

方向舵脚踏板

方向舵和脚踏板可移动飞机的舵，控制飞机偏航。右舵飞机机头向右偏，左舵飞机机头向左偏。航速高于1马赫时，F15E战机的舵锁定。这意味着，航速高于1马赫时，你踏不动舵。舵锁定是为飞机控制时提供的一个保险。

利用舵也可以做滚动，此时，飞机向舵给的方向滚动。舵主要用于射击瞄准和自旋螺状态的恢复。你可以用舵脚踏板或通过键盘敲RUDDER—LEFT(“，”键)或RUDDER—RIGHT(“．”键)来控制舵。

油门
油门控制引擎推力输出。油门向后拉降低引擎输出，油门向前推增大引擎输出。不用补燃器时引擎的最大输出称为军用功率。补燃器通过将原燃料泵人排气管中再点燃它，来增加引擎的输出。推力的增大幅度是相当大的，但是燃料的消耗也非常快的。

在游戏中你可以用油门装置控制油门的阀位(如下所述)，你也可以用相应的键盘输入来控制推力。

油门的阀位 效果，键盘操作完全移向前方节流器增至最大／与补燃器连接THROTTLE—AB”＼”向前移动大部分 节流器增至军用功率 THROTTLE—MIL”Shift“十”＝"稍稍移向前 节流器增大 THROTTLE—UP”＝0●稍稍移向后 节流器减小 THR0订LE—DOWN”—”完全移向后方 节流器调到飞行空转 THR01TLE—IDLE”Shift”十”＝"在平视显示器左下方显示当前节流器读数。主要通用符号”。

飞行特性
飞行特性反映飞机的稳定性和机动能力。飞机的形状、重量、外补给品和机内飞行控制系统决定了它在特定飞行包线中的飞行特性。当飞机的重心、升力、速度和总动量变化时，飞行特性也可能变化。在30000英尺高度以2马赫速度飞行的满负载飞机的飞行特性与轻负载飞机不同。

转弯特性
转弯特性是飞机在飞行中改变方向的能力，转弯特性经常可当作它的机动能力。转弯时飞机受到的G倍数的力通常表示了飞机转弯的难易程度。可以用两种方法(瞬时和持续特性)来描述飞机的最大转弯特性。在转弯时所感觉到的加速度为负荷系数。

负荷系数。它是转弯时所产生的离心加速度的分力、转弯使飞机的加速度增大，再加上G力，这就是负荷系数。航速越高，转弯时的负荷系数越大。

瞬时转弯能力。可以认为是飞机在某一瞬时最好的转弯能力。随着航速和飞行高度变化，瞬时转弯能力也变化。飞机所产生的升力大小直接与瞬时转弯能力有关。

Vn图用图形描述了负荷系数与航速的关系。在0G线以上飞机被正G力所拉，在0G线以以下飞机受负G力所拉。在不同航速和负荷系数时的升力极限在图中也表示出来了。

持续持续能力。在持续转弯时，飞机在一段时间内，保持特定的转弯速度和转弯半径。为了保持当前的升力和高度，负荷系数至少为1。

高负荷系数可改善飞机的转弯特性，但阻力增大。飞机总的转弯特性决定于它的推力／重量比和升力大小。

用低航速持续转弯较佳，通常，航速越低(到达某一航速)，转弯动作可能越快。这就是老飞行员相信的“慢下来，可以快到达”口头禅。

转弯速率和转弯半径

转弯特性用转弯速率和转弯半径来度量。飞机每秒钟能转弯的度数为转弯速率。航速越高，倾斜角越小，飞机的转弯速率也越小。飞机完成转弯所需半径长度为转弯半径。转弯半径随航速增大和向外倾斜角度减小而增大。高转弯速率和小转弯半径可以得到最好的转弯特性。攻角影响转弯特性。

在转弯最急时攻角接近30个单位，但不能超过此值。在最佳转变时(尽快转弯)，其目的是牺牲转弯半径节省总冲量，此时的攻用较小，一般为16—22个单位。 

转弯速度
在给定高度上，无结构故障转弯时产生最大升力所对应的航速称为转弯速度。转弯速度给出最好的转弯特性，即在转弯半径尽可能小的情况下，转弯速率尽可能高。在转弯速度时，飞机具有最好的持续转弯特性。

转弯速度表示如Vn图中。值得注意的是，转弯速度是在飞机以在结构极限范围内能提供最大升力所对应的航速时产生的。

自动控制系统
由于飞机的形状、重量和结构度不同，所以每架飞机有各自的操作性能，F—15E飞机也不例外。Strike Eagle飞机有几个帮助你操作飞机的系统。

第一个是控制增强系统(CAS)，其目的是使作用于位于飞行包线内正常飞行的飞机上的G力稳定。该系统可以根据飞行条件的不同，自动调节飞机原来的俯仰、滚动和偏航输入。如CAS正确操作，你就可以在飞行中使飞行摇杆上的力和G力一定，而不管航速或负荷的变化。

F—15E飞机上使用的另一个系统是俯仰微调补偿器(PTC)，它可自动微调飞机的俯仰角(微调过程借助飞机上的计算机自动微调，保持稳定的1G飞行)。

在高马赫数和高攻角时飞机的操作不同，飞行控制很容易过补偿。自动飞行控制系统(AFCS)通过调节你所给的每个控制输入来弥合它们之间的差距，所以航速和攻角变化的反效应最小。这样可以促使StrikeEagle飞机进入飞包线中。

AFCS可调节武器和燃料负荷的不平衡和弥补一个引擎的损坏。在飞机降落时也可做一定的调节。但是此时如果攻角太大(超过30个单位)，可能会产生不希望的偏航。

wscn

先学习下基础在说，辛苦了[56]

wsh_tiger

太经典了！确实好东西！

lkyfly0265

请普及一下有关航向的知识[54]

UpInTheSky

我想这些资料一般人看到一半就应该吐了。。

lg35770

头很晕!!!!!!!!!!

lkyfly0670

基础的东西才是王道

lkyfly0602

辛苦了，这个帖子太好了。

美洲豹007great

东西很不错 长知识了