6.3.1视频在线视频

大家好

我是岳奎志

本次课程为

盘旋

盘旋

是飞机在水平面内

作匀速圆周飞行

这就是盘旋

在现代作战中

盘旋

是飞行员驾驶飞机

经常使用的一种

特技飞行动作之一

例如

航母回收舰载机时

当舰载机

数量众多的情况下

舰载机在航母上空

就要进行

盘旋等待

盘旋等待

区域有

低空等待航线

和高空等待航线

两个区域

舰载机

在等待航线上

就需要进行

盘旋

等待

您想知道

盘旋的性能吗

想知道

盘旋的

特性吗

想知道

飞行员如何驾驶飞机

进行

盘旋飞行操纵的吗

如果您想知道

请学好下面关于

盘旋的

知识点

为此

在上本次课之初

先制定一下

学习目标

一共分为

四条

1

建立盘旋的运动方程

2

分析盘旋的动态

3

分析盘旋的性能

4

理解飞机盘旋的

操纵原理

当您明确本次课的

学习目标之后

接下来要学什么内容

您就清楚了吧

在讲本次课主要内容之前

出一个小问题

来考察一下

您

对盘旋知识点的

认识储备情况

这个问题就是

飞机

如何进行

30°小坡度盘旋

如果您不清楚

没关系

通过本次课

这个问题将得以解决

通过本次课

刚才制定的学习目标

将得以实现

研究盘旋的问题

首先

要从

了解概念开始

盘旋

飞机在水平面内

作匀速圆周飞行

称为盘旋

盘旋

划分标准有

许多种

如果按照

坡度的大小

可以分为

小坡度盘旋

和大坡度盘旋

当

坡度小于45°时

盘旋称为

小坡度盘旋

坡度大于45°时

盘旋称为

大坡度盘旋

如果

按照方向改变程度

划分盘旋

可分为

转弯

和

盘旋

方向改变

小于360°的

称为转弯

方向改变

大于360度的

称为盘旋

如果按照

运动参数变化情况

盘旋

又可划分成

定常盘旋

和

非定常盘旋

定常盘旋是

飞行速度

迎角

坡度

以及盘旋半径等

运动参数

都不随时间变化

而变化的盘旋

非定常盘旋

是运动参数中

有一个

或数个

随时间变化

而变化的盘旋

而

无侧滑的

定常盘旋

就是正常盘旋

我们今天

研究的盘旋

就是基于

正常盘旋的基础上

研究的

盘旋

从飞行动力学角度

研究飞机的盘旋问题

首先对

飞机进行受力分析

空中正在盘旋的飞机

把它看成一个质点

此时

飞机

受到铅锤向下的

重力G

受到在

飞机对称面内

与来流方向相垂直

指向座舱上方的

升力Y

受到

从后向前

与机体纵轴

有一个夹角的

发动机推力P

受到与来流方向

一致

阻碍飞机盘旋的

阻力X

受力分析之后

在

航迹坐标系下

对飞机

进行

数学建模

得到盘旋的

运动方程组

如下所示

第一个式子

是

升力

乘以cosγ

等于

重力

它表示

升力

在铅锤方向的

分量

与飞机的重力相平衡

它能够保证

飞机的

飞行高度不变

第二个式子

升力Y

乘以sinγ

等于m乘以R分之V方

其中的γ

它表示的就是坡度

第二个式子

它反应的是

升力

在水平方向的分量

为飞机盘旋

提供向心力

它能够保证

盘旋半径不变

第三个式子

推力P

等于

阻力X

它表示

可用推力

与飞机

阻力相平衡

它能够

保证飞机的

速度不变

分析完

飞机的

盘旋运动方程之后

下面

我们再分析一下

盘旋的

动态

将从四个方面介绍一下

第一个方面就是

盘旋的

载荷因数

载荷因数

是

飞机

受到除重力以外的合外力

与飞机

重力的比值

载荷因数

比较复杂

我们把它矢量分解成

三个方面

分别是

法向过载ny

纵向过载nx

和

侧向过载nz

其中

法向过载ny

它是

升力Y

与重力的比值

纵向过载nx

是推力P

减去阻力X

与重力的比值

侧向过载nz

它是侧力Z

与重力的比值

当飞机

处于正常盘旋时

速度不变

因此推力P

减阻力X

等于0

也就是纵向过载

nx为0

飞机在正常盘旋时

没有侧滑

此时飞机没有侧力

Z等于0

因此

侧向过载nz

为0

那么

飞机的载荷因数

就集中到

飞机的

法向过载

ny上

ny

它等于

升力

除以

重力

因为我们在盘旋的

运动方程组中

我们知道了

升力Y

乘以cosγ

等于重力G

所以

Y除以重力

它就等于

cosγ分之一

因此我们知道

盘旋的载荷因数

法向过载ny

就等于

cosγ分之一

盘旋时

过载大于1

盘旋时

过载大小

仅取决于

坡度的大小

法向过载

它等于

坡度余弦的

倒数

举例说明一下

当坡度γ等于0度时

法向过载ny

等于1

当

盘旋时坡度γ等于

45度时

法向过载ny

等于1.41

当盘旋时

坡度γ等于60度时

法向过载ny

等于2

其他情况下

如图所示

接下来

再介绍

盘旋动态之二

盘旋的角速度

盘旋的角速度ω

等于

单位时间内

盘旋的角度

也就是等于2π除以T

等于g乘以tgγ

除以V

如果

保持坡度

γ不变

增大速度

那么

就减小了盘旋的角速度

飞机在盘旋中

以

偏仰为主

如果

左盘旋

飞机

就是向左偏

同时

向上仰一点

如果是右盘旋

那么飞机

就是向右偏

同时向

上

仰一点

这就是

飞机

在盘旋中

以

偏

仰为主

接下来

我们再介绍

盘旋的动态之三

盘旋的

所需速度

我们在前面

介绍盘旋的动态方程中

我们知道

盘旋时

飞机的

升力

等于

法向过载倍的

重力

又因为

升力Y

等于Cy乘以二分之一ρV方

乘以S

所以

我们知道

盘旋时的升力

和平飞时

升力的关系

因此

我们可以推出

盘旋时的

速度

与

飞机平飞时

速度的关系

也就是

V盘

等于

法向过载开方倍的

V平

这

解释

就是

同样迎角下

盘旋所需速度

为

平飞所需速度的

法向过载开方倍

同样迎角下

盘旋所需速度

大于平飞

所需速度

坡度越大

所需

速度

就越大

下面再介绍

盘旋动态

之四

盘旋的

所需推力

因为前面我们知道

飞机在盘旋时

盘旋的所需速度

是

平飞时

所需速度的

法向过载的开方倍

又因为

飞机

盘旋时的阻力

X盘

等于

Cx

乘以二分之一ρV方

乘以S

我们

就可以知道

飞机

盘旋时阻力

和

速度的关系

就是

速度的

平方

成正比

因此我们知道

盘旋时的

阻力

和平飞时阻力的关系

盘旋时阻力

是

法向过载倍的

平飞阻力

飞机在做

正常盘旋时

阻力和推力

是相平衡的

因此

我们就知道

飞机盘旋

所需推力

和

飞机

平飞

所需推力的关系

同样迎角下

盘旋速度大

阻力大

推力大

盘旋所需推力

是平飞

所需推力的

法向过载倍

介绍完飞机的盘旋动态之后

下面再分析一下

盘旋性能

将从两个方面介绍一下

一个就是

盘旋半径

第二个就是

盘旋时间

我们从

飞机盘旋的运动方程组

可以推出

盘旋半径R

等于

V方除以g乘以tanγ

因为

法向

过载ny

等于cosγ分之一

所以tanγ

又等于

根号下

ny方

减1

所以

盘旋半径R

等于

V方

除以g乘以tanγ

又等于

V方除以

g

乘以

根号下

ny方

减1

所以

我们可以知道

盘旋半径

与速度的平方

是成正比的

与

坡度的正切

是成反比的

接下来

再介绍盘旋性能之二

盘旋时间

T

盘旋时间T

它等于

盘旋的距离

除以速度

盘旋距离是

2πR

速度是V

因此可以得到

盘旋的时间T

等于

2πV

除以g乘以tanγ

因此我们知道

盘旋时间

与速度

成正比

与坡度正切

成反比

我们前面

介绍了盘旋半径R

盘旋时间T

以及盘旋的角速度ω

接下来

我们再分析一下

当

速度恒定时

盘旋性能

速度恒定

也就是

V

不变

坡度增大

也就是

γ增大

γ增大之后

tanγ

也增大

因此

盘旋半径

R

将减小

盘旋的角速度ω

将

增大

那么

坡度恒定时

盘旋性能又如何呢

坡度γ

恒定

此时

速度

如果增大

那么

盘旋半径R

将增大

盘旋角速度

ω

将

减小

在介绍完

飞机的

盘旋性能之后

下面我们再介绍飞行员

最为关心的

盘旋操纵原理问题

将从

三个方面介绍

分别是

进入阶段

稳定阶段

和

改出阶段

进入阶段时

飞行员

将飞机的速度

调到规定数值

然后

手脚一致的

向进入方向

压杆 蹬舵

比如说是

左盘旋

那么飞行员

此时

要向左

压杆

同时

蹬

左舵

向左压杆之后

那么

飞机就会产生

向左滚转的

操纵力矩

此时飞机

升力就会向左偏

向左偏

飞机在升力和重力的作用下

飞机就会

向左移动

因此飞机就进入向左盘旋

飞机

向左移动之后

那么

此时

来流就会从左侧吹来

因而出现左侧滑

这时

飞行员要

蹬左舵

来

消除左侧滑

当坡度超过一定数值之后

飞行员

先慢后快地拉杆

并加油门

坡度超过一定数值之后

此时

升力

和重力

就不平衡了

升力

在铅锤方向的分量

不能平衡飞机的重力

飞机可能会掉高度

所以

飞行员向后拉杆

使飞机的迎角增大

迎角增大了

升力系数就增大了

升力系数就增大了

飞机的

升力

就

增大了

升力增大之后

就能够平衡

飞机原来的重力

此时

还带一个副作用

就是向后拉杆之后

迎角增大

不仅升力增大

它的阻力也增大了

阻力增大之后的结果就是

阻力

大于推力

飞机就会减速

减速之后

飞机升力也会下降

升力一下降之后

飞机还是会掉高度

所以要

加油门

使飞机的

速度增大

这样

就能够

平衡

原来的

重力

当达到

预定坡度前

比如说

我们30度

小坡度盘旋

在达到

30度坡度之前

飞行员

要回杆

回杆的同时

适当回舵

回杆的好处

就是

飞机

不会向

左

继续滚转了

在一般情况下

稍

反杆

保持坡度不变

对于初级教练机

高级教练机来说

以及

对于一代机二代机飞机来说

飞行员

要压一些反杆

来克服

横侧稳定力矩作用

这样

能够

保持在

预定的坡度

进行

盘旋

飞机

进入盘旋之后

那么

下面要进入

稳定阶段

稳定阶段

要注意

三点问题

第一

就是

盘旋中

防止侧滑

正确用舵

坡度适当

用舵

修正侧滑

侧滑仪小球内偏

向盘旋方向

增大蹬舵量

外偏

减小蹬舵量

相同的坡度下

速度小

要求的蹬舵量大

比如说

左盘旋

左盘旋时

侧滑仪小球内偏

就是侧滑仪小球

向左偏

此时座舱里的飞行员

要向

左

加大

蹬舵量

侧滑仪小球外偏

外偏

对于左盘旋来说

就是

向右偏

此时座舱里的飞行员

要减小蹬舵量

盘旋稳定阶段

注意的第二点问题就是

保持好高度

和速度

高度和速度

取决于

坡度 升力和油门

在大坡度时

应以保持坡度为主

来控制飞机的

高度

大坡度

就是

飞机盘旋时坡度超过

45度

小坡度时

应以带松杆为主

来控制高度

小坡度

就是盘旋坡度

小于45度

一般情况下

应用油门

来控制

飞机的

速度

第三点

就是

保持好

预定的坡度

对于初级教练机

高级教练机

来说

以及对于一代机

二代机来说

适当压些反杆

来克服横侧稳定力矩

这样

能够保持好预定的坡度

对于

三代机

对于

带有飞控的飞机来说

那么

飞行员的驾驶杆

回中

稍后

带一些

就可以了

这样

飞机也能够保持好

预定的坡度

接下来

再介绍

盘旋的

改出阶段

飞行员

在盘旋结束之前

要提前一定的方向角

手脚一致地

向盘旋反方向

压杆 蹬舵

随着飞机坡度的减小

向前

顶杆

并收油门

飞机接近水平状态时

将杆舵

回到中立位置

原来飞机是左盘旋

那么盘旋结束时

要向

右

压杆

蹬右舵

这样形成

向右滚的

操纵力矩

飞机就会改平坡度

同时

飞行员

要向前顶杆

向前顶杆

减小迎角

减小升力

并收油门

使飞机的

速度

减下来

然后改出之后

飞机

就能够保证平飞了

讲到这里

本次课程

即将结束

最后

对本次课

进行一下小结

本次课

我们讲了

盘旋的运动方程

盘旋的

动态

盘旋的性能

我们重点介绍的

是盘旋的

操纵原理

本次课程

到此结束

谢谢