尾旋

尾旋是飞机在超过临界迎角后绕其自身的三根轴自转的同时、重心沿陡的螺旋线航迹急剧下降的自发运动，又称螺旋。

定义与特征

在尾旋发生过程中，飞机沿着一条小半径的螺旋线航迹一面旋转、一面急剧下降，并同时绕滚转、俯仰、偏航三轴不断旋转。其运动特点是迎角大，约20度-70度；螺旋半径小、只有几米；旋转角速度高、达每秒几弧度；下沉速度大，达每秒百米，尾旋不是飞机的正常飞行状态。

造成原因

飞机尾旋的成因与失速有直接关系，具体情况因机种的不同而有所不同。一般是因为飞行员操作不当造成飞机迎角过大或遇到突风而发生的。尾旋产生的根本原因是两侧机翼出现不协调的失速，飞机会围绕失速严重的一侧机翼方向旋转。当飞机一侧的机翼先失速，另一侧后失速时，由于两侧升力的不平衡，飞机会在空中翻转。这时飞机的自身重力大于机翼提供的升力，所以飞机会进入一种螺旋下坠的状态，即“尾旋”。为了训练飞行员遇到尾旋时的处理能力及研究尾旋的改出方法，某些机动性较高飞机，如歼击机、教练机，允许有意进入尾旋并改出。采用失速特性较好的翼型和机翼平面形状，尽量使质量沿机冀机身分布合理，减少大迎角时机翼、机身对尾翼的遮蔽以提高舱面效率等，是保证飞机具有满意尾旋特性所经常采用的设计措施。

尾旋分类

根据飞机是由正飞或倒飞进入，尾旋又分为正尾旋和反尾旋。根据尾旋时飞机俯仰角的不同，尾旋还可分为陡尾旋、缓尾旋和平尾旋。

尾旋运动的阶段

尾旋（螺旋）分为四个阶段：进入阶段、初始阶段、稳定阶段和改出阶段。

进入阶段

进入阶段是指飞机开始失速、进入旋转前的阶段。飞机会产生剧烈的抖动和震颤。在这个阶段，由于飞机还没有完全进入自旋状态，所以飞行员驾驶飞机脱险还是比较容易的。

初始阶段

初始阶段是自飞机开始失速、进入旋转开始至螺旋稳定形成的阶段，此阶段飞机的空气动力和惯性力没有达到平衡，对于大多数 飞机来说，在初始阶段飞机一般需要旋转两周。。这时， 机翼完全失速，舵面的效率很低，飞机会以每秒几百米的速度迅速下落。此时的飞机已经很难控制，想要从尾旋中脱离的话，飞行员需要想尽办法使飞机停止旋转，然后低头向下俯冲来加速。

稳定阶段

稳定阶段是指飞机的旋转角度、空速及下降速度等都趋于稳定，空气动力和惯性力已达到平衡的阶段。

改出阶段

改出阶段是指自实施改出动作开始至螺旋 完全停止的阶段。在改出阶段，飞机会向下俯冲。此时，飞机相对空气的速度会迅速增加，机翼的升力有所恢复，舵面效率也重新提升。当速度达到一定值时， 飞行员就可以顺利将飞机拉起，脱离尾旋状态。

改出方法

尾旋是飞机失速后机翼自转而引发的，其中“失速”和“自转”是进入尾旋的关键，因此改出尾旋的关键就是“阻止自转”和“改出失速”。中国空军在上世纪70年代针对空尾旋的问题，自主探索出一套改出尾旋的操纵方法，概括起来就是“平、中、顺”。“平”是指发现飞机进入尾旋后，立即放平舵；“中”是将驾驶杆中立；“顺”是判明飞机自转方向后，向飞机旋转的方向压杆，制止飞机滚转后，推杆过中立，改出失速，退出俯冲状态。这种操纵方法在航空兵部队中进行普及训练，使飞行安全状态得到明显改善。

反尾旋装置

抗尾旋伞

抗尾旋伞通常安装在飞机尾部，由伞阻力的法向分力提供一个使飞机机头下俯的力。使迎角减小到失速迎角以下。 尾旋改出后抛掉伞。 对于尚处于试飞阶段的新型飞机，尾旋特性尚不完全清楚，为降低尾旋风险，确保试飞员及测试设备的安全，就是在机尾部装上一具抗尾旋伞，进入尾旋后，试飞员按下放伞按钮，伞衣会产生制止飞机滚转的气动力，并使飞机下俯。改出尾旋后，再将伞抛掉。抗尾旋伞只会在试验试飞的飞机上采用，对于作战飞机，仍然需要飞行员精通飞行原理，改出尾旋。

X-29飞机上的抗尾旋伞

反尾旋火箭装置

反尾旋火箭的推力大小取决于药栓，一次使用。 通过电点火器点燃主火药，主火药工作 2.8~3.35秒左右。使爆炸螺栓引爆，打开一端堵盖使喷口外露，火焰喷出产生反推力。机翼两侧的火箭，每枚只打开一端喷口且使两枚火箭的喷口相反，从而产生一个反尾旋力矩。

尾旋试飞

2005年3月15日，中国民用飞机首次尾旋试飞，孔翔和一名外籍试飞员成功地完成了小鹰500飞机46个尾旋的进入和改出。当试飞结束后，外籍试飞员在孔翔的飞行记录簿上填写了充分肯定的评语，并郑重地说：“这是我第一次给中国试飞员填写尾旋试飞记录，从此中国也有了自己的小型民机尾旋试飞员”。

尾旋事故

1962年，有两位试飞员为了测试三叉戟客机的失速尾旋特性，通过逐渐增加迎角来降低空速，在越过临界迎角后，三叉戟客机开始保持爬升姿势并快速下降，进入深失速状态。不一会 儿，一侧机翼开始失速下坠，飞机进入尾旋状态。此时飞行员立刻偏转 方向舵使另一侧机翼下坠。飞机左右摇晃，直至机头缓慢下倾进入俯冲状态，才逐渐恢复正常。 两位飞行员逃过一劫。 此次事件使得民航客机开始增配失速自动警报系统，又称驾驶杆抖振器。当客机失速时, 失速自动警报系统会被激活，驾驶杆开始抖动以引起飞行员的注意。除此之外，客机还增配了失速挽救系统，又称自动推杆器。当客机失速时，如果飞行员没有理睬失速警报，失速挽救系统会自动调整俯仰角，降低飞行迎角。这些技术一是客机防尾旋的重要手段。1985年，在空战电影《壮志凌云》的拍摄期间，美国海军特技飞行员在驾驶F-14战斗 机拍摄电影中的尾旋改出镜头时，改出失败，出现了机毁人亡的重大事故。1970年2月2日，盖瑞•福斯特 上尉驾驶F-106截击机进行空战训练时意外进入尾旋状态，飞机的飞行高度迅速从11500米降到4500米，经历了多次改出失败后，福斯特上尉选择了弃机逃生。而他弹射逃生时的火箭弹射座椅给了飞机一个反冲力，刚好使得飞机低头进入俯冲加速阶段，顺利脱离了尾旋状态。这架飞机最后以一种完美的降落姿态落在了一片玉米地里，除了机腹蒙皮擦伤外，内部结构几乎没受一点儿损伤。这架飞机因这份幸运，被称为“玉米地轰炸机”，后存于美国空军博物馆。

玉米地轰炸机

参考资料

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