尾旋

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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。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。飞机尾旋的成因与失速有直接关系,具体情况因机种...

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

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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

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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

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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

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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

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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。

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

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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

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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。

尾旋

玉米地轰炸机

参考资料

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词条目录
  1. 定义与特征
  2. 造成原因
  3. 尾旋分类
  4. 尾旋运动的阶段
  5. 进入阶段
  6. 初始阶段
  7. 稳定阶段
  8. 改出阶段
  9. 改出方法
  10. 反尾旋装置
  11. 抗尾旋伞
  12. 反尾旋火箭装置
  13. 尾旋试飞
  14. 尾旋事故
  15. 参考资料

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