机翼的升力主要来自于反作用力,对机翼进行受力分析时,会将机翼看作是一个“整体”,但实际上机翼本身并不是“死板一块”,组成它的部件有很多可以灵活操作,它们一起控制飞行姿态,提高飞行稳定性。
通过上面这幅图我们可以看见机翼上有很多“一块块方片”,这些“小方片”有各自的作用和功能。
今天我们主要介绍机翼上,以下四个“翼面”的作用。
在飞行中它们是如何“活动”的。
副翼在机翼末端后缘,左右各一个。通过左右副翼向不同方向偏转,形成滚转力矩让飞机横滚。副翼长度不大,通常占整个机翼的1/5左右。
飞行员将驾驶盘向左移动,左边副翼向上偏转升力减小,右边副翼向下压升力增加,飞机向左横滚,反之亦然。左右副翼与方向舵配合,飞机就能在空中自由转向了。
这种翼面平时隐藏在机翼里,需要时伸出,像衣襟一样摆动,所以叫“襟翼”。分前缘襟翼、后缘襟翼。
后缘襟翼安装在机翼后缘,能向下偏转或向后伸出,可以增大机翼弯度和面积,提高升力系数增大升力,同时也增大阻力。
襟翼的主要作用简单来概括:一是提高失速迎角使飞机更不容易失速,二是使飞机获得更大的升力。
襟翼一般在起飞和降落等低速的情况下才会放下使用。如果在高速巡航阶段,强行放下襟翼,只会增加飞行阻力和飞机的油耗,甚至还会对飞机结构造成损伤。
当飞机起飞时,襟翼以较小的角度打开,主要起到增加升力的作用,可以缩短飞机在地面的滑跑距离。(比如波音-737起飞时,通常放襟翼5度)当飞机在降落时,襟翼以较大的角度打开甚至全开,可以使飞机的升力和阻力同时增大,还可以增加失速迎角,以利于降低着陆速度,使飞机不容易失速,缩短滑跑距离。(比如波音-737降落时,通常放襟翼30度做着陆准备)
前缘襟翼与后缘襟翼相反,安装在机翼前缘,也在飞行中起重要作用。
比如超音速飞机的机翼前缘很尖,整体厚度也薄。放下后缘襟翼后翼型弯度增加,机翼前缘与空气来流相对迎角变大,产生局部气流分离,导致飞行不稳。
前缘襟翼可以改变相对角度,使气流更平滑地流过机翼,减少失速发生。同时前缘襟翼也能增大机翼弯度,进一步提高升力和临界迎角。
前缘襟翼也有很多种,如普通前缘襟翼、克鲁格襟翼、前缘吹气襟翼等。
克鲁格襟翼常位于机翼前缘根部,从下面向上打开,像个大钩子,结构简单可靠,增升效果良好。
在飞机增大迎角或是放下襟翼的时候,随之而来的就是高速气流会在上表面接近机翼后缘部分产生分离,造成不规则涡流的产生,这个涡流会导致升力的下降。这时候,我们就需要前缘缝翼的帮助了。
前缘缝翼也安装在前缘,离前缘襟翼很近。它打开时与基本机翼前缘表面形成缝隙,将机翼下表面的气流引导到上表面,吹散因增大迎角或打开襟翼而在机翼后缘产生的涡流,保证机翼能提供足够的升力,使飞机不容易失速。
在前缘缝翼闭合时(即相当于没有安装前缘缝翼),随着迎角的增大,机翼上表面的分离区逐渐向前移,当迎角增大到临界迎角时,机翼的升力系数急剧下降,飞机容易失速。当前缘襟翼打开时,它与机翼前缘表面形成一道缝隙,下翼面压强较高的气流通过这道缝隙得到加速而流向上翼面,增大了上翼面附面层中气流的速度,降低了压强,消除了这里的分离旋涡,从而延缓了气流分离,避免了大迎角下的失速,使得升力系数提高。
尤其在飞机起飞时,机头仰角较大有可能突然失速坠机。前缘缝翼提高临界迎角,可以有效地缓解这种情况。它还能降低进场速度,提高降落性能。
现代客机的前缘缝翼没有专门的操纵装置,一般随襟翼的动作而动作,在飞机即将进入失速状态时,前缘缝翼的自动功能也会根据迎角的变化而自动开关。
扰流板又可以叫做减速板,顾名思义就是帮助飞机减速用的。在飞机落地时,我们除了感受到明显的轰鸣的噪音之外,如果你仔细观察还可以看到飞机机翼上有一些板翘起来了,这个就是扰流板。
扰流板通过液压系统升起,当扰流板打开时,流过机翼的气流被改变,卸除飞机机翼的升力,同时阻力增加,使飞机速度高度都降低。
扰流板分飞行扰流板、地面扰流板,左右对称分布,地面扰流板只能够在地面使用,但是飞行扰流板既可以在地面使用,也能够在空中使用。
飞行扰流板在空中单独使用一侧时,可以产生与副翼相当的作用。飞机降落时,飞行扰流板、地面扰流板全部打开,使飞机在更短的距离内停下来。
读完以上内容,是不是对飞机的飞行有了更深的感悟?
在各种翼面的共同配合下飞机才能在空中灵活飞行,也能安全起降。
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