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尾旋
來源:互聯網

尾旋是飛機在超過臨界迎角后繞其自身的三根軸自轉的同時、重心沿陡的螺旋線航跡急劇下降的自發運動,又稱螺旋。

飛機尾旋的成因與失速有直接關系,一般是因為飛行員操作不當造成飛機迎角過大或遇到突風而發生的。

尾旋的特點是迎角大,螺旋半徑小,旋轉角速度高,下沉速度大。

定義與特征

在尾旋發生過程中,飛機沿著一條小半徑的螺旋線航跡一面旋轉、一面急劇下降,并同時繞滾轉、俯仰、偏航三軸不斷旋轉。其運動特點是迎角大,約20度-70度;螺旋半徑小、只有幾米;旋轉角速度高、達每秒幾弧度;下沉速度大,達每秒百米,尾旋不是飛機的正常飛行狀態。

造成原因

飛機尾旋的成因與失速有直接關系,具體情況因機種的不同而有所不同。一般是因為飛行員操作不當造成飛機迎角過大或遇到突風而發生的。尾旋產生的根本原因是兩側機翼出現不協調的失速,飛機會圍繞失速嚴重的一側機翼方向旋轉。當飛機一側的機翼先失速,另一側后失速時,由于兩側升力的不平衡,飛機會在空中翻轉。這時飛機的自身重力大于機翼提供的升力,所以飛機會進入一種螺旋下墜的狀態,即“尾旋”。

為了訓練飛行員遇到尾旋時的處理能力及研究尾旋的改出方法,某些機動性較高飛機,如殲擊機、教練機,允許有意進入尾旋并改出。采用失速特性較好的翼型和機翼平面形狀,盡量使質量沿機冀機身分布合理,減少大迎角時機翼、機身對尾翼的遮蔽以提高操縱面效率等,是保證飛機具有滿意尾旋特性所經常采用的設計措施。

尾旋分類

根據飛機是由正飛或倒飛進入,尾旋又分為正尾旋和反尾旋。根據尾旋時飛機俯仰角的不同,尾旋還可分為陡尾旋、緩尾旋和平尾旋。

尾旋運動的階段

尾旋(螺旋)分為四個階段:進入階段、初始階段、穩定階段和改出階段。

進入階段

進入階段是指飛機開始失速、進入旋轉前的階段。

飛機會產生劇烈的抖動和震顫。在這個階段,由于飛機還沒有完全進入自旋狀態,所以飛行員駕駛飛機脫險還是比較容易的。

初始階段

初始階段是自飛機開始失速、進入旋轉開始至螺旋穩定形成的階段,此階段飛機的空氣動力和慣性力沒有達到平衡,對于大多數 飛機來說,在初始階段飛機一般需要旋轉兩圈。。這時,機翼完全失速,舵面的效率很低,飛機會以每秒幾百米的速度迅速下落。此時的飛機已經很難控制,想要從尾旋中脫離的話,飛行員需要想盡辦法使飛機停止旋轉,然后低頭向下俯沖來加速。

穩定階段

穩定階段是指飛機的旋轉角度、空速及下降速度等都趨于穩定,空氣動力和慣性力已達到平衡的階段。

改出階段

改出階段是指自實施改出動作開始至螺旋 完全停止的階段。

在改出階段,飛機會向下俯沖。此時,飛機相對空氣的速度會迅速增加,機翼的升力有所恢復,舵面效率也重新提升。當速度達到一定值時, 飛行員就可以順利將飛機拉起,脫離尾旋狀態。

改出方法

尾旋是飛機失速后機翼自轉而引發的,其中“失速”和“自轉”是進入尾旋的關鍵,因此改出尾旋的關鍵就是“阻止自轉”和“改出失速”。中國空軍在上世紀70年代針對空尾旋的問題,自主探索出一套改出尾旋的操縱方法,概括起來就是“平、中、順”。

“平”是指發現飛機進入尾旋后,立即放平舵;“中”是將駕駛桿中立;“順”是判明飛機自轉方向后,向飛機旋轉的方向壓桿,制止飛機滾轉后,推桿過中立,改出失速,退出俯沖狀態。這種操縱方法在航空兵部隊中進行普及訓練,使飛行安全狀態得到明顯改善。

反尾旋裝置

抗尾旋傘

抗尾旋傘通常安裝在飛機尾部,由傘阻力的法向分力提供一個使飛機機頭下俯的力。使迎角減小到失速迎角以下。 尾旋改出后拋掉傘。

對于尚處于試飛階段的新型飛機,尾旋特性尚不完全清楚,為降低尾旋風險,確保試飛員及測試設備的安全,就是在機尾部裝上一具抗尾旋傘,進入尾旋后,試飛員按下放傘按鈕,傘衣會產生制止飛機滾轉的氣動力,并使飛機下俯。改出尾旋后,再將傘拋掉。抗尾旋傘只會在試驗試飛的飛機上采用,對于作戰飛機,仍然需要飛行員精通飛行原理,改出尾旋。

反尾旋火箭裝置

反尾旋火箭的推力大小取決于藥栓,一次使用。 通過電點火器點燃主火藥,主火藥工作 2.8~3.35秒左右。使爆炸螺栓引爆,打開一端堵蓋使噴口外露,火焰噴出產生反推力。機翼兩側的火箭,每枚只打開一端噴口且使兩枚火箭的噴口相反,從而產生一個反尾旋力矩

尾旋試飛

2005年3月15日,中國民用飛機首次尾旋試飛,孔翔和一名外籍試飛員成功地完成了小鷹500飛機46個尾旋的進入和改出。當試飛結束后,外籍試飛員在孔翔的飛行記錄簿上填寫了充分肯定的評語,并鄭重地說:“這是我第一次給中國試飛員填寫尾旋試飛記錄,從此中國也有了自己的小型民機尾旋試飛員”。

尾旋事故

1962年,有兩位試飛員為了測試三叉戟客機的失速尾旋特性,通過逐漸增加迎角來降低空速,在越過臨界迎角后,三叉戟客機開始保持爬升姿勢并快速下降,進入深失速狀態。不一會 兒,一側機翼開始失速下墜,飛機進入尾旋狀態。此時飛行員立刻偏轉 方向舵使另一側機翼下墜。飛機左右搖晃,直至機頭緩慢下傾進入俯沖狀態,才逐漸恢復正常。 兩位飛行員逃過一劫。 此次事件使得民航客機開始增配失速自動警報系統,又稱駕駛桿抖振器。當客機失速時, 失速自動警報系統會被激活,駕駛桿開始抖動以引起飛行員的注意。除此之外,客機還增配了失速挽救系統,又稱自動推桿器。當客機失速時,如果飛行員沒有理睬失速警報,失速挽救系統會自動調整俯仰角,降低飛行迎角。這些技術一是客機防尾旋的重要手段。

1985年,在空戰電影《壯志凌云》的拍攝期間,美國海軍特技飛行員在駕駛F-14戰斗 機拍攝電影中的尾旋改出鏡頭時,改出失敗,出現了機毀人亡的重大事故。

1970年2月2日,蓋瑞?福斯特 上尉駕駛F-106截擊機進行空戰訓練時意外進入尾旋狀態,飛機的飛行高度迅速從11500米降到4500米,經歷了多次改出失敗后,福斯特上尉選擇了棄機逃生。而他彈射逃生時的火箭彈射座椅給了飛機一個反沖力,剛好使得飛機低頭進入俯沖加速階段,順利脫離了尾旋狀態。這架飛機最后以一種完美的降落姿態落在了一片玉米地里,除了機腹蒙皮擦傷外,內部結構幾乎沒受一點兒損傷。這架飛機因這份幸運,被稱為“玉米地轟炸機”,后存于美國空軍國家博物館

參考資料 >

尾旋.中國科普博覽.2024-02-03

Spin.Skybrary.2024-02-03

65歲中國傳奇試飛員:首次國內民機尾旋試飛(圖)(3) .中國新聞網.2024-02-03

特殊機動飛行訓練.中國民用航空總局飛行標準司.2024-02-03

《長空之王》中反復提及的失速尾旋是什么?應如何應對?.光明網.2024-02-03

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