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飞机失速的原因及后果

时间:2023-11-26 16:57:01    浏览:12

在飞机飞行过程中,失速是一种非常危险的现象,可能导致飞机失控、坠毁,甚至危及乘客的生命安全。失速,顾名思义,是指飞机的升力丧失,使得飞机无法继续维持在空中。那么,飞机失速究竟有哪些表现呢?它又是如何在失去升力的状态下坠毁的呢?本文将为您揭示其中的奥秘。

1. 飞机失速的表现:当飞机失速时会发生什么?

"Stall, Stall, Stall……",在观看空难纪录片《空中浩劫》和一些航空灾难电影时,经常会听到这种连续且不可取消的机组告警。重复播放的Stall语音告警提醒飞机已经处于非常危险的境地,需要飞行员立刻执行应急程序以防止灾难性坠机事故的发生。

Stall的意思是失速,意味着飞机进入了失速状态,即飞机当前的升力已经无法维持与飞机本身重量之间的平衡,造成飞机下坠。

飞机失速会造成严重的后果。

什么是失速?

当飞机飞行时,机翼上下表面产生的空气压力是不同的。关于飞机如何建立起升力涉及到流体力学,空气动力学多学科的知识,在这里不做赘述。简单的说,机翼下表面产生的压力比通过机翼上表面的空气压力高。

,机翼就相当于在水平的空气流动中插入了一块竖直的平板,导致原本经过上翼面的气流无法连贯而产生分离。分离的气流在带动下最后会在原本到高低压气流的交汇处形成封闭的涡流。而在涡流中的气体压力是一样的,所以导致飞机升力的减小。

机翼达到临界攻角的原理简图如下所示:

当封闭的涡流达到一定的质量,会抑制飞机升力的产生。飞机达到失速状态的角度称为临界攻角,一般都在15度以上。因此,飞机很少以很大的迎角起飞或降落,就是为了防止造成飞机出现失速。如果没有了升力,那么无论飞机的发动机有多么强劲的推力,飞机当时的飞行速度有多快,飞机都会开始坠落。

当一架客机失速时会发生什么?

客机一般会在三种情况下出现失速情况。

1. 在起飞和着陆过程中,由于飞机本身的空速较低,同时飞机的迎角又较大,升力较小,是出现失速最常见的过程,尤其是当飞机处于起飞后转弯和进近时。

2. 当飞机在降落过程中出现特殊情况,而执行“复飞”程序重新爬升时,也可能发生失速现象。因为飞行员此时必须将飞机从降落的低空速迅速转换到拉伸的高空速状态,同时也需要控制好迎角,否则容易导致失速。

3. 在飞行中遇到突发情况,如强风、雷暴等极端天气条件,也可能导致客机失速。

综上所述,飞机失速是一种非常危险的情况,不仅会影响飞行安全,还可能导致严重的事故后果。因此,飞行员需要在起飞、着陆和飞行过程中格外注意控制飞机的姿态和迎角,确保飞机始终在安全的飞行范围内。

需要调整迎角以便让飞机转弯并偏离降落跑道。

最后一种情况是,当机翼结冰或者被其他材料覆盖时,较粗糙的表面会产生较大的迎角,使飞机更容易失速。这也是为什么飞机的防冰系统会影响飞控系统的原因。

机翼结冰会增加飞机失速的可能性。在冬季,一些高寒地区的机场常常会出现飞机起飞延误的情况,因为飞机在起飞前必须经过除冰程序,以确保在起飞时不会出现失速现象。

虽然每种失速情况都有所不同,但在紧急情况下采取的应对措施通常是相似的。一般的方法是让飞行员降低飞机的高度,从而减小迎角,并提高速度。

飞机失速对乘客是否有危险?

经历过模拟失速训练的飞行员在现代高科技驾驶舱仪表和计算机的帮助下,能够快速让飞机从失速状态恢复正常。

战斗机失速坠毁

然而,这种危险确实存在。只需回顾2009年法航447航班事故即可了解。

当时,一架空客A330飞机从巴西里约热内卢飞往法国巴黎。由于空速管结冰,导致空速传感器失效,机组人员无法在驾驶舱中收到准确的空速信息,而飞机的自动驾驶系统也无法接收到有效信息,因此自动脱离。在混乱之后,机组人员试图通过手动控制让飞机恢复正常,但由于飞机已经进入失速状态,最终导致了悲剧的发生。

名副飞行员错误地加大了飞机的迎角,抵消了正驾驶的正确操作,导致飞机一直处于失速状态。最终,飞机坠入大海,216名乘客和12名机组成员全部丧生。这是法航A330客机(并非出事那架)的事故。

世界航空业从这次事件中吸取了一些教训:

警告信息未能提醒机组人员或其警告逻辑不充分,导致机组人员接收到错误的反馈信息。当飞机的迎角过大,超过警告逻辑的界限时,没有出现相应的警告。而当飞行员放下机头时,由于迎角数据看起来更“合理”,失速警报又重新响起。

飞行员在高空飞行过程中对空速指示丢失情况的应对能力不足。错误的空速读数告诉飞行员他们的飞机处于失速状态。如果飞行员接受过相关训练,在失速时将机头放回水平位置,空速会随着较低的迎角而增加,这样,飞机将保持在空中,避免坠毁。

自事件发生以来,空客公司已通知各航空公司更换A330和A340上至少一半的传感器,以确保它们不会结冰。此外,这起灾难性事件已经成为飞行员过程中的必修课程。

20世纪初,美国的莱特兄弟发明了人类历史上第一架真正可飞行的飞机,此后,飞机正式地进入人类生活。然而,飞机在高空飞行过程中可能会失速坠毁,这是一个严重的问题。

当时的飞机相当简陋,且人们对飞行知识的理解不够深入,因此经常发生飞行事故。许多事故是由飞机失速引发的。长时间以来,失速一直是飞行员的“噩梦”,严重阻碍了航空事业的发展。

如今,人们已经对失速有了更深入的研究和理解,由飞机失速引起的事故也有大幅减少。一般来说,失速与飞机本身有关。那么,类似于飞机的鸟类是否存在失速现象呢?它们的失速是什么样子呢?

图示:飞机翼弦示意图

失速的概念

从字面上看,失速似乎是指飞机“失去了速度”。但实际上,失速与速度没有太大关系。失速是指机翼的迎角(或称为攻角)超过一定数值时,机翼产生的升力开始减小的状态。

什么是迎角呢?迎角就是机翼的翼弦(前缘点和后缘点的连线)与飞机前进方向所在的平面之间的夹角。当迎角小于临界值时,迎角越大,升力也越大,即飞机的头抬得越高,飞机也会随之飞得越高。

当迎角大于临界值时,迎角继续增大,升力反而会减小,此时飞机的高度会因为头抬得过高而迅速降低。因此,失速可以简单地理解为飞机的“头”抬得“太过了”,导致飞机开始快速下降的状态。

由于飞机是依靠升力来维持飞行的,因此失速实际上是一种失控状态,会导致飞机失去稳定性并最终坠毁。为了确保飞行安全,飞行员需要时刻注意飞机的迎角,并在必要时采取措施避免失速的发生。

在空中升起的平稳飞机的升力必须等于重力,否则飞机将受到重力的作用而被拉下。在大多数情况下,当飞机失去升力时,它会立即下降,此时飞行员需要降低机头以增加升力来脱离失速状态。

如果操作得当,这个过程不会导致飞机和机组人员或乘客失去太多的高度,也不会带来太大的危险。然而,有时失去升力的飞机会一边下降一边旋转,这是由于两侧机翼的失速情况不同,飞机围绕失速更严重的机翼旋转。这种边下降边旋转会对飞机机体造成巨大的破坏,对乘客来说也非常危险,必须立即采取措施纠正。

判断飞机是否失速的关键因素是迎角的大小,而不是飞机的速度。虽然它们之间在某些条件下存在关联,因此在实际应用中常常使用“失速速度”的概念。当飞机进行平稳飞行时,升力和重力需要达到平衡,重力是固定的,因此升力必须始终保持稳定。

速度较快的飞机所需的升力较大,只需较小的迎角就能正常飞行,但是速度较慢的飞机需要通过增加迎角来获得相同的升力。随着飞机速度的降低,所需的升力也逐渐增大,需要抬升的迎角也逐渐增大,直到达到临界值。当迎角超过临界值时,飞机将无法获得足够的升力,开始向下坠落,此时的速度被称为失速速度。

通过失速速度,我们可以判断飞机是否处于失速状态。

是否接近或已经失速:一架处于失速速度的飞机将无法继续爬升,而低于失速速度的飞机则可能一直下降。

鸟类是否会失速

飞机的飞行原理与鸟相似,既然飞机能失速,那么鸟类是否也会失速呢?答案是肯定的,鸟也会失速。

与飞机相同,鸟的失速原因是其飞行速度过慢,产生的升力不足以维持其在高空飞行。然而,两者的失速方式存在差异。飞机主要依赖加速和提高机翼高度来产生升力,而鸟类主要通过拍打翅膀来获得升力。

当鸟类飞得过高,稀薄空气会导致其迅速失去体力,拍打翅膀的频率降低,进而使升力减小,鸟开始下坠。对于某些依靠热气流滑翔的鸟类,只要能持续获得上升气流,它们就能在高空盘旋。

尽管鸟也会失速,但通常情况下,失速对其影响较小。鸟类不太敢冒险飞到更高的高空;鸟类能够轻易应对失速现象。一旦鸟感受到失速,它们会立即采取措施,如拍动翅膀来缓解失速。

与飞机相比,鸟类具有更高的灵活性,例如在行走和驾驶过程中。当你行走时,若有人向你靠近,你可以本能地躲开;但当你开车时,遇到前方障碍物时,你便无法迅速避让。有时鸟类甚至主动让自己失速,以期改变飞行方向。

更快地回到地面,如果慢悠悠地滑下去,可能会遭遇危险。

然而,虽然人类制造了各种型号繁多、功能各异飞行器,但在与大自然中的飞行高手——鸟类相比,仍稍显逊色。

数亿年的进化使鸟类具备了完美的适应飞行结构,并熟练掌握了各种飞行技巧。即使是人类害怕的失速,对鸟类来说也只是本能反应。

鸟类有许多值得我们学习和研究的优点。

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