大型飞机的异常姿态改正

1、大型飞机的异常姿态改正未知 小卒 编译 2002-7-27 0:07:25      前些时日，于办公室内，巧幸研读到这一季的波音公司AERO季刊，其中有一篇探讨有关"飞机不正常姿态改正"的文章，觉得值得和大家共享。  其实有些观念，早是我们在初学飞行之时，就曾经学习探讨过的，但是，经久服务在民航公司内，于日常飞行运作中，很少再有实际接触历练的经验，久而久之，概念就渐渐生疏了。今年初，国内几次重大空难，造成社会震撼，无论其中失事原因是否和此观念有直接关联，只是希望和所有学长，共同的再做一次这方面

2、的复习，加强操作概念。  个人才疏学浅，加上原文系英文，斗胆做此尝试翻译工作，意在抛砖引玉。在译文过程中，才发现平常用的一些习惯语，用英文的时候，没觉得有什么特别困难，但当要确切的翻成中文时，真是绞尽脑汁，选词修语，深怕用错字词而有所误导。例如: "YAW"， "ROLL"， "MANEUVER"和 "CONTROL" 。"操作"，"操纵"，"操控"，等等之间的用词和差异，都要非常小心的

3、处理，所以整篇文章之中，如有饶舌之处，尚请各位学长不吝指教。 以下就是本篇文章的全文:大型飞机之空气动力原理前言:   航空公司的飞航组员，长久以来持续不变的目标，乃是提供乘客一个高度安全品质的舒适旅程。飞行员于一般日常在线运作时，难有经验触及到一些极度不正常的姿态，例如极大的俯仰角或过大的坡度。然而，如果我们每一个人都能确切的了解空气动力原理，那么我们必定能够顺利的，将飞机由这种极度不正常的姿态中，安全平稳的改正出来。  所有商用飞机制造厂商，所生产大型后掠翼的喷射客机，其遵循的空气动力原理，都是大同小异的。  

4、其所建议，由不正常姿态(UPSET)中改正的技巧原则也大都是相通的。虽然我们飞行员于飞行时，进入不正常姿态的可能性非常的低，但是，如果先能有充分的了解则能有更好的心理准备，亦将会对改正能力之提升大有助益。  大体上来讲；飞机于飞行中，所产生的不正常姿态，约可以分为以下四种形态(见图一): 图一飞机不预期的进入: 仰角向上超过25度。 俯角向下超过10度。 机翼坡度超过45度。 飞行于上述状态，而且空速读数，不正常的增加或减少。为了能避免进入不正常的姿态，或者不幸进入后，期能够自其中安全的改正出来，我们一定要了解以下几点:&#

5、160;大型飞机应用的空气动力原理。 飞机处于不正常姿态时所应用的空气动力原理。 改正的方式和技巧。1.大型飞机应用的空气动力原理  我们平日于在线正常的飞行时，大都能完全熟悉飞机的操作技巧。一般来说，如果操纵向后带杆，飞机仰角增加，则高度自然会增加。于平飞当中，如果增加推力，则空速自然也会增加。 然而；当飞机飞行，处在某一种边际状态的时候，就会有不同的情况产生，这是必然的。举例来说； 在某一种飞行情况，为了保持较低空速的飞行姿态，必需维持较大的推力。这个时候；如果增加飞机的仰角，则飞机高度可能非但不会上升，反而可能下降。也许我们都接

6、受过此类的不正常状态改正的训练，但是，毕竟于在线运作时，很少有这方面的实务经验。因此，在整个空气动力状况中，我们应该了解下列三个基本概念: 能量的管理运用。 俯仰操作。 横向(Lateral)及方向的操作。 能量的运用管理:   飞行中的飞机有三种能量运作，凭以生成空气动力进而操控飞机。动能(Kinetic Energy): 随着空速的增减而变化。位能(Potential Energy): 和飞机高度成一定的比率。化学能(Chemical Energy): 产生自飞

7、机油箱中的燃料。  能量状态”(Energy State)一词就是指:在某一特定的时间点，飞机所储存这三种能量的状态。 我们必须要明确的了解，飞机所处的姿态，以及其中所隐藏的危险因素，进而才能够知道采用何种有效的方式来操作。  飞机于飞行中，因为阻力的因素，不断的损耗能量。阻力，我们通常运用飞机上所储存的化学能(Chemical Energy)来弥补它。也就是说，在发动机中燃烧燃料，产生化学能量，来弥补被阻力损耗的能量。【落地过程中则是不同的，我们用煞车(摩擦力)及引擎反推力来消耗掉动能】  于飞行中，这

8、三种能量是可以相互交换的。这种交换通常要付出增加额外阻力的代价。此种刻意的，将几种飞机的能量相互转换处理的过程，我们视为"能量管理"。  空速(动能)可被转换成高度(位能)。高度(位能)于下降过程中，也可以被转换成速度(动能)。 然而；这种能量间相互的转换，必须要和最终所需的能量状态达成平衡。举例来说:当我们运用下降角度，将飞机的高度转换成空速，必须要很小心谨慎的配合使用化学能(推力)，以达到最终所需求的能量平衡状态。  当我们想要制造一空气动力的力量和力矩，来操作飞机的时候，这一点就成为特别重要的因素。 动能可以

9、被转换成位能(爬升)。位能亦可以变换成动能。 而化学能，亦可藉由发动机转换成动能或位能，但仅能维持于某一特定的比率。 其间之关系显示于图二。 图二  其实在飞行的操作当中，就是在处理这些能量的互换。将飞机动能保持在限制范围内(失速及超速限度内)，位能保持在限度中(飞越地障与低速抖动【Buffet】之间)，以及化学能维持在特定的门坎之上(油箱中所剩的油量)。这些观念的了解，对于飞机于不正常姿态中的改正，事实上是非常重要的。   我们管理这些能量的型态，以及将它们之间互换，通常并不是直接操控这些能量。我们只是操纵作用在

10、飞机上的力的大小跟方向。来改变飞机的方向与姿态。这些力的大小，提供了飞机的加速与否的结果。这个结果，导致飞机的方向与姿态改变，以及其改变的份量。追根究柢的说:飞机的速度与高度代表当时点飞机的能量状态。  这种以控制作用力的方式改变飞机的加速状态，使其产生一种新的能量状态的过程须要一点时间。这时间的快慢，完全依据牛顿定律，取决于飞机的质量以及作用于飞机之力量的大小。通常质量较大（较重）的飞 机，改变姿态所需要的时间往往较小型飞机来得长。这种较慢的反应时间，就需要飞行员有较早的前置量，采取动作以确保于适当的时机，达到你最后企图达到的能量状态。推力，重力，升力及阻力，为

11、作用于飞机的四种力（图三）。我们藉由推力和飞行操纵系来改变这四种力量，以达到飞行的目的。 图三  升力，采用"磅"或"公斤"为计算单位，升力的产生，取决于平面相对于气流的攻角，流经该平面之空气动力压力（随空速及空气密度而定），以及该平面面积的大小及形状而变。 于固定的速度和空气密度中，升力随着攻角而改变。当攻角增加，升力也成比率的随之增加。此种升力的增加，通常是线性（直线）的。然而；于某特定的攻角之后，升力特性开始改变。于此临界攻角(Critical Angle Of Attack)之

12、后，飞机的升力不增反减。因为流经上翼面的空气，不再紧贴翼面，上翼面的气流被破坏，此时这上翼面就被视同失速了。这种气流被破坏而造成升力丧失的现象，和当时飞机的空速与姿态无关。飞机失速，可由下列任一或多种情况之组合显现出来: 抖动(Buffeting)。 俯仰失控( Lack Of Pitch Authority)。 摇滚失控(Lack Of Roll Control)。 无法控制下降率(Inability To Arrest Descent Rat

13、e)。 图四   这些现象通常会随着飞机的失速警告系统的警告而来。“失速”绝不可以和“失速警告”相互混淆，要知道“失速警告”，乃是提前提醒飞行员飞机“接近”，或是“快要”失速了，由“接近”或“快要”失速中改正，和由“已经”失速改正，其两者情况是绝然不同的。“接近”或“快要”失速的改正，为仍然可以使用飞机的各操纵面进行改正操作的动作。但是；“已经”失速的改正，是属于飞机已经失去操作各操纵面能力的状态，但虽然如此，此时飞机还是可以改正的。  飞行操控系统的作用，就是将我们的操作，施力于各操纵面，以达到操控之目的，而能改变飞机的飞行路径。(

14、见图四)俯仰操作:  以飞机的横向轴为定轴之运动，称之为俯仰(见图五)，通常由升降舵来操控。在某一特定的飞机外型、重量、重心及空速等因素的组合下，作用于飞机所有的"力"可由升降舵的某一位置平衡之。 于飞行中，空速和升降舵位置是最容易被改变的；当空速改变后，升降舵位置就必须要被重新调整，以平衡由空气动力产生的力。通常我们会运用俯仰调整配平装置(Pitch Trim Mechanism)，以中和人工操作的力，这种俯仰调整配平装置，我们典型的采用"水平安定面" (horizontal sta

15、bilizer)。  我们并且要了解一个非常重要的基本观念，那就是当飞机处于调整好(in-trim)的攻角平衡状态之下飞行时，如果飞行员瞬间施予额外的力量操作飞机因而破坏了平衡状态。则飞机本身会逐渐的试图回复到原来配平好的攻角姿态，这是因为飞机设计上的纵向稳定性(Longitudinal stability)所导致的。  另外；改变飞机外形也会对俯仰操控产生影响。例如，伸放襟翼通常会造成机头向下的俯仰力距，收上襟翼，会造成机头向上仰的力距。当使用机翼上的减速板，通常也会产生机头上仰的俯仰力距。 图五  俯仰姿态亦会

16、随着推力而改变(见图五)。引擎装于翼下的下单翼机型，当减推力时，会造成机头向下的俯仰力距。增加推力，则造成机头向上的俯仰力距。  升降舵和水平安定面位置的组合，亦会影响到飞机的俯仰。在正常操作时，我们会先施力于驾驶杆，然后再重新调整水平安定面配平位置，以解除手中的力量。这个时候，水平安定面和升降舵是平顺的(faired)。如果它们俩不是在平顺的状态(一个要俯，而另一个要仰) 则其效能，就会相互抵消。这种情况将使飞机因改 变外形或推力所需俯仰力距受到限制。横向与方向的操作:  飞机的垂直安定面，就如箭尾羽毛，用以保持飞机机头的方向。方向

17、舵装置于垂直安定面的后缘。操作方向舵，使其和相对气流产生的力量，制造出以垂直轴为定轴的转动。这种运动我们称之为"转向" (Yaw)参考图五。垂直安定面和方向舵的大小设计要符合两点目标:其一，当飞行中发生发动机失效，产生不对称推力时，能满足其所需的操控量(当空速大于V1以上)。其二，在侧风落地时，能产生足够的侧滑操作能力。为了达到这两点需求，垂直安定面和方向舵的设计，必须要具有产生足够的转向力距(Yawing moments)以及足够大的侧滑角度(Sideslip angles)。  以纵轴为定轴的运动称之为摇滚(Roll)见

18、图五。副翼(Ailerons)及扰流板(Spoiler)的操纵量决定飞机的摇滚率。副翼和扰流板的操纵量改变了翼面的局部攻角，进而改变了机翼升力，而产生了飞机以纵轴为定轴的摇滚动作。  飞机于不正常姿态改正时，可能需要很大的副翼或扰流板操作量，以达到改正的目的。压满杆时也可能需要蹬舵以协助达到控制摇滚的目的。方向舵操作量的大小，依据飞机的机型及相关设计有所不同。一个不协调的方向舵操作，会造成机头朝蹬舵方向产生侧滑(Sideslip)，而这侧滑又产生摇滚(Roll)。这种由侧滑产生的摇滚通常称为上反翼侧滚效应(dihedral effect)。  

19、当攻角达到致动失速警告器(stick shaker)时，飞机副翼和扰流板的操控仍然有效。然而如果攻角继续增加至超过失速警告器的设定值，则流经上翼面的气流开始分离，通常此时飞机会开始抖动(buffet)。此时如果再不减小攻角，则即使飞机副翼和扰流板联合运用，恐怕也无法与分裂气流产生足够的操控力。因此；于某些机型上，可能会产生轻微的摇滚现象。虽说垂直安定面/方向舵很少会形成空气动力上失速的状况，但在大攻角下所产生的力仍可能足以使飞机偏向及摇滚。  攻角大时，飞行员使用方向舵辅助横向操作时，必须格外的谨慎。过大的舵量，可能会导致飞机进入过量的侧滑，使得飞机偏离飞行路径。

20、  不对称推力会产生飞机转向(Yaw)和摇滚(Roll)力距。所以当发动机失效时，就会产生不希望有的偏向和摇滚。由于引擎的加减速有时间延迟，推力不易准确掌握，因此，除非巳无计可施，否则应避免用不对称推力方式做摇滚(Roll)改正。通常，作不正常姿态改正时，我们都应该先设法恢复对称推力。2.飞机处于不正常姿态时所应用的空气动力原理:  虽然一般来讲，航空公司的在线飞行员，很少碰到飞机处于不正常姿态。但是，如果能够了解如何运用空气动力原理，对于处在这种情况时操控飞机，会有很大的帮助。下面建议的几种不正常姿态改正的技巧很有效。如果采用这些方式有效，我们建议不要

21、再使用其它的方法。下面我们就针对几种情况的改正方式加以探讨: 失速改正 机头偏高，机翼水平 机头偏低，机翼水平 坡度太大失速改正:  在所有不正常姿态中，记住，在进行其它动作之前，失速改正应当先做。从失速中改正，第一件事，就是要减少攻角。放低机头并且保持住，直到机翼不再失速为止。下单翼机发动机装置在机翼下方的机型，可能需要适量的减少推力，以防飞机的攻角继续增加。飞机由失速中改出来之后接着再来处理其它的不正常姿态，必要时把推力加回到所需的份量。机头偏高，机翼水平姿态的改正:   当机头不预期的高过25度以上

22、并且继续上扬时，飞机的动能(空速)开始急速减少。依据我们前面所讨论能量管理的观念，此时，飞机所消失的动能，实际上是被转换并储存成位能。空速降低，造成我们操纵这架飞机的能力，也随之降低。如果当时飞机的水平安定面的位置，被调整在机头偏高的配平状态，如同飞机处于低速飞行姿态，此时用升降舵推低机头的效能就被水平安定面的位置给限制住了。当飞机空速不断在掉时，飞行员直觉的，会使用大量的油门来企图获得速度，这样做令情况更加复杂。结果在发动机装置于翼下的下单翼机型中，造成机头更加上仰的姿态。在这种大推力低空速的状况下，想以升降舵压低机头的动作大大地受限于水平安定面令机头偏高的水平安定面调整。译者: 

23、(假想情景: 五边飞机进场，落地外形，小空速，大推力配置，调整片调妥。因故执行重飞，加大推力-产生机头上仰力距，收上襟翼-再度产生机头上仰力距。结果；飞机产生非常巨大的上仰力距，升降舵效能又恰因水平安定面配平位置，而受到限制。)  此时，飞行员正确的改正动作，应该是把位能(高度)转换成动能(空速)，也就是先推满杆，接着调整水平安定面以推平机头，使飞机回到平飞状态。这样操作，升降舵应可提供足够减低机头姿态的份量。这个时候，我们应当特别小心的是，虽说很难确定该用多大的水平安定面调整份量，但绝对要避免使用过多的水平安定面调整量。飞行员不应该使用水平安定面调整来飞飞机，而

24、且当感觉到有负G或是在操纵杆的压力减轻时，就应该停止水平安定面的调整了。这个使用水平安定面调整的动作，可以改正飞机Out-of-trim的姿态，使飞行员于下一步改正动作之前，先将飞机脱离这种危险状况。因为大动作操作飞机，使飞机机头向下，往往会使得飞机产生负G的状态。此时的操纵量，应该是保持在0-1个G之间。经由试飞中验证得知，在飞机的高度情况许可下，发动机装置于机翼面下方的下单翼机型，借着收小部份油门，可以很有效的放低机头。使用这种操作方式，绝不可以用直觉的反应动作，而须依据不同的机型，做不同的考量。  如果正常减低机头的俯仰操作，无法有效的停止机头继续上仰，压一点机翼坡度

25、，使飞机进入摇滚动作(Rolling)，应该可以使飞机机头降低。机翼坡度也许需要大约45度，最大不要超过60度为极限。继续压杆使机头摆平的力量，可减轻机翼负荷，并使攻角保持在最小。避免瞬间过度的进入摇滚操作，应该尽可能的柔和操作。保持空速在失速警告器制动边缘，正常的摇滚操作，此时可能会需要全行程的副翼和扰流片的操作份量。这种的摇滚操作会将飞机的俯仰姿态，引导进入一个转弯的动作，而使得飞机的俯仰姿态降低。最后，如果这些正常的俯仰操作和摇滚操作，都失去效应的话，我们也许就应该谨慎地使用方向舵，向摇滚的那一边操作，以诱导飞机进入摇滚动作。(译者:此动作为非常冒险的尝试，因为将飞机诱导进入类似Spin

26、摇滚下降的姿态，此时当机头接近天地线时，应谨慎使用反舵，以维持机头方向，否则可能机头会瞬间下倒向地面。)切记；仅仅需要小量的方向舵操作份量，过多的份量，或是过快及过久的操作，都可能会导致飞机失去横向和方向的控制。因为此时飞机处于低能量的状态，飞行员要格外小心方向舵的操作份量。机翼水平，机头偏低姿态的改正:   当飞机姿态，机头处于不预期的低过10度以上，并且继续降低时，此时飞机的动能，开始瞬间的急速增加，飞行员通常会减低推力，并拉出减速板。这个减低推力的动作，会进一步造成飞机俯仰向下的力距。而拉出减速板的动作，会造成飞机俯仰上仰的力距，但同时会增加飞机的阻力，而降

27、低了某些攻角的升力。当飞机的空速大于Vmo/Mmo时，飞行员企图使用升降舵来操纵机头上扬，但是因为这个时候，在升降舵上有过度的空气动力负荷，而导致升降舵效应降低。  再一次来讨论，如果这时候必须将飞机的飞行轨迹(路径)，回复到水平位置。如果飞机姿态不是处于很严重的情况，在必要时，则可带起机头，减低推力，并拉出减速板，可以将飞机俯仰姿态，回复到想要的状态。而如果飞机姿态是处于低机头，大速度，(空速大于Vmo/Mmo)的情况时，此时我们就应该运用升降舵并且同时使用水平安定面调整，来操纵飞机使得机头上扬。机翼大坡度姿态的改正: 图六  在一般飞行中，

28、机翼大坡度的操作，是超越了正常的需求。虽然我们将不正常姿态，定义在机翼超过45度。然而还是有时会有可能超过90度。任何时候，当机翼不在0度坡度时(机翼不在水平位置)，此时机翼上产生的升力，就不再等于飞机的重力了。而且，如果为了保持飞机的高度，就必须大于1个G飞行(见图六)。当飞机机翼大过67度时，飞机的G负荷，将会到达2.5G，超出飞行手册的限制，而无法做保持高度的水平飞行了(见图七)。于大坡度飞行时增加空速，其主要的目的，就是要增加飞机的升力，以抵消飞机的重力。当机翼超过60度时，使用升降舵将机头带高，产生了无法估量的俯仰姿态改变，其亦可能会超过正常的飞机结构负荷限制，就好像是机翼的攻角处于

29、失速状态。而当升力向量越趋近于垂直(机翼水平)，改正时就会施予越大的G力。  采取柔和但果断的改正动作，有可能会需要全行程的横向操作。如果还是无法有效的改出，这个时候甚至需要向改出的方向，用一点点的舵。(译者:同前所述，此种使用方向舵操控时，必须异常小心谨慎。)切记；仅仅需要小量的方向舵操作份量，过多的份量，或是过快及过久的操作，都可能会导致飞机失去横向和方向的控制，甚至可能会导致飞机结构受损。 图七机头偏高，坡度大的改正:  机头偏高，坡度太大的状态改正必须非常谨慎。压大坡度本来对于机头偏高的姿态改正非常有用。然而我们应该用能量管理的概念，先

30、保持飞机机翼坡度，使用升降舵，操控降低机头，达到所想要的姿态。然后；一旦当俯仰姿态达到所想要的位置时，再改平机翼。之后；再检视空速是否恰当，恢复平飞姿态。机头偏低，坡度大的改正:  当飞机处于机头偏低，大坡度的状态时，飞行员就必需采取非常敏捷的改正动作。因为这个时候，飞机的位能(高度)，正快速的转换成动能(空速)。就算飞机处于非常高的高度，没有撞地之虞，但是这个时候飞机的空速，正在急遽的增加，可能会超过飞机的设计限制。因此可能需要同时改正摇滚及调整推力。当飞机坡度超过90度的时候，可能需求使用升降舵压低机头，以期限制住飞机的升力(反向)，这种反向升力，甚至可能会使飞机机头对地面飞行。这也会使得机翼攻角减低，而期能达到更佳的摇滚改正操作能力。向靠地平线最近的方向，柔和的摇滚改正出来，必要时，可能需要