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飛行員航空知識手冊 航空知識手冊全集

時間:2011-04-08 11:31來源:網絡 作者:航空 點擊:


如果飛機以直線飛行,一個側向陣風就會讓飛機繞垂直軸發生輕微的轉動(假定是右側),那么運動會被垂直尾翼阻止并停止,因為當飛機往右旋轉時,空氣會以一個角度沖擊垂直尾翼的左側。在垂直尾翼的左側就產生一個壓力,它阻止飛機向右轉動,使偏航慢慢的降低下來。在這樣做時,飛機向相對風方向旋轉 有點象風向標。飛機航跡方向的最初變化通常在飛機機頭朝向的變化之后。因此,當飛機向右稍微偏航后,有一個短暫的時間,這段時間內飛機繼續沿原來的航跡方向移動,但是它的縱軸稍微指向右側。
然后飛機有短暫的側滑,在這個時刻(因為假設盡管偏航運動停止,垂直尾翼左側的額外壓力仍然存在)飛機必定有朝左側回轉的趨勢。即,垂直尾翼導致了一個短暫的恢復趨勢。
這個恢復趨勢反展的相對較慢,當飛機停止側滑時它也停止。在停止后,飛機就在稍微不同于原來方向的新方向上飛行。也就是說,它不會自己協調返回到原來的航向;飛行員必須重新確立最初的航向。
方向穩定性的一個小的改進可以通過后掠角實現。機翼設計中使用后略角主要是為了延遲高速飛行中壓縮性的開始。在較輕和慢速的飛機上,后掠角對壓力中心和重心建立正確的關系有幫助。壓力中心在中心之后這樣制造的飛機具備縱向穩定性。
由于結果的原因,飛機設計者有時候不能把機翼安裝在恰好需要的位置。如果他們必須把機翼安裝的太向前,且和機身成恰當的角度,那么壓力中心就不會足夠靠后,達不到要求的縱向穩定度。但是,通過增加機翼后掠角,設計者可以向后移動壓力中心。后掠角的大小和機翼的位置使壓力中心置于正確的位置。
機翼對靜態方向穩定性的貢獻通常很小。掠翼提供的穩定性作用依賴于后掠角的大小,但是這個貢獻和其他部分相比就相對較小了。
自由向擺動(荷蘭軌輥)
荷蘭軌輥是耦合的側向/方向擺動,它通常是動態穩定的,由于擺動的特性,在飛機中這是要不得的。擺動模式的阻尼可能很弱或者很強,這依賴于具體飛機的特性。
不幸的是所有空氣都不是平穩的。并發的上升氣流和下降氣流產生顛簸和下降,以及飛機前后和兩邊的陣風。
飛機對平衡的破壞的反應是復合的側滾/偏航擺動,其中側滾運動發生在偏航運動之前。偏航運動不是很嚴重,但是側滾運動要顯而易見得多。當飛機響應上反角效應而側滾回到水平飛行時,它會側滾得太遠而朝另一個方向側滑。這樣,由于強烈的上反角效應飛機每次側滑過頭。當上反角效應比靜態方向穩定性大時,荷蘭軌輥運動是弱阻尼的,也是要不得的。當靜態方向穩定性比上反角效應強時,荷蘭軌輥運動具有強阻尼,也不是要不得的了。但是這些特性趨于螺旋不穩定性。
那么選擇只能是兩個不利中的次要因素-荷蘭軌輥運動是要不得的,而如果發散率低的話螺旋不穩定性是可以容忍的。所以更重要的操控品質是高靜態方向穩定性和最小化必要的上反角的結果,大多數飛機顯示出輕微的螺旋傾向。這個傾向向飛行員顯示了一個事實:飛機不能無限期的以無手操控方式飛行。
除高速掠翼設計之外,大多數現代飛機, 這些自由向擺動通常在很少的幾個周期后自動消失,除非空氣持續的是陣風或者湍流。具有持續荷蘭軌輥傾向的飛機通常配備了陀螺穩定的偏航阻尼器。退一步說,荷蘭軌輥傾向的飛機很讓人不安。所以,制造商試圖在過大和過小方向穩定性之間尋找折中。對于飛機制造商來說,他們更愿意有螺旋不穩定性也不想要荷蘭軌輥傾向,大多數飛機設計有這樣的特性。
螺旋不穩定性
當飛機的靜態方向穩定性和維持橫向平衡的上反角效應相比很強時,就會出現螺旋不穩定性。當飛機的橫向平衡被陣風打破后,就會產生側滑,強烈的方向穩定性趨于使機頭偏向合成的相對風方向,而相對弱的上反角在橫向平衡的恢復中滯后。由于這個偏航,轉彎運動外測的機翼比內側的機翼速度要快,因此它的升力變的更大。這產生一個過分傾斜的傾向,如果飛行員不糾正的話,會導致傾斜角變的越來越陡峭。同時,使飛機偏航到相對風方向強烈方向穩定性實際上迫使機頭向更低的姿態傾斜。然后向下的螺旋慢慢開始,如果飛行員不糾正,會逐漸增強為更陡峭的螺旋俯沖。通常,螺旋運動的發散率是慢慢增加的,飛行員可以毫不費力的控制這個趨勢。
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