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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:

飛機旋轉的螺旋槳是一個很好的陀螺裝置,這樣它也有類似屬性。任何時刻施加一個擾動螺旋槳旋轉面的力,合成力位于旋轉方向的前面90度位置,方向和施加的力是一樣的,將導致一個俯仰運動或者偏航運動,或者兩種運動的合成,具體依賴于力的作用點。
扭矩效應的這個因素總是和后三點式飛機有關系,也更明顯,在尾輪抬起后的飛機起飛搖擺過程中最常發生。如圖3-33。

俯仰角的變化和在螺旋槳飛機的旋轉頂部施加一個力有相同的效應。合成力在垂直軸的90度位置發生作用,導致飛機向左的偏航運動。這個運動的程度取決于很多變量,其中之一是尾輪抬升后的急轉。然而,當一個力作用到轉動的螺旋槳的邊緣的任何一點,進動或者陀螺效應總會發生;合成力將仍然是在旋轉方向上偏離作用點90度的位置。根據力的作用位置,會導致飛機左偏航或者右偏航,上仰或者俯沖,或者是俯仰和偏航的結合。
陀螺效應的結果可以這樣說,任何繞垂直軸的偏航導致俯仰運動,任何繞橫軸的俯仰導致偏航運動。
為糾正陀螺效應的影響,飛行員有必要適當的使用升降舵和方向舵來防止不必要的俯仰和偏航運動。
不對稱載荷(P因子)
當飛機以大迎角飛行時,向下運動的槳葉受力比向上運動的槳葉大;這樣推力中心就移動到了螺旋槳旋轉面的右側-導致繞垂直軸的向左偏航運動。那個解釋是正確的,然而,要證明這種現象,必定產生每一個槳葉上的有效風向量問題,在考慮飛機迎角和每個槳葉的迎角雙重因素時顯得更為棘手。
這個不對稱載荷是由合成速度引起的,合成速度是螺旋槳葉在它的旋轉面內的速度和空氣水平的通過螺旋槳旋轉面的通過速度合成得來的。飛機以正的迎角飛行時,從后面看右側或者下降運動的槳葉通過區域的合成速度比左側向上運動的槳葉合成速度大。由于螺旋槳葉是一種翼面,增加的速度意味著升力增加。因此,向下運動的槳葉有更多的“升力”(相當于機翼的升力,這里對于螺旋槳就是螺旋槳產生的推力)趨向于把飛機頭向左拉。
簡而言之,當飛機以大迎角飛行時,向下運動的槳葉有更大的合成速度;因此比向上運動的槳葉產生了更多的推力。如圖3-34.如果螺旋槳軸是垂直于地面安裝的話(就像直升機)這會更容易看到。

如果根本就沒有空氣運動,除由螺旋槳本身產生的風之外,每個槳葉的相同部分應該由相同的速度。但是,當空氣水平地通過這個垂直安裝的螺旋槳時,朝氣流前進的槳葉會比背離氣流運動的槳葉有更大的空速(槳葉相對空氣的速度)。這樣,朝向水平氣流旋轉的槳葉將產生更多升力,或者推力,把推力中心朝那些槳葉方向移動。設想旋轉垂直安裝軸的螺旋槳來使降低相對氣流的角度(就像在飛機上)。這個不平衡的推力然后成比例的變小,直到達到零,這時螺旋槳軸恰好相對移動的空氣是水平的。
扭矩效應四因素中的每一個數值都隨飛行狀態變化而變化。在飛行的一個階段,這些因素中的一個可能比其他的更突出;反之,在另一階段可能另外的因素更為主要,這些值之間的關系會隨不同飛機而變化,依賴于機身,引擎和螺旋槳組合以及其他設計特征。
為在所有飛行條件下保持飛機的正確控制,飛行員必須應用必要的飛行控制來補償這些變化的值。
載荷因子
前面的部分只簡要的考慮了一些飛行原理的實際要點。要成為一個飛行員,飛行動力科學方面的詳細技術課程是不必要的。但是,就對乘客的安全負責來說,勝任的飛行員必須有基礎牢固的飛機受力概念,有利的使用這些力,以及特定飛機的操作限制。任何施加在飛機上使飛機從直線飛行偏斜的力都會在結構上產生一個應力;這個力的大小用術語叫“載荷因子”。
載荷因子是飛行時的作用于飛機的全部負荷和飛機總重量之比值。例如,載荷因子3意思是作用于飛機結構上的全部載荷是飛機總重量的三倍。載荷因子通常表達為術語”G”,也就是說載荷因子3可以說成3G,或者載荷因子4可以說成4G.。

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