V1VRV2飛機(jī)起飛速度與飛機(jī)升力和阻力詳細(xì)講解

1、V1 VR V2飛機(jī)起飛速度與飛機(jī)升力和阻力詳解V1 VR V2飛機(jī)起飛速度詳解V1 VR V2的概念：首先撿容易的來說。Vr,這個r就是rotate的縮寫，所以Vr可以 叫做抬前輪速度或者抬頭速度。只有當(dāng) 飛機(jī)加速到Vr的時候，飛行 員才可以帶桿讓飛機(jī)抬頭離地，如果小于這個速度，很容易造成擦機(jī) 尾。再說VI。這個速度，我們通常稱其為決斷速度。我們知道，飛 機(jī)發(fā)生機(jī)械故障是不會分時候的，任何狀態(tài)下都可能出現(xiàn)某個部件失 效的情況。如果故障發(fā)生在天上，那么就靠機(jī)組的處理；如果發(fā)生在 地面上，那就比較簡單了，干脆不起飛了，滑回去，讓機(jī)務(wù)人員來處 理?？墒牵绻@個故障發(fā)生在起飛滑跑這個 地面一一空中

2、”的臨界 狀態(tài)下呢？這就比較難辦了。顯然，這時候我們有兩種選擇 一一不起飛了，讓飛機(jī)繼續(xù)留在地 面上，或者繼續(xù)起飛，讓飛機(jī)到空中去再說。其實無論是否繼續(xù)起飛， 我們都不能一概而論。因為如果這時候飛機(jī)速度已經(jīng)很大，很接近抬 前輪的速度了，雖然還沒有離地，但此時剎車可能已經(jīng)無法確保飛機(jī) 能在剩余的跑道上停住了。如果在這種大速度下貿(mào)然中斷起飛， 從而 導(dǎo)致飛機(jī)沖出跑道，也許造成的損失比那個故障本身造成的損失會大 得多。反過來說，如果這時候速度并不是很大，我們只要及時采取必 要的措施，完全可以讓飛機(jī)在跑道上安全得停下來， 我們依然決定繼 續(xù)起飛的話，那顯然也不合適，因為畢竟在地面上處理故障要比在空 中

3、處理故障更安全更有效。這時候大家應(yīng)該差不多有了這么個印象 如果在滑跑速度比較小的時候出問題了， 我們就停下來；如果在 滑跑速度很大的時候出問題了，我們就繼續(xù)起飛?？墒?，到底多大算 是 大”速度，多小算是 小”速度呢？ V1的出現(xiàn)就解決了這個問題。我 們在每次飛行前，都要確定一個 V1速度，假如問題出現(xiàn)在 V1之前， 我們就停下來（這時候是完全能夠停下來的）；如果問題出現(xiàn)在 V1 之后，那就說明現(xiàn)在剎車已經(jīng)來不及了，只能繼續(xù)起飛。所以，這個 V1我們叫決斷速度一一在這個速度我們要做決斷 一一起飛，還是不 起飛！再說V2。這個V2我們通常叫做起飛安全速度，或者干脆就叫安 全速度。當(dāng)飛機(jī)離地后速度達(dá)

4、到了 V2,我們就認(rèn)定飛機(jī)已經(jīng)成功的 起飛了，轉(zhuǎn)而進(jìn)入爬升狀態(tài)。嗯，這下大家知道這三個速度對于一次起飛來說， 是相當(dāng)重要的， 可是這三個速度到底怎么確定是多少呢？這就要說到起飛分析手 冊了。在每次起飛過程中，影響這三個速度的因素大概有以下這么幾 個：飛機(jī)的全重、跑道長度、道面情況（是濕的還是干的）、跑道的坡度、風(fēng)速的情況、機(jī)場周圍的障礙物情況、外界溫度 等等。這 里面有的因素是固定的，例如跑道長度、坡度這些，有的因素是變量，每次飛行都不一樣，例如飛機(jī)全重、溫度等幾項。 航空公司會利用一 個軟件，把這個公司要飛的所有的機(jī)場的所有的跑道的數(shù)據(jù)都一一綜 合進(jìn)去，然后制作成一本厚厚的起飛分析手冊。這個

5、手冊里面每 個機(jī)場的每條跑道，都有相應(yīng)的表格。例如，如果我們今天要在的36L 跑道起飛，我們就會拿出這本厚厚的手冊，翻到首都國際機(jī)場那部分， 找出36L跑道那頁，縱坐標(biāo)是飛機(jī)的重量，橫坐標(biāo)是風(fēng)速 ，一對 應(yīng)，即查出相應(yīng)的三個速度值。解讀影響飛機(jī)升力和阻力的一些因素升力和阻力是在 飛機(jī)與空氣之間的相對運(yùn)動（相對氣流）中產(chǎn) 生的。影響升力和阻力的基本因素有：機(jī)翼在氣流臺的相對位置（迎 角）、氣流的速度和空氣密度（空氣的動壓以及飛機(jī)本身的特點（飛 機(jī)表面質(zhì)量、機(jī)翼形狀機(jī)翼面積、是否使用襟翼和前緣縫翼是否開 等）。這些因素中，經(jīng)常變化的有迎角、飛行速度和空氣密度。飛行員主要是通過改變迎角和飛行速度來改

6、變升力和阻力的。因此，本節(jié)主要分析迎角和飛行速度對升力、阻力的影響。至于由于使用襟翼和前 緣縫翼等所引起的升力、阻力的變化，留在第五節(jié)再作分析。為便于 分析問題，在分析一個因素時，假定其它因素不變。一、迎角對升力和阻力的影響1.迎角相對氣流方向（飛機(jī)運(yùn)動方向）與翼弦所夾的角度，叫迎角。相 對氣流方向指向機(jī)翼下表面，為正迎角；相對氣流方向指向機(jī)翼上表 面，為負(fù)迎角。飛行中，飛行員可通過前后移動駕駛盤來改變迎角的大小或者正負(fù)。飛行中經(jīng)常使用的是正迎角飛行狀態(tài)不同，迎角的正、負(fù)、大、小一般也不同。在水平飛行 中，飛行員可根據(jù)機(jī)頭的高低來判斷迎角的大小，機(jī)頭高，迎角大。 機(jī)頭低，迎角小。其它飛行狀態(tài)，

7、單憑機(jī)頭的高低就很難判斷迎角的 大小和正負(fù)，只有根據(jù)迎角本身的含義去判斷。例如，飛機(jī)俯沖中。 機(jī)頭雖然很低，但迎角并不為負(fù)的，氣流仍從下表面吹向機(jī)翼，因此 迎角是正的。又如在上升中，機(jī)頭雖然比較高，但迎角卻不一定很大， 在改出上升時，若推桿過猛，也可能會出現(xiàn)負(fù)迎角。2,迎角對升力的影響在飛行速度等其它條件相同的情況下， 得到最大升力的迎角，叫 做臨界迎角。在小于臨界迎角的圍增大迎角，升力增大；超過臨界邊 角后，再增大迎角，升力反而減小。這是因為，迎角增大時，一方面在機(jī)翼上表面前部，流線更為彎 曲，流管變細(xì)，流速加快，壓力降低，吸力增大。與此同時，在機(jī)翼 下表面，氣流受到阻擋，流管變粗，流速減慢

8、，壓力增大，要使升力 增大。但是，另一方面迎角增大時，由于機(jī)翼上表面最低壓力點的壓 力降低。因此，后緣部分的壓力比最低壓力點的壓力大得更多，于是 在上表面后部的附面層中，空氣向前倒流的趨勢增強(qiáng)，氣流分離點向 前移動，渦流區(qū)擴(kuò)大，就會破壞空氣的平順流動，從而使升力降低。 在中、小迎角，增大迎角時，分離點前移緩慢，渦流區(qū)只占機(jī)翼后部 的不大的一段圍，這對機(jī)翼表面空氣的平順流動影響不大， 前一方面 起著主要作用，因此，在小于臨界迎角的圍，迎角增大，升力是增大的。到臨界迎角，升力達(dá)到最大。超過臨界迎角后，迎角再增大，則分離點迅速前移，渦流區(qū)迅速 擴(kuò)大，嚴(yán)重破壞空氣的平順流動，機(jī)翼上表面前段，流管變粗，

9、流速 減慢，吸力降低。從分離點到機(jī)翼后緣的渦流區(qū)，壓力大致相同，比 大氣壓力稍小。在靠近后緣的一段圍，吸力雖稍有增加，但很有限， 補(bǔ)償不了前段吸力的降低。所以，超過臨界迎角以后，迎角再增大， 升力反而減小改變迎角，不僅升力大小要發(fā)生變化，而且壓力中心也要發(fā)生前 后移動。迎角由小逐漸增大時，由于機(jī)翼上表面前段吸力增大，壓力 中心前移。超過臨界迎角以后，機(jī)翼前段和中段吸力減小，而機(jī)翼后 段吸力稍有增加，所以壓力中心后移。3,迎角改變對機(jī)翼阻力的影響在低速飛行時，機(jī)翼的阻力有：摩擦阻力、壓差阻力和誘導(dǎo)阻力。實驗表明，迎角增大，摩擦阻力一般變化不大。迎角增大，分離點前移，機(jī)翼后部的渦流區(qū)擴(kuò)大，壓力減小

10、，機(jī) 翼前后的壓力差增加，故壓差阻力增加。迎角增大到超過臨界迎角以 后，由于分離點迅速前移，渦流區(qū)迅速擴(kuò)大，因此壓差阻力急劇增加。小于臨界迎角，迎角增大時，由于機(jī)翼上、下表面的壓力差增大, 使翼尖渦流的作用更強(qiáng)，下洗角增大，導(dǎo)致實際升力更向后傾斜，故 誘導(dǎo)阻力增大。超過臨界迎角，迎角增大，由于升力降低，故誘導(dǎo)阻 力隨之減小。綜上所述，在小迎角的情況下增加迎角時，由于升力的增加和渦流區(qū)的擴(kuò)大都很慢，故壓差阻力和誘導(dǎo)阻力增加都很少， 這時機(jī)翼的 阻力主要是摩擦阻力，因此整個機(jī)翼阻力增加不多。當(dāng)迎角逐漸變大 以后，再增大迎角時，由于機(jī)翼升力的增加和渦流區(qū)的擴(kuò)大都加快， 故壓差阻力和誘導(dǎo)阻力的增加也隨

11、之加快。 特別是誘導(dǎo)阻力，在大迎 角時，隨著迎角的增大而增加更快。因此，整個機(jī)翼的阻力隨著迎角 的增大而增加較快。這時，誘導(dǎo)阻力是機(jī)翼阻力的主要部份。超過臨 界迎角以后，雖然誘導(dǎo)阻力要隨著升力的降低而減小， 但由于壓差阻 力的急劇增加，結(jié)果使整個機(jī)翼阻力增加更快。簡單說：迎角增大，阻力增大；迎角越大，阻力增加越多；超過 臨界迎角，阻力急劇增大。二、飛行速度和空氣密度對升、阻力的影 響1 .飛行速度飛行速度越大，空氣動力（升力、阻力）越大。實驗證明：速度 增大到原來的兩倍，升力和阻力增大到原來的四倍；速度增大到原來 的三倍，升力和阻力增大到原來的九倍。即升力、阻力與飛行速度的 平方成正比例。飛行

12、速度增大，為什么開、陰力會隨之增大呢？因為在同一迎角 下，機(jī)翼流線譜，即機(jī)翼周圍的流管形狀基本上是不隨飛行速度而變 的。飛行速度愈大，機(jī)翼上表面的氣流速度將增大得愈多，壓力降低 愈多。與此同時，機(jī)翼下表面的氣流速度減小得愈多，壓力也增大愈 多。于是，機(jī)翼上、下表面的壓力差愈加相應(yīng)增大，升力和阻力也更 加相應(yīng)增大。2 .空氣密度空氣密度大，空氣動力大，升力和阻力自然也大。這是因為，空 氣密度增大，則當(dāng)空氣流過機(jī)翼，速度發(fā)生變化時，動壓變化也大， 作用在機(jī)翼上表面的吸力和下表面的正壓力也都增大。所以，機(jī)翼的升力和阻力隨空氣密度的增大而增大。實驗證實，空氣密度增大為原來的兩倍，升力和阻力也增大為原

13、來的兩倍。即升力和阻力與空氣密度成正比例。 顯然，由于高度升高， 空氣密度減小，升力和阻力也就會減小。三、機(jī)翼面積，形狀和表面質(zhì)量對升、阻力的影響1 .機(jī)翼面積機(jī)翼面積大，升力大，阻力也大。升力和阻力都與機(jī)翼面積的大 小成正比例。2 .機(jī)翼形狀機(jī)翼形狀對升、阻力有很大影響。就機(jī)翼切面形狀來說，相對厚度大，機(jī)翼的升力和阻力也大。這 是因為，相對厚度大，機(jī)翼上表面的彎曲程度也大，一方面使空氣流 過機(jī)翼上表面流速增快得多，壓力也降低得多，升力大。另一方面最 低壓力點的壓力小，分離點靠前，渦流區(qū)變大，壓差阻力大。實驗表 明，相對厚度在5%-12%的翼型，其升力比較大，相對厚度若超過14%, 不僅阻力過

14、大，而且升力會因上表面渦流區(qū)的擴(kuò)大而減小。最大厚度位置，對升阻力也有影響。最大厚度位置靠前，機(jī)翼前緣勢必彎曲得更厲害些，導(dǎo)致流管在前緣變細(xì)，流速加快，吸力增大, 升力較大。但因后緣渦流區(qū)大，阻力也較大。最大厚度位置靠近翼弦 中央，升力較小，但其阻力也較小。因為，最大厚度位置靠后，最低 壓力點，轉(zhuǎn)撥點均向后移，層流附面層加長，紊流附面層減短，使摩 擦阻力減小，所以阻力較小。在相對厚度相同情況下，中弧曲度大，表明上表面彎曲比較厲害， 流速大，壓力低，所以升力比較大。平凸型機(jī)翼比雙凸型機(jī)翼的升力 大，對稱型機(jī)翼升力最小。中弧曲度大，渦流區(qū)大，故阻力也大。機(jī)翼平面形狀對升、陰力也有影響。實驗表明，橢園

15、形機(jī)翼誘導(dǎo) 阻力最小，而矩形機(jī)翼和菱形機(jī)翼誘導(dǎo)阻力最大。展弦比越大，誘導(dǎo) 阻力越小。放下襟翼和前緣縫翼開，會改變機(jī)翼的切面形狀，從而會改變機(jī) 翼的升力和阻力。又如機(jī)翼結(jié)冰，會破壞機(jī)翼流線形外形，從而使開 力降低，阻力增大。3 .飛機(jī)表面質(zhì)量飛機(jī)表面光滑與否對摩擦阻力影響很大。 飛機(jī)表面越粗糙，附面 層越厚，轉(zhuǎn)撥點越靠前，層流段縮短，紊流段增長，粘性摩擦加劇， 摩擦阻力越大。因此保持好飛機(jī)表面光滑，就能減小飛機(jī)阻力。飛機(jī)的阻力對于提高飛機(jī)的飛行性能是不利的。 因此，在飛機(jī)的 設(shè)計制造和使用維護(hù)中，應(yīng)想方設(shè)法減小飛機(jī)的阻力。下面從阻力產(chǎn) 生的不同原因，談?wù)劀p小飛機(jī)阻力可采取的一些措施。要減小摩擦阻

16、力，設(shè)計時應(yīng)盡可能縮小飛機(jī)與空氣相接觸的表面積。制造過程中應(yīng)將飛機(jī)表面做得很光滑，有的高速飛機(jī)甚至將表面 打磨光。維護(hù)使用中，保持好飛機(jī)表面光潔。如上飛機(jī)，要求穿軟底 鞋，鋪好腳踏布等。飛機(jī)要定期清洗。停放時加蓋蒙布，以防風(fēng)沙雨 雪侵蝕。要減小壓差阻力，應(yīng)盡可能將暴露在空氣中的各個部件或另件做 成流線形的外形，并減小迎風(fēng)面積。對不能收起的起落架和活塞式發(fā) 動機(jī)都應(yīng)加整流罩。維護(hù)使用中，要保持好飛機(jī)的外形，不要碰傷飛 機(jī)表面，各種艙的口蓋應(yīng)蓋好，同時保持好飛機(jī)的密封性。要減小誘導(dǎo)阻力，低速飛機(jī)可增大展弦比和采用梯形翼。 高速飛 機(jī)可在翼尖懸掛副油箱或安裝翼尖翼刀等。要減小干擾阻力，設(shè)計時要妥善安排飛機(jī)各部件的相對位置，同 時在各