飛行員想知道：這些速度的定義

飛行員想知道：這些速度的定義要不是準備寫這篇文章，很難相信在飛機運行中會涉及到這么多種速度，僅這篇文章中就羅列有60余種。這些速度既包括實際飛行運行中使用的速度，也包括在飛機設計、驗證、試飛過程中使用的速度。雖已查閱多方資料，盡力解釋其中含義，但結果差強人意，除謬誤之外，部分內容仍無法探其原理，以致留空。望多多指正，以便他日朝花夕拾。V1起飛決斷速度(decisionspeed)，又叫關鍵發(fā)動機失效速度。當飛機起飛滑跑時發(fā)生緊急情況或一發(fā)失效，當達到該速度時，飛行員應該繼續(xù)起飛；如果低于該速度，則應在跑道的加速停止距離以內剎停飛機以確保安全。還有一種理解方法，V1是在起飛滑跑中一發(fā)失效時能夠繼續(xù)起飛的最早時刻，只有在V1之后繼續(xù)起飛，才能夠確保飛機在跑道末端能夠達到離地高度35英尺的要求；同時，V1是在起飛滑跑中一發(fā)失效時能夠中斷起飛的最晚時刻，只有在V1之前實施中斷起飛，才能夠確保飛機在跑道的可用長度以內停下來。V1是要求發(fā)動機在VEF故障時，飛行員從識別判斷故障到做出第—個動作的時間為1秒，即VEF后1秒為V1。1secondmtnimifmV1應該大于Vmcg，以保證飛機是可控制的；V1應該小于Vmbe,以確保在達到V1之前一發(fā)失效時，輪胎的剎車能量能夠保證飛機安全停下。V2起飛安全速度(takeoffsafetyspeed)。當遇到一發(fā)失效時，此速度能夠保證飛機安全起飛。V2是飛機的一臺發(fā)動機在速度V1或大于V1失效，繼續(xù)起飛，飛機能夠在跑道末端35英尺高度達到單發(fā)上升的最小速度。對于雙發(fā)飛機,V2應大于等于1.2VS;對于三發(fā)以上的飛機V2應大于等于1.15VS。比空中最小控制速度Vmca大10%。V2確保飛機能夠得到最低限度需要的爬升坡度，并且保證飛機可控。全發(fā)工作條件下V2+10速度可以達到更好的爬升性能。V2min最小起飛安全速度(minimumtakeoffsafetyspeed)。在雙發(fā)或三發(fā)噴氣飛機和活塞發(fā)動機上，V2min不低于1.13Vsr;在三發(fā)以上的發(fā)動機上，V2min不低于1.08Vsr。同時,V2min不低于1.1Vmc。V3收襟翼速度。V4穩(wěn)定起始爬升速度。VA設計機動速度(designmaneuveringspeed)，也叫最大控制偏轉速度。指在使用最大或突然的操作動作時，不產生機身超應力的最大速度，在一般日常飛行中，按照飛行手冊規(guī)定的標準進行操作和飛行時能達到的最大速度，也是使用最多的一個最大速度。VA-VD都是《運輸類飛機適航標準》中定義的速度，與飛機設計相關，是通過公式計算得來，為飛機的實際使用提供參考。VA的定義為：⑴vA不彳S小T式中：心n釆1叫匚時訊i廠呪宰II協(xié)訝1栽盤忘黏.VB最大陣風強度設計速度(designspeedformaximumgustintensity),VB的定義為：(1)Vb-^?5小于公制也(1+墜竺型嚴16護英制％(1嚴廠如嚴49SFT式中：Ywi為限為基礎在所考虎的特定重壘下，襟藝收起形態(tài)的1肓失遠逋度Yc為滾計巡航速度(米y秒.節(jié)，當帛空速)U痕為從第25.34l(a)(5)Q條得到的參考突風速度〔米/秒，英尺「秒，當吊空速)W為在所若慮的特定垂<下的平均機翼戟廈(公斤咪J磅/莢尺2)_0.88/iK=5.3-b/z2W“= P為空氣密度〔公斤?秒丄/米\斯拉格/英尺3)〔為機翼的平均幾何眩長(米，英尺)仃辛r甫卄hfKl'世7*/琳？就彳QVBE久航速度。VBG最長滑行距離速度。VBR遠航速度。VC設計巡航速度(designcruisingspeed)，也稱優(yōu)選巡航速度。VC的最小值必須充分大于VB，以應付嚴重大氣紊流可能引起的意外速度增加。VC不必超過飛機在相應的高度以發(fā)動機最大連續(xù)功率(推力)平飛時的最大速度。VD設計俯沖速度(designdivingspeed)，VD必須選定VD以使VC/MC不大于0.8VD/MD，或使VC/MC和VD/MD之間的最小速度余量是下列值中的大者：從以VC/MC定常飛行的初始情況開始，飛機顛傾，沿著比初始航跡低7.5。的飛行航跡飛行20秒鐘，然后以載荷系數1.5（0.5g的加速度增量）拉起。最小速度余量必須足以應付大氣條件的變動（例如水平突風和穿過急流與冷峰），以及應付儀表誤差和飛機機體的制造偏差。這些因素可以基于概率來考慮。VDD設計阻力裝置速度，是對每一阻力裝置所選定的設計速度，必須充分大于實用該裝置時所推薦的速度，以計算速度控制的預期變化，對于供告訴下降時實用的阻力裝置，VDD不得小于VD。當阻力裝置采用自動定位措施或在和限制措施時，設計中必須取自此自動措施程序規(guī)定的或自動措施許可的速度和相應的阻力裝置位置。VDF/MDF演示俯沖速度（demonstratedflightdivingspeed）是飛機試飛演示時，確保不會發(fā)生不利于飛行特性現象（如顫振、反逆響應）的上限速度。通過飛行演示飛機的每一部件，在不超過VDF/MDF的任何相應速度和動力條件下，不會發(fā)生過度的振動。對于新的型號設計和某型號設計的改型（除非已表明這種改型對氣動彈性穩(wěn)定性無重大影響）都必須進行直至VDF/MDF的各種速度下的全尺寸顫振飛行試驗。VEF起飛關鍵發(fā)動機失效速度。在該速度上，假定關鍵發(fā)動機故障，飛機能夠繼續(xù)滑跑、離地、起飛，并在跑道末端能夠達到距離道面35英尺以上。規(guī)定要求VmcgsVefsVr,所謂的臨界發(fā)動機是指在固定翼的多發(fā)飛機上，如果失效時對飛機的操縱和性能影響最大的那臺發(fā)動機。VF襟翼設計速度（designflapspeed），是對應每一襟翼位置的設計襟翼速度，必須充分大于對各相應飛行階段（包括中斷著陸）所推薦的飛行速度。VF不得小于：

1.6VS1,襟翼在以最大起飛重量起飛時的位置；1.8VS1,襟翼在以最大著陸重量進場時的位置；1.8VSO，襟翼在最大著陸重量著陸時的位置。VFC/MFC飛機穩(wěn)定最大速度(maximumspeedforstabilitycharacteristics)，是在襟翼和起落架收起時，飛機能夠在保持穩(wěn)定的前提下進行各種機動動作，并且操縱力度應在合理范圍內，不應引起飛行員操縱困難的最大速度。VFE帶態(tài)VFEFULL180318621%1*2D51JLC帶態(tài)VFEFULL180318621%1*2D51JLC11￡VFE — — 見下表VFS一發(fā)失效最后離場段速度。VFTO最后起飛速度(finaltakeoffspeed)，以校正空速表示，必須由申請人選定用來提供至少CCAR25部中要求的爬升梯度以及各種機動能力，不得小于1.18VSR。VH最大連續(xù)推力水平飛行最大速度(maximumspeedinlevelflightwithmaximumcontinuouspower)Vimd最小阻力速度。Vimp最小推力速度。VLE最大起落架放出速度(maximumlandinggearextendedspeed),在這個速度下飛機可以安全地放出起落架。對于A330機型來說，正常操作放起落架的最大速度為250KT或M0.55;重力放起落架的最大速度為200KT。通常飛機的保護速度由VMO、VFE和VLE的最小值確定。VLS最小可選速度，飛行階段，飛行員不應該選擇一個低于VLS的速度，VLS=1.23Vs1g。著陸期間，必須保持穩(wěn)定進近，保持校準空速不小于VLS一直到目的地機場50英尺。VLS在PFD上由琥珀色帶頂部表示。VLO最大起落架操作速度(maximumlandinggearoperatingspeed)，當飛機的起落架處于收起狀態(tài)時，該速度是起落架可以放出和收起的最大速度。Vlof離地速度(lift-offspeed)，飛機離地時的速度，即與跑道不接觸時的校正空速，是升力克服重力時的速度。當Vlof受空氣動力限制時，所有發(fā)動機工作的Vlof大于等于1.1Vmu；一臺發(fā)動機不工作的Vlof大于等于1.05Vmu。Vlof與Vmu不同，Vmu是給定形態(tài)情況下可能的最小Vlof，并且取決于起落架設計。例如，在達到Vmu速度之后，雖然由于升力大于重量飛機在漸漸離開跑道，但起落架輪架傾轉作動筒可迫使前輪或后輪組與跑道接觸。Vmbe最大剎車能量速度(maxbrakeenergy)，在不超過該速度時，通過飛機剎車能夠剎?；苤械娘w機，起飛滑跑時剎車需要吸收/消耗的能量等于決斷點時飛機的動能。因此Vmbe應大于等于V1。Vmc一發(fā)失效最小操縱速度(minimumcontrolspeedwiththecriticalengineinoperative），包括空中最小操縱速度（Vmca）和地面最小操縱速度（Vmcg）。它們是飛機在空中飛行和地面滑跑時，在臨界發(fā)動機突然停車后恢復對飛機操縱能力的最小速度。在確定VMC時，雙發(fā)飛機的一個發(fā)動機失效，另一個發(fā)動機是起飛功率。Vmca空中最小操縱速度。在該速度下，當關鍵發(fā)動機突然停車時，飛行員能夠在該發(fā)動機繼續(xù)停車情況下保持對飛機的操縱，并且維持坡度不大于5°的直線飛行。其原理是一發(fā)失效的時候由于推力的不對稱飛機需要保持一個合適的滾轉角和偏航角來控制飛機，而控制飛機的舵面是需要一定速度來保持氣動力的。而這個速度的意思就是，如果飛機小于這個速度飛行的話，用最大的方向舵舵量和不超過5度的滾轉角，也無法保持飛機的航向。Vmca要大于等于1.2Vs，同時在速度Vmca時，為維持操縱所需的方向舵力不超過68kg，也不得要求減少工作發(fā)動機的功率，在糾偏過程中為防止航向改變超過20°，飛機不得出現任何危險的姿態(tài)，或要求特殊的駕駛技巧、機敏或體力。當空中的飛機速度小于Vmca時，方向舵不足以提供足夠的力矩消除側滑，會造成飛機的失控，甚至是進入螺旋。影響Vmca的因素非常多，比如飛機重心位置，發(fā)動機推力大小，海拔高度等。Vmcg地面最小操縱速度。飛機在地面滑跑時一發(fā)失效，不對稱的推力會把飛機推向一邊，這個時候如果速度小于Vmcg，由于飛機所受空氣動力的原因，通過方向舵偏轉無法提供足夠的力矩讓飛機保持方向，因此有了Vmcg這個概念。在確定Vmcg時，假定全發(fā)工作是飛機加速的航跡沿著中心線，從臨界發(fā)動機停車點到航向完全恢復至平行于該中心線的一點的航跡上任何點偏離該中心線的橫向距離不得大于9米（30英尺）。Vmcl一發(fā)失效著陸最小控制速度。進近和著陸期間，在該速度時，當關鍵發(fā)動機突然不工作，仍然可以利用工作的發(fā)動機對飛機保持控制，利用不大于5度的坡度保持飛機平直飛行。并且如果以20度坡度滾轉，能夠在5秒內，使飛機向不工作發(fā)動機方向轉彎。Vmd最小阻力速度，平飛所需拉力最小的速度。VMD平飛最小阻力速度在平飛所需拉力曲線的最低點，以前稱為有利速度，對應的迎角稱最小阻力迎角，以前稱有利迎角。對于活塞發(fā)動機飛機，在凈構型下,VMD通常是失速速度VS的1.3倍。活塞發(fā)動機飛機飛行時很容易預測和發(fā)現飛行速度低于VMD。但是噴氣發(fā)動機飛機在速度開始低于VMD時不會產生明顯的特征，直到速度穩(wěn)定性開始受到影響，即速度減小導致阻力增加，從而導致速度進一步減小。此時飛行員會發(fā)現飛機在俯仰姿態(tài)正常、有持續(xù)動力的情況下仍會產生較大的下降率，這是由于阻力增加快于升力增加而導致的。最大操作限制速度(maximumoperatinglimitspeed)。VMO/MMO是結構極限，以及最大的操作指示空速，從海平面到VMO和MMO恰好相同的高度之間，VMO是一個恒定的空速，MMO是這一高度以上的結構限制速度。VMO/MMO是驗證的飛機最大操作速度，不應該有意超出。但是一般飛機會進行VMO/MMO以上的試飛，并且證明柔和的操縱輸入可以讓飛機安全地回到正常飛行包線。因此，關于VMO/MMO可以總結為兩點：VM0/MMO是機組空速操作的上限，其目的是保護飛機結構。VM0/MM0的設定留有足夠的意外冗余度，允許意外小幅度地超過這個限制，只要柔和操縱，不會造成結構損壞。Vmu最小離地速度(minimumunstickspeed)，在等于和高于Vmu時，在全發(fā)工作或一發(fā)失效情況下飛機能安全離地并繼續(xù)起飛，不會出現機尾觸地的危險，飛機才可以安全離地并且繼續(xù)飛行。Vmu是由試飛確定的，試飛時飛機尾部裝有尾撬，滑跑時盡可能早地抬前輪使尾部剛好擦地，或以產生失速警告的俯仰角加速，直至離地。在主輪離地的瞬間，推力和升力支持了飛機重量，離地速度越低，飛機姿態(tài)角越大，保證具有足夠的迎角，所以Vmu有可能受飛機的幾何構型限制，即受尾部擦地的限制；也有可能受失速的限制，即離地前先失速或發(fā)生抖振。此外，Vmu也有可能受升降舵操縱效率的限制，即由于升降舵操縱效率不夠，飛機在速度太低時不能拉起離地。由于前重心時，升降舵操縱效能最低，且配平阻力最大，此時的Vmu比其它重心時的Vmu要大，因而前重心較保守。有許多飛機的前重心是隨重量而變化的，如：有的飛機小重量范圍和大重量范圍各有一個不同的前重心，這就必須進行兩個重心狀態(tài)下的試飛；有的飛機小重量時有一個前重心，而在某一重量之上其前重心不斷隨重量作線性變化，這就必須作兩個以上的前重心狀態(tài)下的試飛，然后可以作插值求出各個重量下的Vmu。VNE絕對不許操作速度(neverexceedspeed)，當飛機速度超過該速度時，可能會產生飛機結構造成損傷或結構失效，因此禁止在該速度以上飛行，在空速表上會用紅線標出。VNO最大巡航結構速度(maximumstructuralcruisingspeed)，又叫正常運行最大速度。超過這個速度可能引起飛機部分結構應力過載)除非在穩(wěn)定空氣中，不要超過這個速度?？账僦甘緝x綠色弧線上限。Vmp最小推力速度。VR抬前輪速度(rotationspeed)。當飛機超過V1速度時，機長會拉控制桿，這時機頭會慢慢上升，VR就是開始抬前輪的速度，正常抬前輪速率為3度/秒，飛機進入爬升階段。此時，飛機一般會保持10-15度上仰姿態(tài)角，并且飛機在到達道面上空35英尺之前達到V2。以最大適用的抬前輪速率可以達到Vlof速度。Vra不穩(wěn)定氣流速度(減輕顛簸速度)。VREF著陸基準速度(refereneeIandingspeed)，又叫跑道入口速度。是指在著陸形態(tài)下飛機在跑道道面以上50英尺高時的穩(wěn)定進近速度。VREF=1.23Vs1g。Vs失速速度，又叫最小穩(wěn)定飛行速度，是在飛機可控狀態(tài)下的最小速度。飛機最小安全速度，是飛機基本特征速度之一，這些特征速度包括：VMU、VMCA、VMCG等；是決定飛機其它特征速度之一，這些特征速度包括：VEF、V1、VR、VLOF、V2等；而且是確定操縱穩(wěn)特性試飛速度范圍的基準速度。因此，在試飛的早期就要進行失速速度的試飛，其重要性僅次于空速校正試飛。飛機手冊（AFM）中會給出飛機各種構型和重量下的Vs值，以便直接提醒飛行人員飛行時速度不小于該值。VSL特殊構型失速速度。VS0失速速度，又叫著陸最小飛行速度，是飛機在著陸構型下可控狀態(tài)的最小速度。通常飛機進近速度分類就是以1.3倍的VS0為依據的。在小飛機上，這是著陸配置（起落架和襟翼都放下）中最大著陸重量下的停車失速速度?？账僦甘緝x白色弧線的下限。VS1失速速度，又叫特殊構型最低穩(wěn)定飛行速度。特定配置下獲得的失速速度或者最小穩(wěn)定飛行速度。對于大多數飛機，這是最大起飛重量下低阻配置（cleanconfiguration起落架收起，如果襟翼可伸縮，襟翼也收起）的停車失速速度?？账僦甘緝x綠色弧線的下限。Vs1g最大升力系數失速速度。FAA的§25.103和§25.201規(guī)定了失速速度的定義，從理論上來說是可行的，但在實際執(zhí)行中往往出現偏差，因為該失速的定義基本上是定性的，在試飛中需要飛行員判斷失速點，并實施改出。而客觀上由于飛機及飛行員本身的原因試飛時各飛行員判斷的失速點不會一樣的，有的提前改出，有的遲后改出，這一切都要取決于飛行員的技術和判斷。特別是當進入失速過程中抖振、低過載、機頭自然下俯現象時，對于許多高速的后掠翼運輸機失速進入過程中航跡法向過載小于1。所有這些將導致失速試飛結果的不一致性，并使試飛的到的失速速度不準確，最終導致失速速度乘上系數后得到的操作速度的不準確性，甚至其余量不足以保證安全飛行。為避免這種情形，FAA引入了1g失速速度，即VS1g。Vs1g的使用歷史證明：該失速速度及以其基準速度所得到的操作速度沒有任何安全問題。對不同的后掠翼運輸機的Vsmin調查得到：對應于Vsmin的平均過載系數為0.88，這相當于VSmin=0.94Vs1g既然，使用經歷表明現用的操作速度提供了可接受的安全水平，因此在使用Vs1g后，這些操作速度的絕對值不受影響，從而以Vs1g表示的操作速度的系數需改變。因此，與1G失速速度有關的專用條件中，FAA對飛行性能和操穩(wěn)的條款作了驗證速度表示方法的更改，即以Vs1g代替?zhèn)鹘y(tǒng)的VS來表示驗證速度(或速度范圍)，則V2=1