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(zhǔn)備寫這篇文章，很難相信在飛機(jī)運(yùn)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(shí)際飛行運(yùn)行中使用的速度，也包括在飛機(jī)設(shè)計(jì)、驗(yàn)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(jié)果差強(qiáng)人意，除謬誤之外，部分內(nèi)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(guān)鍵發(fā)動機(jī)失效速度。當(dāng)飛機(jī)起飛滑跑時(shí)發(fā)生緊急情況或一發(fā)失效，當(dāng)達(dá)到該速度時(shí)，飛行員應(yīng)該繼續(xù)起飛；如果低于該速度，則應(yīng)在跑道的加速停止距離以內(nèi)剎停飛機(jī)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(shí)能夠繼續(xù)起飛的最早時(shí)刻，只有在V1之后繼續(xù)起飛，才能夠確保飛機(jī)在跑道末端能夠達(dá)到離地高度35英尺的要求；同時(shí)，V1是在起飛滑跑中一發(fā)失效時(shí)能夠中斷起飛的最晚時(shí)刻，只有在V1之前實(shí)施中斷起飛，才能夠確保飛機(jī)在跑道的可用長度以內(nèi)停下來。V1是要求發(fā)動機(jī)在VEF故障時(shí)，飛行員從識別判斷故障到做出第—個(gè)動作的時(shí)間為1秒，即VEF后1秒為V1。1secondmtnimifmV1應(yīng)該大于Vmcg，以保證飛機(jī)是可控制的；V1應(yīng)該小于Vmbe,以確保在達(dá)到V1之前一發(fā)失效時(shí)，輪胎的剎車能量能夠保證飛機(jī)安全停下。V2起飛安全速度(takeoffsafetyspeed)。當(dāng)遇到一發(fā)失效時(shí)，此速度能夠保證飛機(jī)安全起飛。V2是飛機(jī)的一臺發(fā)動機(jī)在速度V1或大于V1失效，繼續(xù)起飛，飛機(jī)能夠在跑道末端35英尺高度達(dá)到單發(fā)上升的最小速度。對于雙發(fā)飛機(jī),V2應(yīng)大于等于1.2VS;對于三發(fā)以上的飛機(jī)V2應(yīng)大于等于1.15VS。比空中最小控制速度Vmca大10%。V2確保飛機(jī)能夠得到最低限度需要的爬升坡度，并且保證飛機(jī)可控。全發(fā)工作條件下V2+10速度可以達(dá)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(jī)和活塞發(fā)動機(jī)上，V2min不低于1.13Vsr;在三發(fā)以上的發(fā)動機(jī)上，V2min不低于1.08Vsr。同時(shí),V2min不低于1.1Vmc。V3收襟翼速度。V4穩(wěn)定起始爬升速度。VA設(shè)計(jì)機(jī)動速度(designmaneuveringspeed)，也叫最大控制偏轉(zhuǎn)速度。指在使用最大或突然的操作動作時(shí)，不產(chǎn)生機(jī)身超應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作和飛行時(shí)能達(dá)到的最大速度，也是使用最多的一個(gè)最大速度。VA-VD都是《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》中定義的速度，與飛機(jī)設(shè)計(jì)相關(guān)，是通過公式計(jì)算得來，為飛機(jī)的實(shí)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(shí)訊i廠呪宰II協(xié)訝1栽盤忘黏.VB最大陣風(fēng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)速度(designspeedformaximumgustintensity),VB的定義為：(1)Vb-^?5小于公制也(1+墜竺型嚴(yán)16護(hù)英制％(1嚴(yán)廠如嚴(yán)49SFT式中：Ywi為限為基礎(chǔ)在所考虎的特定重壘下，襟藝收起形態(tài)的1肓失遠(yuǎn)逋度Yc為滾計(jì)巡航速度(米y秒.節(jié)，當(dāng)帛空速)U痕為從第25.34l(a)(5)Q條得到的參考突風(fēng)速度〔米/秒，英尺「秒，當(dāng)?shù)蹩账?W為在所若慮的特定垂<下的平均機(jī)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(jī)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(yuǎn)航速度。VC設(shè)計(jì)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(yīng)付嚴(yán)重大氣紊流可能引起的意外速度增加。VC不必超過飛機(jī)在相應(yīng)的高度以發(fā)動機(jī)最大連續(xù)功率(推力)平飛時(shí)的最大速度。VD設(shè)計(jì)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(jī)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(shù)1.5（0.5g的加速度增量）拉起。最小速度余量必須足以應(yīng)付大氣條件的變動（例如水平突風(fēng)和穿過急流與冷峰），以及應(yīng)付儀表誤差和飛機(jī)機(jī)體的制造偏差。這些因素可以基于概率來考慮。VDD設(shè)計(jì)阻力裝置速度，是對每一阻力裝置所選定的設(shè)計(jì)速度，必須充分大于實(shí)用該裝置時(shí)所推薦的速度，以計(jì)算速度控制的預(yù)期變化，對于供告訴下降時(shí)實(shí)用的阻力裝置，VDD不得小于VD。當(dāng)阻力裝置采用自動定位措施或在和限制措施時(shí)，設(shè)計(jì)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(yīng)的阻力裝置位置。VDF/MDF演示俯沖速度（demonstratedflightdivingspeed）是飛機(jī)試飛演示時(shí)，確保不會發(fā)生不利于飛行特性現(xiàn)象（如顫振、反逆響應(yīng)）的上限速度。通過飛行演示飛機(jī)的每一部件，在不超過VDF/MDF的任何相應(yīng)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(shè)計(jì)和某型號設(shè)計(jì)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(jìn)行直至VDF/MDF的各種速度下的全尺寸顫振飛行試驗(yàn)。VEF起飛關(guān)鍵發(fā)動機(jī)失效速度。在該速度上，假定關(guān)鍵發(fā)動機(jī)故障，飛機(jī)能夠繼續(xù)滑跑、離地、起飛，并在跑道末端能夠達(dá)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(jī)是指在固定翼的多發(fā)飛機(jī)上，如果失效時(shí)對飛機(jī)的操縱和性能影響最大的那臺發(fā)動機(jī)。VF襟翼設(shè)計(jì)速度（designflapspeed），是對應(yīng)每一襟翼位置的設(shè)計(jì)襟翼速度，必須充分大于對各相應(yīng)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(shí)的位置；1.8VS1,襟翼在以最大著陸重量進(jìn)場時(shí)的位置；1.8VSO，襟翼在最大著陸重量著陸時(shí)的位置。VFC/MFC飛機(jī)穩(wěn)定最大速度(maximumspeedforstabilitycharacteristics)，是在襟翼和起落架收起時(shí)，飛機(jī)能夠在保持穩(wěn)定的前提下進(jìn)行各種機(jī)動動作，并且操縱力度應(yīng)在合理范圍內(nèi)，不應(yīng)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(jī)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(gè)速度下飛機(jī)可以安全地放出起落架。對于A330機(jī)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(jī)的保護(hù)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(yīng)該選擇一個(gè)低于VLS的速度，VLS=1.23Vs1g。著陸期間，必須保持穩(wěn)定進(jìn)近，保持校準(zhǔn)空速不小于VLS一直到目的地機(jī)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(dāng)飛機(jī)的起落架處于收起狀態(tài)時(shí)，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(jī)離地時(shí)的速度，即與跑道不接觸時(shí)的校正空速，是升力克服重力時(shí)的速度。當(dāng)Vlof受空氣動力限制時(shí)，所有發(fā)動機(jī)工作的Vlof大于等于1.1Vmu；一臺發(fā)動機(jī)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(shè)計(jì)。例如，在達(dá)到Vmu速度之后，雖然由于升力大于重量飛機(jī)在漸漸離開跑道，但起落架輪架傾轉(zhuǎn)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(shí)，通過飛機(jī)剎車能夠剎?；苤械娘w機(jī)，起飛滑跑時(shí)剎車需要吸收/消耗的能量等于決斷點(diǎn)時(shí)飛機(jī)的動能。因此Vmbe應(yīng)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(jī)在空中飛行和地面滑跑時(shí)，在臨界發(fā)動機(jī)突然停車后恢復(fù)對飛機(jī)操縱能力的最小速度。在確定VMC時(shí)，雙發(fā)飛機(jī)的一個(gè)發(fā)動機(jī)失效，另一個(gè)發(fā)動機(jī)是起飛功率。Vmca空中最小操縱速度。在該速度下，當(dāng)關(guān)鍵發(fā)動機(jī)突然停車時(shí)，飛行員能夠在該發(fā)動機(jī)繼續(xù)停車情況下保持對飛機(jī)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(shí)候由于推力的不對稱飛機(jī)需要保持一個(gè)合適的滾轉(zhuǎn)角和偏航角來控制飛機(jī)，而控制飛機(jī)的舵面是需要一定速度來保持氣動力的。而這個(gè)速度的意思就是，如果飛機(jī)小于這個(gè)速度飛行的話，用最大的方向舵舵量和不超過5度的滾轉(zhuǎn)角，也無法保持飛機(jī)的航向。Vmca要大于等于1.2Vs，同時(shí)在速度Vmca時(shí)，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(jī)的功率，在糾偏過程中為防止航向改變超過20°，飛機(jī)不得出現(xiàn)任何危險(xiǎn)的姿態(tài)，或要求特殊的駕駛技巧、機(jī)敏或體力。當(dāng)空中的飛機(jī)速度小于Vmca時(shí)，方向舵不足以提供足夠的力矩消除側(cè)滑，會造成飛機(jī)的失控，甚至是進(jìn)入螺旋。影響Vmca的因素非常多，比如飛機(jī)重心位置，發(fā)動機(jī)推力大小，海拔高度等。Vmcg地面最小操縱速度。飛機(jī)在地面滑跑時(shí)一發(fā)失效，不對稱的推力會把飛機(jī)推向一邊，這個(gè)時(shí)候如果速度小于Vmcg，由于飛機(jī)所受空氣動力的原因，通過方向舵偏轉(zhuǎn)無法提供足夠的力矩讓飛機(jī)保持方向，因此有了Vmcg這個(gè)概念。在確定Vmcg時(shí)，假定全發(fā)工作是飛機(jī)加速的航跡沿著中心線，從臨界發(fā)動機(jī)停車點(diǎn)到航向完全恢復(fù)至平行于該中心線的一點(diǎn)的航跡上任何點(diǎn)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(jìn)近和著陸期間，在該速度時(shí)，當(dāng)關(guān)鍵發(fā)動機(jī)突然不工作，仍然可以利用工作的發(fā)動機(jī)對飛機(jī)保持控制，利用不大于5度的坡度保持飛機(jī)平直飛行。并且如果以20度坡度滾轉(zhuǎn)，能夠在5秒內(nèi)，使飛機(jī)向不工作發(fā)動機(jī)方向轉(zhuǎn)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(diǎn)，以前稱為有利速度，對應(yīng)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(jī)飛機(jī)，在凈構(gòu)型下,VMD通常是失速速度VS的1.3倍?；钊l(fā)動機(jī)飛機(jī)飛行時(shí)很容易預(yù)測和發(fā)現(xiàn)飛行速度低于VMD。但是噴氣發(fā)動機(jī)飛機(jī)在速度開始低于VMD時(shí)不會產(chǎn)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(dǎo)致阻力增加，從而導(dǎo)致速度進(jìn)一步減小。此時(shí)飛行員會發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在俯仰姿態(tài)正常、有持續(xù)動力的情況下仍會產(chǎn)生較大的下降率，這是由于阻力增加快于升力增加而導(dǎo)致的。最大操作限制速度(maximumoperatinglimitspeed)。VMO/MMO是結(jié)構(gòu)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(gè)恒定的空速，MMO是這一高度以上的結(jié)構(gòu)限制速度。VMO/MMO是驗(yàn)證的飛機(jī)最大操作速度，不應(yīng)該有意超出。但是一般飛機(jī)會進(jìn)行VMO/MMO以上的試飛，并且證明柔和的操縱輸入可以讓飛機(jī)安全地回到正常飛行包線。因此，關(guān)于VMO/MMO可以總結(jié)為兩點(diǎn)：VM0/MMO是機(jī)組空速操作的上限，其目的是保護(hù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)。VM0/MM0的設(shè)定留有足夠的意外冗余度，允許意外小幅度地超過這個(gè)限制，只要柔和操縱，不會造成結(jié)構(gòu)損壞。Vmu最小離地速度(minimumunstickspeed)，在等于和高于Vmu時(shí)，在全發(fā)工作或一發(fā)失效情況下飛機(jī)能安全離地并繼續(xù)起飛，不會出現(xiàn)機(jī)尾觸地的危險(xiǎn)，飛機(jī)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(shí)飛機(jī)尾部裝有尾撬，滑跑時(shí)盡可能早地抬前輪使尾部剛好擦地，或以產(chǎn)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(jī)重量，離地速度越低，飛機(jī)姿態(tài)角越大，保證具有足夠的迎角，所以Vmu有可能受飛機(jī)的幾何構(gòu)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(jī)在速度太低時(shí)不能拉起離地。由于前重心時(shí)，升降舵操縱效能最低，且配平阻力最大，此時(shí)的Vmu比其它重心時(shí)的Vmu要大，因而前重心較保守。有許多飛機(jī)的前重心是隨重量而變化的，如：有的飛機(jī)小重量范圍和大重量范圍各有一個(gè)不同的前重心，這就必須進(jìn)行兩個(gè)重心狀態(tài)下的試飛；有的飛機(jī)小重量時(shí)有一個(gè)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(gè)以上的前重心狀態(tài)下的試飛，然后可以作插值求出各個(gè)重量下的Vmu。VNE絕對不許操作速度(neverexceedspeed)，當(dāng)飛機(jī)速度超過該速度時(shí)，可能會產(chǎn)生飛機(jī)結(jié)構(gòu)造成損傷或結(jié)構(gòu)失效，因此禁止在該速度以上飛行，在空速表上會用紅線標(biāo)出。VNO最大巡航結(jié)構(gòu)速度(maximumstructuralcruisingspeed)，又叫正常運(yùn)行最大速度。超過這個(gè)速度可能引起飛機(jī)部分結(jié)構(gòu)應(yīng)力過載)除非在穩(wěn)定空氣中，不要超過這個(gè)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(dāng)飛機(jī)超過V1速度時(shí)，機(jī)長會拉控制桿，這時(shí)機(jī)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(jī)進(jìn)入爬升階段。此時(shí)，飛機(jī)一般會保持10-15度上仰姿態(tài)角，并且飛機(jī)在到達(dá)道面上空35英尺之前達(dá)到V2。以最大適用的抬前輪速率可以達(dá)到Vlof速度。Vra不穩(wěn)定氣流速度(減輕顛簸速度)。VREF著陸基準(zhǔn)速度(refereneeIandingspeed)，又叫跑道入口速度。是指在著陸形態(tài)下飛機(jī)在跑道道面以上50英尺高時(shí)的穩(wěn)定進(jìn)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(jī)可控狀態(tài)下的最小速度。飛機(jī)最小安全速度，是飛機(jī)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(jī)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(zhǔn)速度。因此，在試飛的早期就要進(jìn)行失速速度的試飛，其重要性僅次于空速校正試飛。飛機(jī)手冊（AFM）中會給出飛機(jī)各種構(gòu)型和重量下的Vs值，以便直接提醒飛行人員飛行時(shí)速度不小于該值。VSL特殊構(gòu)型失速速度。VS0失速速度，又叫著陸最小飛行速度，是飛機(jī)在著陸構(gòu)型下可控狀態(tài)的最小速度。通常飛機(jī)進(jìn)近速度分類就是以1.3倍的VS0為依據(jù)的。在小飛機(jī)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(gòu)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(shù)飛機(jī)，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(shù)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(shí)際執(zhí)行中往往出現(xiàn)偏差，因?yàn)樵撌俚亩x基本上是定性的，在試飛中需要飛行員判斷失速點(diǎn)，并實(shí)施改出。而客觀上由于飛機(jī)及飛行員本身的原因試飛時(shí)各飛行員判斷的失速點(diǎn)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(shù)和判斷。特別是當(dāng)進(jìn)入失速過程中抖振、低過載、機(jī)頭自然下俯現(xiàn)象時(shí)，對于許多高速的后掠翼運(yùn)輸機(jī)失速進(jìn)入過程中航跡法向過載小于1。所有這些將導(dǎo)致失速試飛結(jié)果的不一致性，并使試飛的到的失速速度不準(zhǔn)確，最終導(dǎo)致失速速度乘上系數(shù)后得到的操作速度的不準(zhǔn)確性，甚至其余量不足以保證安全飛行。為避免這種情形，F(xiàn)AA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(zhǔn)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(yùn)輸機(jī)的Vsmin調(diào)查得到：對應(yīng)于Vsmin的平均過載系數(shù)為0.88，這相當(dāng)于VSmin=0.94Vs1g既然，使用經(jīng)歷表明現(xiàn)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(shù)需改變。因此，與1G失速速度有關(guān)的專用條件中，F(xiàn)AA對飛行性能和操穩(wěn)的條款作了驗(yàn)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(yàn)證速度(或速度范圍)，則V2=1