在飛行過程中,有一種令無數飛行員「聞之色變」的現象,就是「機體震動」,也就是「抖震」。因為一旦在飛行中發生抖震,飛機就可能在幾秒鐘內解體,飛行員幾乎沒有應變的時間,很容易造成機毀人亡的災難性後果。
我們現在就要帶大家一起來了解什麽是抖震?抖震是如何發生的?飛機又是如何預防抖震發生?
▌什麽是抖震
500多年前,李奧納多.達文西模仿鳥類飛行製造出了一架撲翼機,之後人們經過長期反覆的實踐,終於在1903年發明了飛機,實現了飛上天空的夢想。此後30年,飛機不論在速度、高度和飛行距離上都超過了鳥類。
但當飛機飛行變得更快、更高時,設計師又碰到了一個難題,就是抖震現象。抖震曾多次造成飛機墜落,許多飛行員因此喪生,飛機設計師們為此花費了巨大的精力研究抖震現象。現在,抖震仍然是飛機設計必須要考慮到的問題,對飛機設計至關重要。
抖震是一種從主翼分離出來、具有強烈動能的空氣流在機體後部產生劇烈震動的現象,又分為低速抖震及高速抖震。
▌發生抖震時應該怎麼辦
不論是低速抖震或是高速抖震,兩者都是發生失速的前兆,但是這兩者的恢復操作不同。
當發生低速抖震時,為了要縮小過大的攻角,需要讓飛機機首向下並加速。相反地,當發生高速抖震,為了避免衝擊波,飛機一定要減速。但是如果將機首抬高減速,反而會讓攻角變大,造成通過機翼上方的氣流加速而助長衝擊波發生,可能會讓抖震更劇烈。因此需要一邊使用減速板,利用減少推力來減速。此外,下降飛行高度會是最有效的恢復操作。
從以上可知,抖震是由飛機的姿勢,也就是升力係數及飛行速度決定。不過,發生抖震時的升力係數與飛行速度之間的關聯很難從理論上預測,這是透過試飛演算出抖震發生時的升力係數與馬赫數之間的關聯。兩者的關聯如上圖,可以用一條簡單的曲線表示。
而這裡要再為大家補充的是「棺材角」,棺材角(Coffin corner,又稱Q角落,Q-corner)意指兩種抖震同時發生,導致無法維持飛行的可怕角落。隨著飛機高度升高,低速抖震與高速抖震的界線會逐漸接近並交叉,這個危險的區域就被稱為棺材角,因為不論飛快、飛慢都會失速。
消除抖震是飛機設計工程師的最終目標,然而,飛機抖震的機理複雜,只有在飛機設計的最後階段,飛機結構、氣動構型、控制系統等能夠被合理準確地建立起來時,才能對新設計的飛機進行精確的抖震特性分析。
我們搭乘飛機翱翔天際之時,不免對飛機的構造及飛行原理產生好奇,為什麼飛機這麼大可以飛起來?飛機起飛為什麼要逆風?飛機起飛及降落需要跑多少距離?燃油要裝多少才夠?《飛行員在駕駛艙裡做什麼?》就要帶你來解答這些疑問,說明從準備出發到抵達目的地的注意事項、燃油效率最大化的巡航高度及速度、飛行重量與重心位置的關係及決定方式等,書中搭配操控面板的細緻圖解、機體各部位的詳細解說,讓你彷彿置身駕駛艙中,跟著飛行員一起開飛機!


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