飞行理论图解 · 飞行性能

一发失效与 Vmc 图解

偏转 · Vmc · 顺桨 · 单发操纵

一台发动机停了,飞机就想转圈
方向舵蹬得住的最低速度,就是 Vmc

失效后速度一定要大于 Vmc · 压坡不超过 5° · 一发失效实用升限 50ft/min

多发飞机比单发拉力更大、性能更好,但一台发动机失效时拉力不再对称:飞机向失效侧偏航和滚转,速度越低方向舵越无力,蹬不住的那条速度线就是 Vmc。顺桨、压坡、蹬舵是标准的单发操纵三件套;一发失效后的爬升率和升限决定航线还能不能继续。本页 6 个 stage 覆盖考纲「多发飞机一发失效」「发动机失效后的操纵」「影响最小控制速度的因素」「一发失效」四节。

01 一发失效,飞机开始偏

拉力不对称 → 偏航 + 滚转

对称拉力 · 直飞 重心在纵轴 两台拉力相同 → 飞机被对称拉动 左发失效 · 拉力不对称 左发失效 右发正常 绕立轴转动 滚转力矩 机头偏向拉力较小一侧,同时产生向拉力较小一侧滚转的力矩 左发失效 → 蹬右舵修正 右舵使方向舵向右偏,产生向工作侧的恢复偏航力矩,抑制机头偏向失效发动机。
多发优势
多发飞机比单发拉力更大、性能更好;轻型双发通常每侧机翼一台发动机,重心在机身纵轴上
对称状态
理想状态两台发动机拉力相同,飞机被对称拉动
拉力偏大
一台发动机拉力偏大时,飞机沿立轴转动,机头偏向拉力较小一侧
滚转力矩
同时产生向拉力较小一侧滚转的力矩
左发失效
右发正常工作产生的偏航力矩使机头偏向左侧(向失效发动机一侧偏转),应蹬右舵修正
性能影响
一发失效产生额外阻力,严重影响性能
速度底线
失效后速度一定要大于 Vmc

注 · "拉力较小一侧"就是失效发动机那一侧:拉力不对称先引起偏航,再叠加滚转——这两个动作是后面 Vmc 和单发操纵的根。

02 什么是 Vmc

方向舵刚好抵消不了偏航时的空速 = Vmc

偏航力矩(大箭头) vs 方向舵气动力(小箭头) 失效侧拉力 → 偏航力矩 方向舵气动力反向抵抗 速度档 偏航 vs 方向舵 结果 高速 舵力足 → 蹬得住 低速 舵力弱 → 刚好持平 再慢 舵力不够 → 机头失控偏转 Vmc:方向舵刚好抵消不了偏航 速度越低方向舵气动力越弱,越过此线机头就拉不住。 空速表 · 红点标 Vmc 120 140 160 100 Vmc 方向舵刚好抵消不了偏航时的空速 = Vmc 示意数字,仅演示算法
定义
最小控制速度 Vmc:一发失效产生不平衡拉力,向不工作方向偏航
关键
速度越低方向舵气动力越弱;当方向舵刚好抵消不了偏航时的空速就是 Vmc
意义
Vmc 越小,一发失效后越容易控制

注 · Vmc 不是"飞机刚好能飞"的速度,而是"方向舵刚好蹬得住"的速度线——它是一发失效后操纵安全的底线,而不是性能底线。

03 让 Vmc 变小的因素

功率↓ 温度↑ 压强↓ 密度高度↑ → Vmc↓

功率减小 功率↓ → Vmc 减小 温度增大 温度↑ → Vmc 减小 压强减小 压强↓ → Vmc 减小 密度高度增加 密度高度↑ → Vmc 减小 顺桨 抑制风车效应 → Vmc 减小 重心向前 重心前移 → Vmc 减小 重量重 重量重 → Vmc 减小 襟翼 襟翼放下 → Vmc 减小 非关键发动机失效 非关键发失效 → Vmc 减小 地面效应区外 出地效区 → Vmc 减小
大气因素
功率减小、温度增大、压强减小、密度高度增加,Vmc 都减小
顺桨
顺桨(抑制风车效应)也减小 Vmc
构型因素
重心向前、重量重、襟翼、非关键发动机失效、地面效应区外,都减小 Vmc
重量
重量增大使最小控制速度 Vmc 减小(表中:重量重 Vmc 减小),飞机相对更易控制

注 · 记忆别拧:重量重让 Vmc 减小(方向舵相对更有力、更易控制),但它同时让一发失效后的爬升/越障能力变差——两个结论在 06 一起看。

04 什么时候 Vmc 最大

起飞阶段 · 轻 · 后限 · 冷 · 低标高 · 地效内

起飞阶段 · 离地爬升 此时组合 → Vmc 最大 Vmc 最大 重量轻 重心在后限 温度低 标高小 在地效区内 关键发动机失效且风转 起飞阶段 Vmc 最大 顺桨后 Vmc 减小
Vmc 最大
起飞阶段重量轻、重心在后限、温度低、标高小、在地效区内、关键发动机失效且风转时,Vmc 最大

注 · 04 是 03 的"反面":把 03 里那些让 Vmc 减小的因素反过来,就是让 Vmc 变大的条件——考试常问"什么时候 Vmc 最大",直接对照这张气泡图。

05 一发失效后的操纵

顺桨 · 压坡 ≤5° · 蹬舵

单发操纵三件套 迅速顺桨失效发动机 减小偏转力矩 向工作发动机一侧压不超过 5° 坡度 升力水平分量抑制侧滑侧力 蹬舵抑制偏转与滚转 方向舵平衡偏航,副翼平衡滚转 错误 vs 正确 侧滑 只蹬舵不压坡度 → 向不工作发动机一侧侧滑 ≤5° 向工作发动机一侧压坡度 + 蹬舵 → 平衡 坡度不宜过大 升力垂直分量减小 → 下降率增大,高度降低更多
顺桨
一发失效:迅速顺桨失效发动机,减小偏转力矩
压坡
向工作发动机一侧压不超过 坡度,并蹬舵抑制偏转与滚转
只蹬舵
若只蹬舵不压坡度,会形成向不工作发动机一侧的侧滑
为何压坡
向工作发动机压坡度的原因:使升力的水平分量抑制侧滑侧力
坡度限制
坡度不宜过大,因升力的垂直分量减小,会增大下降率,使飞机的高度降低更多

注 · 三件套有先后逻辑:先顺桨"掐掉"偏转的源头,再压坡抵消侧滑侧力,同时蹬舵配平——三者同时进行,缺一样都会让飞机慢慢偏出去。

06 一发失效的性能与升限

爬升率 285 FPM · 实用升限 50 ft/min

单发爬升性能 双发飞机爬升要考虑一发失效后的爬升性能和升限 一发失效产生额外阻力 → 可用功率可能不够 → 不满足航路超障余度 一发失效实用升限 = 失效后仍有 50 ft/min 爬升能力对应的高度 爬升率 → 高度 ↑ 50 ft/min 实用升限 查图例题(图 1) 温度 8℃ · 气压高度 1250 ft · 重量 3430 磅 · 2700 RPM 满油门 图 1 上温度与气压交点 → 水平连到重量 → 再垂直向下 → 一发失效后爬升率 285 FPM 温度 → 气压高度 ↑ 8℃ / 1250 ft 重量 3430 磅 285 FPM 重量增大 → 单发剩余推力减小 → 爬升率和越障能力显著下降、性能损失更大 (同时重量增大使 Vmc 减小,飞机相对更易控制)
额外阻力
一发失效产生额外阻力,严重影响性能
速度底线
失效后速度一定要大于 Vmc
功率不足
双发飞机一发失效后可用功率可能不够,会不满足航路超障余度
爬升考量
所以双发飞机爬升要考虑一发失效后的爬升性能和升限
实用升限
一发失效实用升限 = 失效后仍有 50 ft/min 爬升能力对应的高度
重量影响
重量增大,一发失效的影响变大:单发工作时剩余推力减小,爬升率和越障能力显著下降,性能损失更大(同时重量增大使 Vmc 减小,飞机相对更易控制)
影响 Vmc 的因素Vmc 变化
功率减小减小
温度增大减小
压强减小减小
密度高度增加减小
顺桨减小
重心向前减小
重量重减小
襟翼减小
非关键发动机失效减小
地面效应区外减小
起飞阶段组合(轻 / 后限 / 冷 / 低标高 / 地效内 / 关键发风转)最大

注 · 例题数字全部出自考纲原文:温度 8℃、气压高度 1250 ft、重量 3430 磅、2700 RPM 满油门 → 一发失效后爬升率 285 FPM;图中坐标与曲线为示意走线,仅演示"交点 → 连重量 → 垂直向下"的查图步骤。