飞行理论图解 · 失速

失速图解

迎角决定一切

失速不看速度表
迎角一超临界,任何速度都会失速

临界迎角 · 升力系数 · 失速速度

失速是私商照最高频的考点,也是最反直觉的一个:失速不是"飞得太慢",而是"迎角太大"。只要迎角超过临界迎角,任何速度、任何姿态都会失速。这一页讲曲线怎么拐、分离怎么扩大、失速速度被哪些因素放大,以及征兆一出现怎么改出来。

01 失速原理:升力系数曲线

CL-α 曲线 · 临界迎角

迎角 α → 升力系数 CL 失速区 正常区 CL CD CLmax αcr 临界迎角 α<αcr · CL 随 α 增大 α=αcr · CL 最大 α>αcr · CL 骤降 CD 超 αcr 急剧增大
定义
失速:迎角超过临界迎角,不能保持正常飞行的现象
根本原因
迎角超过临界迎角——与速度无关:任何速度、任何姿态都可能失速
临界迎角
最大升力系数 CLmax 对应的迎角,也称失速迎角 αcr
CL 变化
α<αcr 随迎角增大;α=αcr 最大;α>αcr 急剧下降,进入失速区
CD 变化
小迎角缓慢增加 → 超最小阻力迎角快速增加 → 超临界迎角急剧增大

注 · 考试最爱挖的坑:失速不是"速度太小",是"迎角太大"。大坡度、猛带杆时,大速度也会失速(见 05 加速失速)。

02 附面层分离:三个迎角阶段

逆压梯度 · 分离点前移

α 小 · 分离不明显 α ≈ αcr · 分离区扩大 α > αcr · 强烈分离 分离点随迎角增大前移(红点) · 分离区扩大 → 旋涡 → 机翼抖动 逆压梯度 + 空气黏性 → 附面层减速倒流 → 气流拱起脱离表面 上翼面负压丧失 = 升力下降 · 下翼面顺压流动,受影响小 失速的根本原因:迎角超过临界迎角 —— 任何速度都可能失速
分离过程
逆压梯度增大 → 附面层减速、倒流 → 气流拱起脱离表面 → 旋涡 → 机翼抖动
分离区
随迎角增大逐渐扩大;超临界迎角后上翼面分离程度最大
分离点
随迎角增大前移;上翼面前段是升力主要产生区,负压丧失 = 升力下降
下翼面
基本是顺压流动,逆压区小,分离不严重,压力分布变化不大

注 · "旋涡引起机翼、尾翼振动"常出现在选择题里:抖动的来源是分离旋涡,不是发动机。这个抖动本身就是接近失速的征兆(04)。

03 失速速度:谁能放大它

vs = √ny × vs平飞

失速速度公式 vs = √ny × vs平飞 ny = 载荷因数 · 平飞时 ny = 1 重量、密度、升力系数、机翼面积都藏在这条公式里 ny 越大 → vs 越大 · 飞机刚进入失速状态时的速度即失速速度 盘旋(ny > 1) 地平线 γ 坡度 γ v盘旋 = v平飞 × √ny ny = 1 / cosγ γ = 30° → ny ≈ 1.15 γ = 45° → ny ≈ 1.41 γ = 60° → ny ≈ 2.00 坡度越大 → ny 越大 → 盘旋失速速度越大 加速失速:大坡度 / 猛带杆 → 大速度下失速
因素变化失速速度 vs
重量增大增大
载荷因数 ny增大(盘旋、带杆)增大
襟翼偏角增大减小
重心位置越靠前增大
功率(同构型)增大减小
翼面积雪 / 冰 / 霜有附着物增大

注 · 记方向比记数值重要:重量、载荷、重心前移、雪冰霜 → vs 变大;襟翼、功率 → vs 变小。盘旋时 ny>1,所以盘旋失速速度永远比平飞大。

04 征兆 → 失速 → 危害

时间轴 · 六条征兆

接近失速 ① 杆舵操纵出现异常 ② 飞机或驾驶杆抖动 ③ 气流流经机身声减小 ④ 定距桨:转速减小 ⑤ 知觉:速度高度异常 ⑥ 失速警告告警 失速 ① 气动抖动 ② 速度迅速降低 ③ 高度下降 ④ 机头下沉 危害 ① 滚转与俯仰控制失控 ② 下降率难以控制 ③ 进入不明 / 复杂状态 → 立即改出 ① 征兆 ② 失速 ③ 危害 见征兆 → 警觉,准备改出 升力大量丧失 · 阻力急剧增大 改出关键:减小迎角

注 · 六条征兆出现任意一条即需警觉;其中"杆舵操纵异常"最容易被忽略——操纵力量、反应的变化是迎角逼近临界的第一信号。失速后机头下沉是气动中心后移造成的低头趋势,正是它帮飞机减小迎角。

05 失速种类:六种考法

场景 · 触发 · 考点

种类典型场景考点
无功率失速模拟正常进近着陆构型、操作不当训练目的:识别征兆、养成预防与改出习惯
带功率失速起飞爬升姿态过大、过早收襟翼短距起飞未保持正确飞行状态
二次失速改出不当:操纵粗猛 / 俯仰减得不够 / 只靠加功率可能升级为螺旋
加速失速大坡度转弯、突然大量带杆载荷因数增大,较大空速下失速;更突然、更严重
交叉控制失速五边转晚:内侧方向舵 + 反压杆 + 带杆考验杆舵协调,不协调操纵后果严重
升降舵配平失速复飞功率 + 配平靠后 → 俯仰姿态过大复飞前检查配平

注 · 副翼反效:接近临界迎角时压左杆,下偏一侧(右)副翼迎角超过临界 → 局部失速、升力骤减 → 飞机反而向右滚转。失速后副翼不能正常产生操纵力矩,改出螺旋不用副翼。

06 失速警告与改出

抖杆 · 推杆 · 减小迎角

失速警告孔 机翼前缘 · 红圈标记 软管 报警器 越接近失速空速 · 声音越大 抖杆器:接近失速迎角时激活 快速震动驾驶杆警告 推杆系统:自动推杆减小迎角 大型机失速保护 · 防止失速 迎角探测器(叶片式) 感受气流方向 → 失速管理计算机 前推驾驶杆,减小迎角 —— 改出的关键(失速的根本原因是迎角过大) 迎角减小后增大功率:尽快获得速度、减少高度损失 进入螺旋:推杆减迎角 + 向旋转反方向蹬舵;失速后副翼失效,不用副翼
迎角探测器
叶片式,感受气流方向 → 电信号 → 失速管理计算机;另有音响 / 灯光警告
失速警告孔
小型机机翼前缘红圈标记;吸气经软管触发报警器,越接近失速空速声音越大
抖杆器
接近失速迎角时激活,快速、有声地震动驾驶杆
推杆系统
大型机失速保护:自动操纵升降舵减小迎角,防止失速
飞行前检查
按手册目视检查机翼失速警告传感器;抖杆、推杆系统起飞前测试并装好,全程保持可用

注 · 螺旋 = 失速 + 滚转。防止进入螺旋的根本方法:先不使飞机失速,其次失速后不使飞机滚转。多发飞机必须避免单发情况下的失速。