飞行理论图解 · 空速

空速表与速度定义图解

五种空速 · 四段色弧

表盘上的速度
不一定是飞机的真实速度

表速 · 真空速 · 地速

空速表读到的数字只是起点。往上修位置误差压缩性误差密度误差,才得到飞机相对空气的真实速度;再叠上风,才是相对地面的地速。这一页把五种速度、表盘上的四段色弧、法规里的速度限制,以及速度与迎角的关系一次讲完。

01 空速四兄弟:一条修正链条

IAS → CAS → EAS → TAS → GS

IAS CAS EAS TAS GS 指示空速 · 表速 修正表速 当量空速 真空速 地速 手册速度限制用它 修掉位置误差 强度载荷用它 性能 · 领航用它 相对地面 · 领航推算 − 位置误差 − 压缩性误差 − 密度误差 ± 风(顺加逆减) 表盘上读到的(IAS)只是链条的起点 —— 性能计算看 TAS,落地间隔看 GS
IAS
指示空速,又称表速:按海平面标准大气条件下动压与空速的关系得出;手册中的各种速度限制常用指示空速表示
CAS
修正表速:IAS 修正位置误差(空气动力误差)后得到
EAS
当量空速:CAS 修正空气压缩性误差;常用于表示强度计算中所受载荷
TAS
真空速:EAS 修正密度误差,飞机相对空气运动的真实速度;用于空气动力、性能与领航计算
GS
地速:飞机相对地面的速度;顺风 GS > TAS,逆风 GS < TAS

注 · 私照大纲把链条表述成"仪表空速 → CAS → IAS"(修正顺序与商照版相反),两版定义都有,考哪科记哪科。另记一个结论:等表速爬升,高度越高空气越稀,真空速随高度增大。

02 空速表内部:一张膜盒量动压

全压 − 静压 = 动压

迎面气流 机身蒙皮 全压管(皮托管) 静压孔 动压 q = Pt − Ps v = 2q ρ0 全压 Pt → 开口膜盒内 静压 Ps → 表壳内(膜盒外) IAS 空速表 开口膜盒 全压进膜盒内 静压进表壳(膜盒外) 压差 = 动压 → 膜盒变形 传动机构 → 指针转动
皮托管实物:装在机翼上的全压管
实物 · 皮托管(全压管)装在机翼前缘或机头侧面,开口正对气流测全压;结冰天气靠加温防堵。图:Wikimedia Commons(CC BY-SA 2.0)
测什么
动压(全压 − 静压),不直接测速度
结构
开口膜盒:全压管的全压送进膜盒内;静压孔来的静压送进表壳内、膜盒外;压差使膜盒变形,经传动机构带动指针
标定基准
海平面标准大气(密度 ρ₀)下动压与空速的关系刻度
高空后果
高处密度小,同样动压对应更大真实速度:表速 < 真空速;等表速爬升,真空速随高度增大

注 · 皮托管必须正对气流安装;地面检查注意加温与防堵(虫、冰)。空速管与静压孔的堵塞故障处置见 07。

03 表盘色弧:白襟绿正黄警红限

VS0 · VS1 · VFE · VNO · VNE

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 AIRSPEED kt VS0 VS1 VFE VNO VNE VS0 → VFE VS1 → VNO VNO → VNE VNE 白弧 · 襟翼操作范围 绿弧 · 正常操作范围 黄弧 · 警戒范围 红线 · 极限速度 着陆形态失速 → 襟翼全放最大速度 光洁形态失速 → 最大结构巡航速度 只在平稳气流、保持戒备时使用 超出 = 机体损坏、解体风险
机械式空速表实物:带白弧、绿弧、黄弧与红线的 Cessna 172 空速表
实物 · 机械式空速表(Cessna 172):白弧(襟翼)、绿弧(正常)、黄弧(警戒)、红线(极限)与上图一一对应;外圈 MPH、内圈 KNOTS。图:Wikimedia Commons,Bin im Garten(CC BY-SA 3.0)
白弧
襟翼操作范围:下限为着陆形态(起落架和襟翼放下)下最小稳定飞行速度或失速速度 VS0;上限为襟翼完全放下后的最大速度 VFE
绿弧
绿 正常操作范围:下限为光洁形态下最小稳定飞行速度或失速速度 VS1;上限为最大结构强度巡航速度 VNO
黄弧
警戒范围:只有处于平稳气流中、飞行员时刻戒备时才能进入;下限 VNO,上限 VNE
红线
极限速度 VNE:超出后机体有损坏与解体的危险

注 · 口诀:白襟绿正黄警红限。色弧的下限都对应"该形态下的失速速度",这决定了空速表同时也是失速预警的第一道防线。

04 V 速度总表

九个代号 · 含义速查

代号全称含义
VS0着陆构型失速速度着陆构型下的失速速度或最小稳定飞行速度
VS1特定构型失速速度光洁(特定)构型下的失速速度或最小稳定飞行速度
VFE襟翼放下最大速度着陆形态飞行速度范围 VS0 ~ VFE;超过 VFE 放襟翼有结构损伤风险
VNO最大结构巡航速度正常飞行速度范围 VS1 ~ VNO
VNE极限速度超出该速度飞机机体将有损坏与解体的危险(表上红线)
VA设计机动速度全偏舵或强烈操纵时不得超过的速度
VLE起落架放下最大速度起落架在放下位允许飞行的最大速度
VLO起落架操纵最大速度收放起落架时允许的最大速度;收、放速度不同时分别标为 VLO(收上)和 VLO(放下)
VAT进近速度1.3 × VS01.23 × VS1g 中的较大者,用于确定进近速度

注 · 这九个代号里,VS0、VS1、VFE、VNO、VNE 直接画在表盘色弧上(见 03);VAT 出现在着陆性能考点里。所有手册速度限制都按指示空速给出。

05 法规速度限制

30 分考点 · 飞行基本规则

3000m (10000ft) 离地 750m (2500ft) 机场 距机场中心 7.5km(4nm) 3000m(10000ft)以下 · 全空域 ≤ 460 km/h(250 kt IAS) 接近机场 → 再收紧到 200kt 机场附近低空 ≤ 370 km/h(200 kt IAS) 豁免:局方批准 + ATC 同意 豁免:经 ATC 批准
全空域限制
修正海平面气压高度 3000m(10000ft) 以下,指示空速不大于 460km/h(250kt)
机场附近限制
距机场中心 7.5km(4nm) 范围内、离地高度 750m(2500ft) 以下,指示空速不大于 370km/h(200kt)
豁免条件
前者:经局方批准并得到空中交通管制同意;后者:经空中交通管制批准
基准
两条限制都是指示空速(IAS),不是真空速

注 · 记忆:"一万英尺二百五,两千五百英尺两百"。机场附近低空同时落入两个区间时,按更严的 200kt 执行。

06 速度 · 迎角 · 姿态

迎角看气流 · 姿态看水平

爬升 机头高 · 迎角不一定大 α 俯仰角 相对气流 平飞 基准姿态 α 俯仰角 相对气流 下降 机头低 · 迎角不一定小 α 俯仰角 相对气流 三个状态的迎角都是 10°,俯仰角却不同:+28° / +10° / −8° 迎角大 α 大 速度小 升力系数大 → 平飞所需速度小 迎角小 α 小 速度大 升力系数小 → 平飞所需速度大
迎角
翼弦与相对气流的夹角;判断迎角大小的依据是相对气流方向
俯仰角
机身纵轴与水平面的夹角;平飞状态下机头抬得越高,仰角越大
关键结论
迎角相同,飞行状态(爬升 / 平飞 / 下降)可以完全不同
速度与迎角
平飞时:迎角大 → 升力系数大 → 所需速度迎角小 → 升力系数小 → 所需速度
襟翼
襟翼偏角大 → 升力系数大 → 平飞所需速度小;偏角小 → 所需速度大

注 · 实际飞行中,平飞所需速度主要随迎角改变:大迎角 = 小速度,小迎角 = 大速度。临界迎角与失速速度留到"失速图解"单独讲。

07 故障与误差识别

堵塞时的空速表

故障 / 误差空速表的表现处置 / 说明
空速管堵 · 排水孔未堵读数逐渐降至 0检查空速管加温除冰
空速管 + 排水孔全堵变成"高度表":高于堵塞高度时指示偏大,低于时偏小读数随高度联动,交叉检查识别
静压孔堵塞高于堵塞高度时指示偏小,低于时偏大立即转换到备用静压系统
备用静压源(座舱)座舱压力低于外界 → 高度表偏高、空速表偏大、升降速度表爬升时偏大按飞行手册作修正
机械误差表内传动机构的机械误差定期校验(链条起点之前)
位置误差皮托管、静压孔安装位置的气流畸变IAS → CAS 时修正
压缩性误差高速下空气可压缩CAS → EAS 时修正
密度误差高度、温度偏离海平面标准大气EAS → TAS 时修正

注 · 空速表是反映最灵敏的仪表之一,遭遇风切变时空速表会首先出现急剧变化。它和高度表、升降速度表同属全静压系统,任何一块异常都先交叉检查另两块。