總之,必須 記住,有意的特技,從俯沖中生硬的拉起,高速失速,和紊流中的高速飛行產(chǎn)生的載荷因子都會(huì)給飛機(jī)的整個(gè)結(jié)構(gòu)施加額外的應(yīng)力。
作用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力會(huì)對(duì)飛機(jī)的任何部分施加力。對(duì)于那些無(wú)知的人有一種傾向,他們認(rèn)為載荷因子在效果方面只作用于翼梁和支柱。由于過(guò)量載荷導(dǎo)致的大多數(shù)結(jié)構(gòu)化失效涉及翼肋結(jié)構(gòu),包括機(jī)翼的前緣和后緣以及尾翼部分。編織物蒙皮飛機(jī)的關(guān)鍵區(qū)域是機(jī)翼上表面翼弦的大約三分之一之后。
這種載荷通過(guò)長(zhǎng)期的積累效應(yīng)可能會(huì)松開(kāi)或者削弱重大部件,以致于實(shí)際的故障會(huì)在以后發(fā)生,而那時(shí)飛機(jī)可能正以正常的方式操作。
VG 圖
飛機(jī)的飛行運(yùn)行強(qiáng)度用一個(gè)圖來(lái)表示,它的水平刻度是基于載荷因子的。如圖3-38.這個(gè)圖稱為VG圖,速度-載荷因子關(guān)系圖。每一個(gè)飛機(jī)都有它自己的VG圖,它在特定重量和高速下有效。
VG圖上最首要的曲線就是最大升力曲線。示例的飛機(jī)在62mph(英里/小時(shí))的時(shí)候可以達(dá)到不超過(guò)1G載荷因子,這是機(jī)翼水平失速速度。由于最大載荷因子隨空速的平方成正比,最大的正的升力在92mph的時(shí)候達(dá)到載荷因子達(dá)到2G,112mph的時(shí)候達(dá)到3G,137mph時(shí)達(dá)到4.4G,等等。任何在這條曲線以上的載荷因子從空氣動(dòng)力學(xué)上是得不到的;也就是這個(gè)VG圖的飛機(jī)不能在最大升力曲線之上飛行,因?yàn)闀?huì)失速。本質(zhì)上相同情況出現(xiàn)在負(fù)升力飛行時(shí),但是有個(gè)例外,那就是產(chǎn)生給定的負(fù)載荷因子所需要的速度比產(chǎn)生相同的正載荷因子的速度要高。
例如,上圖可以看到在62mph的時(shí)候產(chǎn)生的載荷因子約1G,而對(duì)應(yīng)于-1G載荷因子,速度大約為80mph。
如果這架飛機(jī)飛行的正載荷因子超過(guò)正極限載荷因子4.4的話,將可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)化損壞。當(dāng)飛機(jī)在這個(gè)區(qū)域操作時(shí),將會(huì)發(fā)生要不得的主結(jié)構(gòu)剩余形變,也會(huì)產(chǎn)生高速疲勞損傷。在正常操作中必須避免在超過(guò)極限載荷運(yùn)行。
在VG圖上還有重要的另外兩點(diǎn)。第一,是正極限載荷因子和最大正升力線的交點(diǎn)。這點(diǎn)是空氣動(dòng)力學(xué)地達(dá)到極限載荷因子的最低空速。任何超過(guò)此點(diǎn)的空速將會(huì)產(chǎn)生能夠損壞飛機(jī)的足夠強(qiáng)的升力;任何低于此點(diǎn)的空速產(chǎn)生的正升力都不足以導(dǎo)致飛機(jī)的過(guò)載損壞。這個(gè)速度的一般術(shù)語(yǔ)叫“機(jī)動(dòng)速度”,原因是亞音速空氣動(dòng)力學(xué)的考慮能夠預(yù)知這種條件下的最小可用轉(zhuǎn)彎半徑。機(jī)動(dòng)速度是個(gè)有用的參考點(diǎn),因?yàn)轱w機(jī)低于這個(gè)速度飛行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生破壞性的正的飛行載荷。在機(jī)動(dòng)速度以下,機(jī)動(dòng)和驟風(fēng)的任何結(jié)合都不會(huì)產(chǎn)生機(jī)翼過(guò)載的破壞。
下一個(gè)是負(fù)極限載荷因子和最大負(fù)升力線的交點(diǎn)。任何大于這點(diǎn)的空速,將會(huì)產(chǎn)生足以損壞飛機(jī)的負(fù)升力;任何低于此點(diǎn)的空速產(chǎn)生的負(fù)升力都不足以導(dǎo)致飛機(jī)的過(guò)載損壞。
極限空速(紅線速度)是飛機(jī)的設(shè)計(jì)參考點(diǎn),這張圖的飛機(jī)受限于225mph。如果飛機(jī)要超過(guò)這個(gè)極限速度,很多現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)化損壞和結(jié)構(gòu)化故障。
因此,飛機(jī)在飛行時(shí)是受限于一套速度和不超過(guò)極限速度的載荷因子組合,也不能超過(guò)極限載荷因子,也不能超出最大升力性能。飛機(jī)必須在這個(gè)包絡(luò)線內(nèi)運(yùn)行,這樣才能夠避免結(jié)構(gòu)化損壞,以確保飛機(jī)達(dá)到預(yù)期的使用期限。飛行員必須把VG圖看作是安全運(yùn)行條件下的空速和載荷因子的允許組合。任何處于結(jié)構(gòu)包絡(luò)線之外的機(jī)動(dòng)或者驟風(fēng)將會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)的結(jié)構(gòu)損壞,它將有效的縮短飛機(jī)的使用期限。
重量和平衡
飛行員經(jīng)常把飛機(jī)的重量和配平數(shù)據(jù)看作是只對(duì)工程師,調(diào)度員,或者定期/非定期航空運(yùn)輸管理者重要的信息。準(zhǔn)著這個(gè)思路,可以推理飛機(jī)在認(rèn)證程序中被稱重,無(wú)論設(shè)備的變化或者維修,這個(gè)數(shù)據(jù)是不確定的。進(jìn)一步的,這個(gè)信息被錯(cuò)誤的簡(jiǎn)化為一個(gè)行之有效的程序或者叫“拇指規(guī)則”,例如“如果我有三位乘客,我只可以裝載100加侖的燃油,4位乘客的話,那么就只能裝載70加侖的燃油。”
不可否認(rèn)的是,這個(gè)拇指規(guī)則在大多數(shù)場(chǎng)合是適當(dāng)?shù)模蔷腿邕@個(gè)標(biāo)題“重量和平衡”暗示的,不只要考慮飛機(jī)的重量,還要考慮它的重心(CG)的位置。重心的重要性在穩(wěn)定性,可控性和性能方面的討論中應(yīng)該已經(jīng)很明顯。如果所有飛行員理解和認(rèn)識(shí)到重心對(duì)飛機(jī)的影響,那么就可以從記錄中去掉一種類型的事故:“事故的主要原因-飛機(jī)的重心超出后面的極限位置和不平衡的載荷分布導(dǎo)致飛機(jī)呈不穩(wěn)定性。飛行員在起飛時(shí)失控導(dǎo)致飛機(jī)墜毀。”
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