VIVRV2飛機起飛速度與飛機升力和阻力詳解

VIVRV2飛機起飛速度詳解

VIVRV2的概念:

首先撿容易的來說。Vr,這個r就是rotate的縮寫，所以Vr可以叫做抬前輪速

度或者抬頭速度。只有當飛機加速到Vr的時候，飛行員才可以帶桿讓飛機抬頭離地,

如果小于這個速度，很容易造成擦機尾。

再說Vl0這個速度，我們通常稱其為決斷速度。我們知道，飛機發(fā)生機械故障

是不會分時候的，任何狀杰下都可能出現(xiàn)某個部件失效的情況。如果故障發(fā)生在天

上，那么就靠機組的處理；如果發(fā)生在地面上，那就比較簡單了，干脆不起飛了，

滑回去，讓機務人員來處理?？墒?，如果這個故障發(fā)生在起飛滑跑這個“地面一一

空中〃的臨界狀態(tài)下呢？這就比較難辦了。

顯然，這時候我們有兩種選擇一一不起飛了，讓飛機繼續(xù)留在地面上，或者繼

續(xù)起飛，讓飛機到空中去再說。其實無論是否繼續(xù)起飛，我們都不能一概而論u因

為如果這時候飛機速度已經(jīng)很大，很接近抬前輪的速度了，雖然還沒有離地，但此

時剎車可能已經(jīng)無法確保飛機能在剩余的跑道上停住了。如果在這種大速度下貿(mào)然

中斷起飛，從而導致飛機加出跑道，也許造成的損失比那個故障本身造成的損失會

大得多。反過來說，如果這時候速度并不是很大，我們只要及時采取必要的措施，

完全可以讓飛機在跑道上平安得停下來，我們依然決定繼續(xù)起飛的話，那顯然也不

適宜，因為畢竟在地面上外理故障要比在空中處理故障更平安更有效。這時候大家

應該差不多有了這么個印象一一如果在滑跑速度比較小的時候出問題了，我們就停

下來；如果在滑跑速度很大的時候出問題了，我們就繼續(xù)起飛?？墒牵降锥啻笏?/p>

是“大〃速度，多小算是“小〃速度呢？VI的出現(xiàn)就解決了這個問題。我們在每次

飛行前，都要確定一個VI速度，假設(shè)問題出現(xiàn)在VI之前，我們就停下來（這時候是

完全能夠停下來的）；如果問題出現(xiàn)在VI之后，那就說明現(xiàn)在剎車已經(jīng)來不及了，只

能繼續(xù)起飛。所以，這個VI我們叫決斷速度一一在這個速度我們要做決斷一一起飛,

還是不起飛！

再說V2。這個V2我們通常叫做起飛平安速度，或者干脆就叫平安速度。當飛機

離地后速度到達了V2,我們就認定飛機已經(jīng)成功的起飛了，轉(zhuǎn)而進入爬升狀態(tài)。

嗯，這下大家知道這三個速度對于一次起飛來說，是相當重要的，可是這三個

速度到底怎么確定是多少呢？這就要說到《起飛分析手冊》了。

在每次起飛過程中，影響這三個速度的因素大概有以下這么幾個：飛機的全重、

跑道長度、道面情況（是濕的還是干的）、跑道的坡度、風速的情況、機場周圍的障

礙物情況、外界溫度……等等。這里面有的因素是固定的，例如跑道長度、坡度這

些，有的因素是變量，每次飛行都不一樣，例如飛機全重、溫度等幾項。航空公司

會利用一個軟件，把這個公司要飛的所有的機場的所有的跑道的數(shù)據(jù)都一一綜合進

去，然后制作成一本厚厚的《起飛分析手冊》。這個手冊里面每個機場的每條跑道，

都有相應的表格。例如，如果我們今天要在北京的36L跑道起飛，我們就會拿出這本

厚厚的手冊，翻到北京首都國際機場那局部，找出36L跑道那頁，縱坐標是飛機的重

量，橫坐標是風速……，一對應，即查出相應的三個速度值。

解讀影響飛機升力和阻力的一些因素

升力和阻力是在飛機與空氣之間的相對運動（相對氣流）中產(chǎn)生的。影響升力

和阻力的根本因素有：機翼在氣流臺的相對位置（迎角）、氣流的速度和空氣密度（空

氣的動壓以及飛機本身的特點（飛機外表質(zhì)量、機翼形狀機翼面積、是否使用襟翼

和前緣縫翼是否張開等）。

這些因素中，經(jīng)常變化的有迎角、飛行速度和空氣密度。飛行員主要是通過改

變迎角和飛行速度來改變升力和阻力的。因此，本節(jié)主要分析迎角和飛行速度對升

力、阻力的影響。至于由于使用襟翼和前緣縫翼等所引起的升力、阻力的變化，留

在第五節(jié)再作分析。為便于分析問題，在分析一個因素時，假定其它因素不變。

一、迎角對升力和阻力的影響

1.迎角

相對氣流方向（飛機運動方向）與翼弦所夾的角度，叫迎角。相對氣流方向指

向機翼下外表，為正迎角；相對氣流方向指向機翼上外表，為負迎角。飛行中，飛

行員可通過前后移動駕駛盤來改變迎角的大小或者正負。飛行中經(jīng)常使用的是正迎

角。

飛行狀態(tài)不同，迎角的正、負、大、小一般也不同。在水平飛行中，飛行員可

根據(jù)機頭的上下來判斷迎角的大小，機頭高，迎角大。機頭低，迎角小。其它飛行

狀態(tài)，單憑機頭的上下就很難判斷迎角的大小和正負，只有根據(jù)迎角本身的含義去

判斷。例如，飛機俯沖中。機頭雖然很低，但迎角并不為負的，氣流仍從下外表吹

向機翼，因此迎角是正的。又如在上升中，機頭雖然比較高，但迎角卻不一定很大，

在改出上升時，若推桿過猛，也可能會出現(xiàn)負迎角。

2.迎角對升力的影響

在飛行速度等其它條件相同的情況下，得到最大升力的迎角，叫做臨界迎角。

在小于臨界迎角的范圍內(nèi)增大迎角，升力增大；超過臨界邊角后，再增大迎角，升

力反而減小。

這是因為，迎角增大時，一方面在機翼上外表前部，流線更為彎曲，流管變細,

流速加快，壓力降低，吸力增大。與此同時，在機翼下外表，氣流受到阻擋，流管

變粗，流速減慢，壓力增大，要使升力增大。但是，另一方面迎角增大時，由于機

翼上外表最低壓力點的壓力降低。因此，后緣局部的壓力比最低壓力點的壓力大得

更多，于是在上外表后部的附面層中，空氣向前倒流的趨勢增強，氣流別離點向前

移動，渦流區(qū)擴大，就會破壞空氣的平順流動，從而使升力降低。在中、小迎角，

增大迎角時，別離點前移緩慢，渦流區(qū)只占機翼后部的不大的一段范圍，這對機翼

外表空氣的平順流動影響不大，前一方面起著主要作用，因此，在小于臨界迎角的

范圍內(nèi)，迎角增大，升力是增大的。到臨界迎角，升力到達最大。

超過臨界迎角后，迎角再增大，則別離點迅速前移，渦流區(qū)迅速擴大，嚴重破

壞空氣的平順流動，機翼上外表前段，流管變粗，流速減慢，吸力降低。從別離點

到機翼后緣的渦流區(qū)內(nèi)，壓力大致相同，比大氣壓力稍小。在靠近后緣的一段范圍

內(nèi)，吸力雖稍有增加，但很有限，補償不了前段吸力的降低。所以，超過臨界迎角

以后，迎角再增大，升力反而減小

改變迎角，不僅升力大小要發(fā)生變化，而且壓力中心也要發(fā)生前后移動。迎角

由小逐漸增大時，由于機翼上外表前段吸力增大，壓力中心前移。超過臨界迎角以

后，機翼前段和中段吸力減小，而機翼后段吸力稍有增加，所以壓力中心后移。

3.迎角改變對機翼阻力的影響

在低速飛行時，機翼的阻力有：摩擦阻力、壓差阻力和誘導阻力。

實驗說明，迎角增大，摩擦阻力一般變化不大。

迎角增大，別離點前移，機翼后部的渦流區(qū)擴大，壓力減小，機翼前后的壓力

差增加，故壓差阻力增加。迎角增大到超過臨界迎角以后，由于別離點迅速前移，

渦流區(qū)迅速擴大，因此壓差阻力急劇增加。

小于臨界迎角，迎角增大時，由于機翼上、下外表的壓力差增大，使翼尖渦流

的作用更強，下洗角增大，導致實際升力更向后傾斜，故誘導阻力增大。超過臨界

迎角，迎角增大，由于升力降低，故誘導阻力隨之減小。

綜上所述，在小迎角的情況下增加迎角時，由于升力的增加和渦流區(qū)的擴大都

很慢，故壓差阻力和誘導阻力增加都很少，這時機翼的阻力主要是摩擦阻力，因此

整個機翼阻力增加不多。當迎角逐漸變大以后，再增大迎角時，由于機翼升力的增

加和渦流區(qū)的擴大都加快，故壓差阻力和誘導阻力的增加也隨之加快。特別是誘導

阻力，在大迎角時，隨著迎角的增大而增加更快。因此，整個機翼的阻力隨著迎角

的增大而增加較快。這時，誘導阻力是機翼阻力的主要部份。超過臨界迎角以后，

雖然誘導阻力要隨著升力的降低而減小，但由于壓差阻力的急劇增加，結(jié)果使整個

機翼阻力增加更快。

簡單說：迎角增大，阻力增大；迎角越大，阻力增加越多；超過臨界迎角，阻

力急劇增大。二、飛行速度和空氣密度對升、阻力的影響

1.飛行速度

飛行速度越大，空氣動力（升力、阻力）越大。實驗證明：速度增大到原來的

兩倍，升力和阻力增大到原來的四倍；速度增大到原來的三倍，升力和阻力增大到

原來的九倍。即升力、阻力與飛行速度的平方成正比例。

飛行速度增大，為什么升、陰力會隨之增大呢？因為在同一迎角下，機翼流線

譜，即機翼周圍的流管形狀根本上是不隨飛行速度而變的。飛行速度愈大，機翼上

外表的氣流速度將增大得愈多，壓力降低愈多。與此同時，機翼下外表的氣流速度

減小得愈多，壓力也增大愈多。于是，機翼上、下外表的壓力差愈加相應增大，升

力和阻力也更加相應增大。

2.空氣密度

空氣密度大，空氣動力大，升力和阻力自然也大。這是因為，空氣密度增大，

則當空氣流過機翼，速度發(fā)生變化時，動壓變化也大，作用在機翼上外表的吸力和

下外表的正壓力也都增大。所以，機翼的升力和阻力隨空氣密度的增大而增大。

實驗證實，空氣密度增大為原來的兩倍，升力和阻力也增大為原來的兩倍。即

升力和阻力與空氣密度成正比例。顯然，由于高度升高，空氣密度減小，升力和阻

力也就會減小。

三、機翼面積，形狀和外表質(zhì)量對升、阻力的影響

1.機翼面積

機翼面積大，升力大，阻力也大。升力和阻力都與機翼面積的大小成正比例。

2.機翼形狀

機翼形狀對升、阻力有很大影響。

就機翼切面形狀來說，相對厚度大，機翼的升力和阻力也大。這是因為，相對

厚度大，機翼上外表的彎曲程度也大，一方面使空氣流過機翼上外表流速增快得多，

壓力也降低得多，升力大。另一方面最低壓力點的壓力小，別離點靠前，渦流區(qū)變

大，壓差阻力大。實驗說明，相對厚度在5%-12%的翼型，其升力比較大，相對厚度

若超過14%,不僅阻力過大，而且升力會因上外表渦流區(qū)的擴大而減小。

最大厚度位置，對升阻力也有影響。最大厚度位置靠前，機翼前緣勢必彎曲得

更厲害些，導致流管在前緣變細，流速加快，吸力增大，升力較大。但因后緣渦流

區(qū)大，阻力也較大。最大厚度位置靠近翼弦中央，升力較小，但其阻力也較小。因

為，最大厚度位置靠后，最低壓力點，轉(zhuǎn)攢點均向后移，層流附面層加長，紊流附

面層減短，使摩擦阻力減小，所以阻力較小。

在相對厚度相同情況下，中弧曲度大，說明上外表彎曲比較厲害，流速大，壓

力低，所以升力比較大。平凸型機翼比雙凸型機翼的升力大，對稱型機翼升力最小。

中弧曲度大，渦流區(qū)大，故阻力也大。

機翼平面形狀對升、陰力也有影響。實驗說明，橢園形機翼誘導阻力最小，而

矩形機翼和菱形機翼誘導阻力最大。展弦比越大，誘導阻力越小。

放下襟翼和前緣縫翼張開，會改變機翼的切面形狀，從而會改變機翼的升力和

阻力。又如機翼結(jié)冰，會破壞機翼流線形外形，從而使升力降低，阻力增大。

3.飛機外表質(zhì)量

飛機外表光滑與否對摩擦阻力影響很大。飛機外表越粗糙，附面層越厚，轉(zhuǎn)援

點越靠前，層流段縮短，紊流段增長，粘性摩擦加劇，摩擦阻力越大。因此保持好

飛機外表光滑，就能減小飛機阻力。

飛機的阻力對于提高飛機的飛行性能是不利的。因此，在飛機的設(shè)計制造和使

用維護中，應想方設(shè)法減小飛機的阻力。下面從阻力產(chǎn)生的不同原因，談談減小飛

機阻力可采取的一些措施。

要減小摩擦阻力，設(shè)計時應盡可能縮小飛機與空氣相接觸的外表積。制造過程

中應將飛機外表做得很光滑，有的高速飛機甚至將外表打磨光。維護使用中，保持

好飛機外表光潔。如上飛機，要求穿軟底鞋，鋪好腳踏布等。飛機要定期清洗。停

放時加蓋蒙布，以防風沙雨雪侵蝕。

要減小壓差阻力，應盡可能將暴露在空氣中的各個部件或另件做成流線形的外

形，并減小迎風面積。對不能收起的起落架和活塞式發(fā)動機都應加整流罩。維護使

用中，要保持好飛機的外形，不要碰傷飛機外表，各種艙的口蓋應蓋好，同時保持

好飛機的密封性。

要減小誘導阻力，低速飛機可增大展弦比和采用梯形翼。高速飛機可在翼尖懸

掛副油箱或安裝翼尖翼刀等。

要減小