【藍天之夢】10,美軍如何改出螺旋

尾旋也稱爲螺旋(Spins),是固定翼航空器的一種非正常飛行狀態,即航空器在失速的狀態下,一面做向下的小半徑螺旋運動,一面在機身三個軸向(滾轉、俯仰和偏航)做自旋運動的飛行狀態。其特點是高攻角、低空速和大下降率。

飛機在飛行中發生螺旋屬於嚴重事故,在過去的空戰中,也常有米格機因翼尖失速而導致螺旋的現像。

戰例:【戰地日記】第三十七,鬥智鬥勇 記載:

1958/9/18 晴 羅裳山

空18師52團剛從廣東沙堤機場轉場至汕頭機場,接替54團執行入閩作戰任務。今天的任務是組織首次戰區編隊協同和航法訓練。由空18師自行組織指揮。

......

16:56,臺空軍第5大隊,領隊長機少校孫嗣文,2號機......悄悄從我下方接近我機......

7號機韓玉硯被敵偷襲中彈,還好飛機尚可操作,遂加大速度俯衝,擺脫敵機後做右上升轉彎,發現左上方一架敵機進入視距,立即昂起機頭對敵射擊,彈道偏離未中。由於拉起時是小角度大攻角,開炮的後坐力又消減了速度,導致飛機失速,並且進入螺旋,飛機像一片葉子般飄蕩旋轉下墜。

飛機從12000米一直墜落到7000米,7號機緊急呼叫:我發生螺旋......

18師地面指揮員呼叫:相反方向登滿舵......推杆......

這位從未練習過改螺旋的飛行員登滿舵,推駕駛杆數次,飛機終於停止旋轉,進入垂直落體狀態,他再忙收杆,飛機猛的一頓,機翼又產生升力,居然改出螺旋,恢復正常飛行狀態......

(轉載完畢)

螺旋是什麼原因造成的,它的後果是什麼,發生螺旋應當如何改出呢?

造成螺旋的原因

由於飛機橫向靜穩定性過弱,航向靜穩定性過強,兩側機翼出現不協調的失速,當一側機翼先於另一側機翼失速時,飛機會朝先失速的一側機翼方向沿飛機的縱軸旋轉,稱爲螺旋或尾旋(Spins)。

發生螺旋是非常危險的。在失速尾旋的過程中,兩個機翼是一樣 stalled ,只是一端 less stalled than the other。

早期噴氣機開始採用後掠翼來減小激波阻力的時候,設計師發現了新問題:附面層氣流會沿後掠角向翼梢方向扭曲偏移,破壞了理想情況下與機身軸線平行經過機翼的氣流,從而導致機翼升力的下降和翼尖失速的風險。

因爲氣流不斷向翼尖流去,導致翼尖附面層堆積得很厚,很容易就失速了。左右翼尖又不太可能同時失速,所以任何一邊先失速都會引起飛機滾轉和搖擺,而且因爲翼尖向後延伸,翼尖失速也會導致飛機俯仰運動。飛機開的好好的,突然像被什麼打中一樣開始搖擺。

爲了解決這個問題,西方主要採用前緣縫翼(比如F86)或附面層吸收結構,蘇聯則簡單粗暴的使用翼刀——相當於“建一堵牆”把有害氣流向翼梢流動的趨勢擋住(前面文章曾介紹過翼刀),引導附面層氣流盡量與機身軸線平行的流動。但翼刀並不能完美解決問題,最終還是回到西方的道路上。所以三代機上翼刀就已經比較少見了。

二,如何改出螺旋。

飛機螺旋具有很高的下降率,且會對機體結構造成極大壓力和破壞,所以在低空條件下如不及時改出是十分危險的。

1,改出螺旋的方法。

在轉彎協調儀上可以讀出飛機旋轉的方向,開始改出時首先收光油門,操縱桿處於中立位置使副翼沒有偏轉,在飛機旋轉的反方向踩滿舵直到飛機停止螺旋,此時空速會迅速增加,保持低頭姿態到螺旋停止時,方向舵回到中立姿態,逐漸拉起機頭當空速恢復設計機動速度範圍後,推油門返回正常姿態。當停止螺旋時不能立刻增加油門,否則會加速向下俯衝的速度,使飛機更快迫近地面。

具體可以分爲幾個步驟:

-把油門放到零。在螺旋中,千萬不要加油門甚至開加力,不然旋轉速度更快,會超過人的承受力直到昏迷。而且飛機也會更快地觸地;

-把操縱桿放到中間位置(這個杆也控制左右橫滾);

-把操縱桿向前推、壓到機頭俯衝的位置並保持住,讓飛機保持機頭向下姿態一些時間以獲得一定的速度。有了速度,飛機才能恢復操控;

-用腳向旋轉相反方向登舵,減緩沿垂直Z軸的旋轉;

-等飛機姿態稍穩定、螺旋狀態減緩,部分恢復操控性能後,再加油門、把飛機改平,就有機會解除螺旋。

2,美軍如何改出螺旋

曾經在美軍海軍陸戰隊擔任飛官,後轉任空中國民警衛隊的教官,他叫Robin(羅賓),聽名字應該有德裔血統。我問他美軍遇到螺旋如何改出,他在白板上寫下四句話(上圖):

美軍改出螺旋的四步驟:

T, Throttle idle. 油門怠速。

A, Alileron neutral. 副翼歸正

R, Rudder opposite. 反向蹬舵。

E, Elevetor forword. 升降舵前推。

因爲我沒好意思再追問下去,只能憑自己的理解把上述四句話用中文表達出來,不知是否正確,僅供參考。

三,米格機爲何容易出現螺旋

在本文剛開始介紹了在1958年月18日,空18師52團在詔安至漳浦的赤湖灣上空進行戰區訓練,遭到臺空軍第5大隊偷襲。

7號機韓玉硯被敵偷襲中彈......飛機失速,並且進入螺旋,飛機像一片葉子般飄蕩旋轉下墜......

這位從未練習過改螺旋的飛行員登滿舵,推駕駛杆數次,飛機終於停止旋轉,進入垂直落體狀態,他再忙收杆,飛機猛的一頓,機翼又產生升力,居然改出螺旋,恢復正常飛行狀態......

造成7號機螺旋的幾個主要原因是:

1,高速俯衝容易產生失速。 米格機機翼屬於後掠翼構型,此翼型極易產生翼尖失速,美國人用前緣縫翼來解決,但是蘇聯人只是在米格-15機翼上裝上了4個翼刀,來改善飛機俯仰安定性。但是翼刀只能推遲上仰發生的攻角,但不能消除上仰的發生,新手飛行員仍然面臨可怕的飛行陷阱——螺旋。

2,飛機拉起產生高攻角,火炮射擊產生後坐力,引起失速。 飛機攻角超過20度之後很容易產生失速,加上火炮產生的後坐力也會影響速度,所以致使米格機發生螺旋。

戰例:1953年6月15日,空聯司派出朝鮮空軍2架波-2輕型飛機對美軍草島雷達站實施轟炸,美空軍起飛F-94實施攻擊,由於F-94空速太快,只好採取低速飛行,甚至放下減速板和起落架,並且開火射擊,結果F-94因爲減速加上射擊的後坐力導致失速螺旋,由於高度僅僅數百米,所以F-94無法改出而墜毀。

米格機由於機翼後掠角太大,翼尖失速問題比較嚴重。爲了解決這一問題,米高揚的措施是在機翼外段設置一對和翼弦等長、高 320 毫米的翼刀,以阻止附面層向翼尖堆積,推遲翼尖失速。這種設計簡單,重量輕,但效果相當有限——採用同類設計的米格-15、米格-17 多次在戰鬥中失速進入螺旋,70 年代在殲-6 上頻繁發生的螺旋事故,足以證明這一點。

殲六的機翼後掠角最大達到了49°,過大的後掠角,卻沒有前緣可動縫翼。這樣的殲六極易失速,過大的後掠角必然產生結構強度、剛度等方面的問題,米格-19 沒能採用薄翼型,其大後掠設計是一個決定性因素。

由於殲-6 採用大後掠翼,殲-6III 減小了翼展等於減小了重心後的機翼面積,導致飛機焦點前移,減小了靜穩定度。當時的飛行員對殲-6III 的批評中有一條就是“縱向操縱過靈”,這實際上是靜穩定性減小的表現——因其導致飛機縱向操縱力矩變小,飛行員只需很小的杆位移即引起飛機俯仰姿態明顯改變。

第三代戰鬥機多利用這種設計來減小配平阻力,提高敏捷性,但對於連增穩系統都沒有的殲-6III 來說,操縱起來將令人非常頭痛。後來殲-6III 改延長前機身,其目的就是爲了調整飛機重心,使之與前移的焦點匹配,保持適當的靜穩定性。而同樣採用殲-6III 機翼的殲-6IV,由於其機頭安裝了截擊雷達,起到了調整重心的作用,反而飛機的靜穩定性增加了。

同時期的F-86採用前緣縫翼,它除了可以增加升力外,還有另一個用途:增加空戰機動性。因爲升力的增加不僅能降低起降時的失速速度,也能提高大過載轉彎時的升力,進而提高轉彎率,進而能更快的咬尾敵機。

知己知彼,百戰不殆。

在朝鮮空戰時,空聯司在實戰中總結出許多切實可行的戰術,例如的一域多層四四制等就是根據米格-15具有的機身小,重量輕,推重比高,中高度爬升快,最大垂直升限大的技術優勢總結出來的戰術原則,重點就是快速搶佔高度,然後俯衝攻擊

而美軍根據F-86具有機翼載荷大,大過載轉彎保持升力好,水平機動能力強,高速狀態下飛行穩定的技術優勢,所以美軍通常佔據中低空,採取拉弗伯雷圓圈陣戰術,引誘米格機俯衝側滑繞彎,很容易使其失速尾旋。

(謝謝閱讀)

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