民航客机起飞爬升中最大允许的仰角是多少?会造成失速的仰角是多少?

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S kav

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看了其他答主的答案,始终感觉这个问题还是从飞行试验的角度来讨论更合适一点。有些答主可能从航线飞行或者手册的角度来回答了,但这两个方面看到的都是结果。
首先,仰角这个词不够准确,在航空中,一般叫做迎角,也叫攻角(AOA,Angle of Attack),指的是航空器翼弦和空速的夹角。



在同样的空速下,迎角越大,升力越大,同时阻力也越大。但迎角同升力不是永远正相关的,当迎角超过临界值后,机翼上层气流出现紊流,层流附着层消失,阻力增大,升力减小,这个时候就会引起典型的大迎角失速,甚至航空器会进入尾旋。

下图是不同迎角下的气动力学示意图:







上图是一个拱形翼型所产生的升力与
迎角之间关系的示例。
准确的关系通常是在
风洞中测试出来的。对于机翼来说,这种关系通常由其轮廓以及长宽比决定。简单讲,迎角越大,升力系数越大。但当迎角达到一个值时,迎角的增大会使得升力系数减小,这个角度就是飞机的临界迎角,飞机无法在
迎角大于
临界迎角的情况下稳定地飞行。

会否
失速取决于
迎角的大小,而非
空速的快慢。但是因为在一定的条件下二者之间有关联,所以实际应用中经常会使用到“
失速速度”的概念。当飞机做平稳的飞行时,需要升力与重力之间达成平衡,即需要升力的大小保持恒定。而
空速越慢的飞机就需要越大的
迎角来保持相同的升力,所以若飞机的速度下降就要同时加大
迎角。随着速度不断降低,到了某一点
迎角越过临界值时,飞机将再也无法获得足够的升力,于是开始向下坠落。这一点的速度就被称为
失速速度。



现在来回答题主的问题



民航飞机在起飞爬升中允许的最大仰角是多少?
这个问题从以下几个方面回答:
1、根据中国民航法规的规定(忘记时121部还是某咨询通告了),好像是有一个说法:为保证乘客乘坐的舒适性,飞机的爬升率有个限制的,3000ft/min?这个记不清楚了。如果有这个限制的话,那么运营手册里面应该有一个对俯仰角的限制。这个限制是为了乘客的舒适性,所以是小于飞机自身的最大仰角的。
2、在每一型飞机的设计初期,设计师会提出一个最大迎角(临界迎角)的设计指标,这个指标指导整个飞机的气动外形设计,一般来讲,这个迎角值作为后续飞机研发、制造、试飞的指导依据。
3、当搞翼型设计的设计员拿到指标的时候,会找出一个机翼满足总设计师的要求,但是最大迎角还是要通过风洞吹才能得出来。其实就是临界迎角。
4、在每一型飞机研发的最后一步--飞行试验中,对于起飞过程中的最大迎角值是通过另外一种方式来得到的。这个就是一个比较牛逼,同时也饱受民众误解的试飞科目---最小离地速度试飞来得出的。这个科目时一类风险科目。下图就是我国某型飞机在做这个试验的图片(多牛逼的一个科目啊,还被人误解质量差)



那么飞行中的最大迎角呢?同样也是通过一个一类风险科目来得出的,那就是大迎角失速试飞。这个科目国内在ARJ上搞过,风险很高,飞也是慢慢的飞边界,还要加装失速改出伞,以保证不会进入深失速。ARJ这种发动机尾吊的飞机进入深失速改出非常难。失速试飞的图片比较难找,就不上图了。
那么飞行中的最大迎角呢?同样也是通过一个一类风险科目来得出的,那就是大迎角失速试飞。这个科目国内在ARJ上搞过,风险很高,飞也是慢慢的飞边界,还要加装失速改出伞,以保证不会进入深失速。ARJ这种发动机尾吊的飞机进入深失速改出非常难。失速试飞的图片比较难找,就不上图了。
上述两个试验做出来之后,基本上就可以得出飞机飞行的包线了左边界了,那么起飞和飞行允许的最大迎角就出来了。

如果飞机设计的好,制造的好,那么说不定试验值要比设计值大,这就是有时候搞航空的会讲,好飞机是设计出来的,更是飞出来的。枭龙就是一个典型例子--似乎跑题了。。。

结论就是:民航客机的最大迎角(临界迎角)不是一个定值,不同型号的飞机最大迎角(临界)不同,要想知道的话,最终要看试飞报告的。


会造成失速的仰角是多少?


飞机的升力主要受到飞机迎角,空气密度,飞机空速的影响。飞机升力的产生是当气流遇到机翼前缘后,气流分离。根据伯努利定律,气流流速加快,动压增大,静压变小,飞机的上下表面会产生压差。当下表面静压大于上表面静压时,飞机就会产生升力。

必须强调的是每个飞机的失速速度在各个飞行条件下都不是固定的值。然而不管飞机空速,重量,载荷因素,或密度高度大小,一个飞机总会在同一个迎角失速。

在三种情况下,飞机迎角容易超过临界迎角:低速飞行,高速飞行,转弯飞行。

飞机在平飞时如果飞的太慢也会失速。空速降低时,必须增加迎角来获得维持高速的升力。空速越低,迎角就必须越大。最终,达到一个迎角,它导致飞机不能够产生足够的升力维持飞机重量,飞机开始下降。如果空速进一步降低,飞机就会失速。

空速的降低只是诱导飞机达到临界迎角的一个条件,如果平飞的过程中飞机主动拉到临界迎角同样会失速。

会造成失速的仰角----临界迎角,不同的气动外形会有一个不同的值,这个值最终是通过飞行试验得出!
以上结论针对于民航客机,如果换到别的飞机(比如说某些推重比大于1,还装矢量推理)就是另外的情况了。

毕竟“只要动力足,板砖也上天”。


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修正答案!经@
龚思杰、@
徐牛逼、@
囧囧 的指正,更正原有答案!!向三位表示感谢!

同时,删除我部分回复,以免误导诸位!

火鸡hodge

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最大允许迎角对每架飞机来讲有自己特定的叫作(caoa)critical angle of attack!超过CAOA就会stall,当飞机AOA接近或到达CAOA之前会有stall warning警报!所以操纵手册中应该会规定,不同机队应该也会有严格的规定吧!值得注意的是放flaps(襟翼)会改变CAOA!一般情况下,讨论失速有两种机翼和尾翼,机身是不考虑失速的!补充一下:AOA是指的the angle which is between relative wind and the chord line of an airfoil,失速是机翼不产生足够的升力,在CAOA瞬间流过机翼表面的气流完全改变所以失速,此时飞机基本是自由下落,下落时飞机各部分load不同,所以会有各种形态的滚动。起落架对CAOA是没有影响的,不管速度多少,bank多大,等等,只要到达或超过CAOA就会失速!值得注意的是,飞机的一个姿态改变为别一个姿态这一瞬间AOA是改变咯,之后保持这个姿态飞他的AOA是不变的,因为relative wind跟飞机姿态相对应!

成心文

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这个跟起飞性能有关,没有统一答案。一般来说,民航客机考虑到自重、安全性和舒适度,起飞是以13-20°爬升,但不排除某些情况下以更大或更低的爬升角度起飞。


A319疯狂起飞
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ5MjUyNDU2.html
匿名用户

匿名用户

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只要发动机足够强,整机推重比大于一,就是179°的迎角也没关系。

陈玉辰

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我的理解是,失速是一种状态,与失速有关的是飞机的迎角,当飞机迎角大于临界迎角时候,即失速。而临界迎角有跟飞机的外形等因素有关。放襟翼,起落架等都会有影响。
而对于仰角这个概念,其实从失速的定义上来看,仰角和失速是没有直接的联系的。只不过飞机改变俯仰姿态的时候,迎角也跟着改变,容易让人觉得失速是仰角大了决定的这一错误概念。

skywalkerhan

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找手册查包线。
这不是一个固定值,需要你根据当天的实际数据,查阅飞行包线得出对应的临界速度和迎角。
重量、温度、海拔高度、重心、起落架放不放、襟翼收不收等等都会有影响。

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