失速 - Wikiwand
For faster navigation, this Iframe is preloading the Wikiwand page for 失速.

失速

維基百科,自由的百科全書

本條目存在以下問題,請協助改善本條目或在討論頁針對議題發表看法。 此條目可參照英語維基百科相應條目來擴充。 (2017年2月4日)若您熟悉來源語言和主題,請協助參考外語維基百科擴充條目。請勿直接提交機械翻譯,也不要翻譯不可靠、低品質內容。依版權協議,譯文需在編輯摘要註明來源,或於討論頁頂部標記((Translated page))標籤。 此條目需要擴充。 (2010年2月15日)請協助改善這篇條目,更進一步的訊息可能會在討論頁或擴充請求中找到。請在擴充條目後將此模板移除。 此條目已列出參考文獻,但因為沒有文內引註而使來源仍然不明。 (2017年10月15日)請透過加入合適的行內引用來改善這篇條目。
拱形翼型所產生的升力與攻角之間關係的示例。準確的關係通常是在風洞中測試出來的。對於機翼來說,這種關係通常由其輪廓以及長寬比決定。飛機無法在攻角大於失速角的情況穩定飛行
拱形翼型所產生的升力與攻角之間關係的示例。準確的關係通常是在風洞中測試出來的。對於機翼來說,這種關係通常由其輪廓以及長寬比決定。飛機無法在攻角大於失速角的情況穩定飛行

流體動力學失速(英語:stall)是指翼型氣動攻角(Angle of attack)增加到一定程度(達到臨界值)時,翼型所產生的升力(lift force)突然減小的一種狀態。翼型氣動攻角超過該臨界值之前,翼型的升力是隨攻角增加而遞增的;但是攻角超過該臨界值後,翼型的升力將遞減。

由於大部份有關失速的討論都與航空有關,以下集中論述失速與飛機固定翼飛機)的關係。簡單來說,飛機失速意味着機翼上產生的升力突然減少,從而導致飛機的飛行高度快速降低。注意失速並不意味着引擎停止了工作或是飛機失去了前進的速度。

飛機的失速

對於大部份飛機,如果發生失速飛機就會立即開始下降。此時飛行員要增加空速從而讓機翼可以以較小的攻角產生足夠的升力來擺脫失速狀態。一旦從失速中恢復,氣流就可以重新平穩地從機翼上下流過。如果操作得當,整個過程並不危險並且只會損失較小的高度。飛行員在訓練時通常會被指導如何識別,避免失速以及如何讓飛機從失速中恢復,而展示在失速時控制飛機的能力是獲得資格認證所必須的。一般來講,失速最危險的情形只出現在沒有足夠的高度來恢復到正常狀態的時候,比如飛機正在起飛着陸或者翻越障礙。

一種特殊的情形是飛機在失速的同時繞偏擺軸進行自旋,被稱為尾旋。這主要是由於兩側機翼出現不協調的失速,飛機圍繞失速嚴重的一側機翼方向發生旋轉造成的。由於這個飛行狀態具有很高的下降率且會對機體結構造成極大破壞,所以在低空條件下如不及時改出是十分危險的。

接近失速時的徵兆

飛機接近失速狀態時的一個徵兆是對控制的反應遲滯,因為接觸控制板的氣流變弱了。而一旦飛機進入失速狀態,由於機翼旁形成的湍流,機體可能會產生抖動(buffet)。另一方面,現代飛機通常都具有失速警告。接近失速速度時,駕駛杆上安裝的抖杆器會被啟動(機上的警報器會發出 Stall~ Stall 的警報音),從而使駕駛杆發生好似失速狀態時的抖動,提示駕駛員飛機已經接近失速狀態,以便駕駛員能夠提前採取措施。另外還有聲音警告的提示方式。對於電腦控制的飛機,在正常法則下飛行時,由於電腦系統提供的安全保護,攻角通常是不會達到引起失速的大小的。

失速速度

飛機是否失速只取決於攻角的大小,而非空速的快慢。但是因為在一定的條件下二者之間有關聯,所以實際應用中經常會使用到「失速速度」的概念。一架處於失速速度的飛機不能爬升,一架低於失速速度的飛機無法阻止其下降。當飛機做平穩的飛行時,需要升力與重力之間達成平衡,即需要升力的大小保持恆定。而空速越慢的飛機就需要越大的攻角來保持相同的升力,所以若飛機的速度下降就要同時加大攻角。隨着速度不斷降低,到了某一點攻角越過臨界值時,飛機將再也無法獲得足夠的升力,於是開始向下墜落。這一點的速度就被稱為失速速度。

爬升和轉向時的失速

轉向失速的圖解。
轉向失速的圖解。

當飛機進行爬升或轉向的時候,因為需要額外的升力來提供加速度,飛機會在一個更高的速度就發生失速。這個速度可能大大超出正常的失速速度。 一般地,飛機側傾角度和失速速度的增幅的關係如下:

角度 增幅
30° 1.07
45° 1.19
60° 1.41

比如,當飛機處於45°傾角時,失速速度是正常平飛時的1.19倍

失速的詳細原因

對於翼型而言,失速的主要原因一般是大攻角下,上翼面的邊界層分離而導致的上下翼面壓差降低。而對應三角翼,主要原因是三角翼前緣渦破裂。

失速及應對不當引起的事故

中華航空006號班機使用波音747SP飛機,從台北於下午4:40起飛,預定於當地時間下午1:25降落在洛杉磯國際機場。在1985年2月19日,該航班突然發生意外,導致機上其中兩名乘客重傷以及飛機受到嚴重的損毀。原因是該飛機飛行十小時之後,其中一具引擎失去動力。雖然當時仍有數分鐘可以處理這個狀況,但是機師仍無法成功控制因引擎失效所導致的不平衡推力。這架飛機最後失速不斷翻滾並以接近音速的速度下墜9000公尺,並同時受到高速與高壓的衝擊。最後機師重新控制飛機並轉降在三藩市國際機場。

伯根航空301號班機是一架隸屬土耳其的一間包機公司伯根航空的波音757-23A,1996年2月6日,飛機於多公尺尼加共和國首都聖多明哥起飛後五分鐘突然向左傾側,摔進海里,機上189人(含機組員),無一生還。其後的空難原因調查揭示儀器發生錯誤的主要原因是飛機駕駛艙外下方的皮托管受損或被堵塞。飛機起飛後約一分鐘,駕駛員將飛機設定為自動飛行狀態。此時飛機的仰角提高,出現這種狀態,是因為飛機空速過高,自動駕駛系統便會抬高機鼻以達至減速效果。但自動駕駛系統只是以機上的儀器顯示的資訊給予反應,雖然當時機長的空速表顯示飛機超速,可是實際上,副機長的空速表所顯示的速度不斷減少,卻是飛機當時的真正狀況。機長卻忽略副機長的顯示器,因而魯莽地將節流閥往後拉,結果導致飛機失速。當飛機失速時,副機長及後備機長曾向機長建議讓飛機機鼻朝下,讓飛機以俯衝姿態,令空氣在飛機機翼下流過產生升力,飛機便可停止下墜,但當時機長對機員建議完全沒有回應。可能是機長當時已方寸大亂,又或是機長認為他有相當駕駛757的經驗,自尊心令他忽視只有75小時駕駛757經驗的副機長的建議。無論如何,他們錯過仍有足夠高度下挽救飛機的機會,最終導致189人死亡。

西加勒比海航空708號班機是西加勒比航空公司的包機。2005年8月16日(星期二),該架包機墜毀於委內瑞拉北部的山區,導致機上152名乘客和8名機組人員全部罹難。這架包機為麥克唐納-道格拉斯公司的MD-82,從巴拿馬的巴拿馬城托庫門國際機場(ICAO:MPTY)起飛,前往馬提尼克的法蘭西堡(ICAO:TFFF)。機長在探討機身積冰的問題後把會降低的推力的除冰系統關閉,但是後來又打開結果導致飛機在FL330無法保持高度,最後在機組下降到FL310之前飛機進入深度失速。但是機組向塔台匯報稱一個引擎熄火,隨後匯報第二個引擎也熄火,(實際上是機長對飛機儀器數據做出的錯誤判斷。)於是機長請求在馬拉開波進行緊急迫降。飛機以近10000ft/min的速度快速下降一直沒有從深度失速狀態改出。最後飛機在當地時間3:45am(世界協調時的7:45am)墜毀於委內瑞拉蘇利亞州西部馬奇奎斯的一個牧場(距離哥倫比亞邊境約30公里),機上160人無人生還。

法國航空447號班機於2009年5月31日從里約熱內盧起飛,飛往巴黎,這是一架空巴A330-200型客機。航班在35,000英尺的高空巡航飛行一個半小時之後遇到風暴,用於測量風速的皮托管被凍住。由於空速測量失效,飛行控制系統計算機已無法自行處理,於是它們把飛機控制權移交給兩名機師(移交控制權的時候會發出警報聲)。不可思議的是,駕駛飛機的副機長博南決定迅速攀升到飛機的最大升限38,000英尺——也就是在這個時候飛機開始失速,飛機進入氣流的角度太大以致於機翼無法提供足夠的升力。儘管失速的警報一直在響、另一位機師和機長極力挽回,但是博南對警報置之不理,仍然讓機鼻保持朝上——然而事實上飛機正筆直地墜向大海。博南所要做的只是把機鼻拉下來,讓飛機重新獲得升力——但是他沒有這麼做。這次悲劇共導致228人遇難,其發生的關鍵性因素就是失速警報被忽略。法國民航安全調查分析局質疑機師對於這樣的警報所給予的「最低關注度」。「機師的訓練並不能夠提供確實的證據來確保機師獲得相關的技能。」

參考資料

{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}}
失速
Listen to this article