[科普中国]-气动失速

简介

气动失速，由于高、低压压气机之间的相互影响，当飞机前进时产生的升力没有飞机的重量大时飞机就会下降、或摔机。超过临界迎角后，产生严重的分离，升力急剧下降而不能保持正常飞行的现象。

背景无论是民用还是军用飞机目前广泛采用的是双轴或多轴结构的涡轮风扇或者涡轮喷气发动机,对于这种结构的航空发动机,存在的一个主要问题就是高、低压压气机之间的相互影响,尤其是对各自失速边界或喘振裕度的影响。

在高低压压气机相互影响中,低压压气机出口非均匀压力波动对高压压气机稳定性的影响是一个非常重要且非常突出的问题.80年代中期,Sch.ffler和Miatt首先对三轴结构的RB-199发动机的高低压压气机的相互影响进行了初步的实验和理论研究.其研究结果表明,在低压压气机的出口存在着非均匀的压力波动,而且随着低压压气机向其失速边界的趋近,这种波动的强度不断增大.当低压压气机进入旋转失速状态时,高压压气机的进口更是处于一种高强度的非均匀压力波动状态.高低压压气机在发动机中共同工作时,虽然其节流特性表现为:随着流量的减小,低压压气机的工作点首先迅速向其失速边界趋近,而高压压气机的工作点相对较稳定.但由于随着低压压气机工作点向其失速边界的趋近,其出口非均匀压力波动的强度不断增大,而这种压力波动可使其下游的高压压气机的失速边界下移(喘振裕度的损失可高达20%),故可使全台发动机的高低压压气机全部进入失速状态,造成严重后果1。

影响(1)飞机抖动并左右摇晃：这是因为机翼上表面气流强烈分离而产生大量涡流，引起升力时大时小，和左、右翼的升力变化不均造成的。

(2)杆舵抖动、操纵变轻：飞机超过临界迎角时，机翼上表面的气流强烈分离，产生了大量涡流，影响到各个舵面，所以杆舵发生抖动；涡流区内的压力较小，所以杆舵变轻。

(3)飞机下降、机头下沉：超过临界迎角后，会使气流分离，升力下降；另外，由于阻力增大，速度减小，也使升力降低。当升力不能维持飞机的重力时。就会使飞机下降；促使机头下沉。

解决方法提力（举力或升力）不足无法支撑飞机的状态。因提升速度或缩小AOA（攻角的略称，指风接触机翼的角度）导致的失速可以恢复。

飞机在平飞的时候，机翼产生的升力和飞机的重力是平衡的，举力的方向总是垂直于机翼中心平面的。 而在大角度爬升或俯冲的时候，飞机的机翼下部产生的举力不再和重力方向一致，飞机失去了部分举力，造成了飞机下坠。

战斗机在特技飞行时，也不会时间过长的大角度爬升或俯冲，必须很快的转入平飞。特技飞行中的倒飞，是完全抛弃了举力，而是相反的受力，也是表演一会。大型飞机不仅是不能长时间作这样的动作，就是过急的拐弯，飞机翼倾斜过度，产生的后果和这一样。

飞机失速后，下坠时进入螺旋，大型飞机是很难改出这种状态，直致坠毁。