[科普中国]-飞机失速

定义通俗解释

飞机机翼在攻角超过某个临界值后，举力系数(见举力)随攻角增大而减小的现象。当失速时，飞机会产生失控的俯冲颠簸运动，发动机发生振动，驾驶员感到操纵异常。

简单来说，飞机失速意味着机翼上产生的升力突然减少，从而导致飞机的飞行高度快速降低。注意失速并不意味著引擎停止了工作或是飞机失去了前进的速度。1

专业解释1、当飞机前进时产生的升力小于飞机所受的重力时飞机就会下降.或摔机.即飞机迎角大于临界角，出现大迎角失速

2、高速飞机飞行时，由于飞行速度超过临界速度造成激波失速

补充：攻角（Angle of attack）： 也叫迎角。即翼弦与自由流/相对风流的夹角。

大迎角失速内容超过临界迎角(或临界攻角，多数飞机为18°，即气流开始与失速机翼分离的角度)后，翼型上表面边界层将发生严重的分离，升力急剧下降而不能保持正常飞行的现象，叫失速。

很多的航空事故都是由于失速引起

失速本质上并非指飞机速度不足，而是指流经翼面的气流由于逆压梯度与粘性作用发生分离，造成上翼面分离处压力上升，因而致使升力骤然下降。

原理飞机失速的原因是机翼在大迎角下出现了气流分离．而左右两翼因种种原因(如侧滑、或构造有微小的不对称)．气流分离并不对称，因此就会出现下述失速特性：

1．飞机抖振，驾驶杆、脚蹬抖动，机身摇晃，飞机结构振动。飞机接近失速时．已开始呈现抖动．这就是失速的警告信号。随着迎角的进一步增大．抖振、摇晃进一步加剧，飞机加速进入失速。作机动动作进入失速的抖振、摇晃要比平飞进入失速更为猛烈。

2．失速成迎角接近临界迎角的飞机，当其加速失速时．法向过载或法向加速度会突然中止。

3．出现迅速而非指令性的转动，如机翼下坠，机头上仰．俯仰振荡，偏机头等等至于出现哪种运动，视飞机型别各不相同。如歼五飞机由于超过失速迎角以后的升力系数下降和缓，飞行员对失速下坠没有明显感觉，但对紧接着出现的坡度，偏转和下俯，会看得很清楚。

4．飞行速度迅速下降。但如果是向下的机动，如半滚倒转进入失速飞行速度并不致很快减慢。

5．无助力装置的飞机，会感到操纵杆舵变轻。操纵开始失常。失速的特性及现象。

在流体动力学中，失速是指翼型气动攻角（Angle of attack）增加到一定程度（达到临界值）时，翼型所产生的升力（lift force）突然减小的一种状态。翼型气动迎角超过该临界值之前，翼型的升力是随迎角增加而递增的；但是迎角超过该临界值后，翼型的升力将递减。

由於大部份有关失速的讨论都与航空有关，以下集中论述失速与飞机（固定翼飞机）的关系。简单来说，飞机失速意味着机翼上产生的升力突然减少，从而导致飞机的飞行高度快速降低。注意失速并不意味著引擎停止了工作或是飞机失去了前进的速度。

容易产生失速的几种情况对于失速的防范与应对，并不是让你无时无刻都处于一种高度紧张状态，由无知而产生的紧张不仅于事无补，反而会导致更坏的结果。因此，了解容易产生失速的基本条件和时机非常重要。

低速机动低速飞行时飞行员对于失速具有一定的警觉性，这种警觉是非常重要的，因为低速飞行阶段，飞机机动能力弱，很容易产生由姿态改变而引发迎角的急剧增加。这一点其实很好理解，由于速度的减小导致向心力的不足，使得轨迹的改变不能跟随姿态的变化，导致迎角的急剧增加，从而超越失速迎角引发失速。对于低速失速的防范和警觉，可以使我们有效地避免失速的发生，但有时由于飞行员专注于其他环境和飞机状态的变化，会使他的这种警觉性降低，从而产生无意识的错误操控。因此，在低速飞行时飞行员要防止注意力高度集中、单打一，要时刻关注飞机迎角和状态的变化，敏锐地感知飞机状态的异常，一旦发现飞机由进入失速的趋势，要及时终止机动。

危险天气危险天气条件下的飞行，对飞行员的驾驶技术提出了更高的要求，侧风、强对流、风切变等天气情况，会使飞机的气动力发生显著的变化，这些变化从一定程度上影响了飞行员的操控，有些天气条件下尽管能够完成飞行，但需要特殊的技术，如大侧风着陆，需要飞行员采用位置、航向、坡度的综合修正，而且在着陆后迅速改变驾驶动作，对飞行员的驾驶技术提出了特殊的要求。由于不能胜任气象条件，在操控上出现重大失误，是引发的失速事故的一个重要原因。

弱动力飞行动力不足是导致飞机失速的重要原因，一方面由于动力不足速度难以增加，飞机的机动能力较弱，容易产生由于操作失误所引发的失速；另一方面，弱动力飞行时很容易产生速度的急剧衰减和能量的急剧损耗，在飞行员没有察觉的情况下进入低速飞行状态。为此，飞行员需要加强弱动力飞行的理论学习和模拟训练，掌握弱动力飞行的特点：（弱动力飞行理论为我独创，相关知识请阅读附文）

1. 控制合理的飞行速度（歼击机450公里/小时以上）

2. 了解弱动力飞行时机动飞行速度消失快的特点，柔和操控

3. 进场阶段控制轨迹，而不是试图改变飞机的下沉趋势，避免不自主的拉杆，使飞机进入失速状态

4. 没有再次挽救的机会，确保操控的准确性，一次成功。

起降阶段飞机在起降阶段，一方面处于低速飞行状态，容易产生失速，另一方面由于放下了起落装置，改变了飞机的构型和气动外形，使得飞机的操纵性和稳定性降低，特别是在转弯阶段和离陆、降落阶段，飞行员的操控频繁复杂，容易产生状态的突然变化，从而引发失速。

应对的方法是确保飞机在安全的起降速度范围内飞行，合理利用技术修正侧风和偏差，避免粗猛的操控动作。

另外在起降阶段如遇到突发情况，确保安全是首要原则，要努力将故障控制在跑道上，如果飞机离陆则要迅速安全地控制飞机着陆，避免危机状态下长时间在空中停留。

非常规构型非常规构型是指在飞机结构、气动外形和重量等方面，不同于常规状态的飞机构型。其中特别需要强调的是飞机重心、重量的特殊变化。4月29日的波音747失速事故，很重要的原因就是飞机重载起飞。重载起飞、非正常重心起飞，飞机的操控特点与常规起飞完全不同，需要特殊的驾驶技术，没有经过特殊训练的飞行员是难以胜任的，另外，这种特殊构型下的起飞，对气象条件要求也比较严，不能按照一般的起降条件进行掌握，在大风、强对流天气下进行重载起飞是非常危险的。从4月29日的飞行事故现场看，当时机场处于强对流天气，侧风较大、气流颠簸，这是引发事故的另一个重要原因。

人机耦合震荡从飞行控制的角度讲，起降阶段是操作频繁复杂、操纵精度要求较高的“高增益”操纵阶段，“高增益”操纵的一大特点是容易产生人机耦合，由此产生的震荡会严重威胁飞行的安全。

预防人机耦合震荡要求飞行员熟悉和适应飞机和飞控系统操控特点，避免急剧、粗猛、下意识和反复无常的操控。一旦产生人机耦合震荡，不要试图消除每一次震荡，而应按照人机耦合的处置方法，以缓慢连续的单向操控加以克服。2

避免失速的方法判明失速后，应立即推杆减小迎角，恢复升力。待飞机获得速度后，即可转入正常飞行。

提力(举力或升力)不足无法支撑飞机的状态。应提升速度或缩小AOA(ADF中AOA的解释:攻角的略称，指风向与机翼弦线的夹角。注意，角度过大会使机翼无法提升扬力而导致失速)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。3

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。

飞机失速下坠后，轨迹呈螺旋状，大型飞机很难脱离这种状态，极易坠毁。

加强理论学习失速理论教育不能仅停留在航理层面，飞行员在初始教育阶段对这些理论已经有了足够的了解。我认为需要加强的是对失速案例的进一步分析，对所飞机种的失速相关理论的进一步了解，以及对失速处置技术理论的进一步深化。因为只有通过案例分析，才能使我们真正了解失速的易发性、复杂性和危险性，只有了解了所飞机种的失速特点，才能有针对性的进行失速防范和应对。只有结合环境、条件、飞机和自身技术特点，才能真正掌握有效的处置失

模拟训练失速毕竟是一种平时飞行中难以遇到的特殊情况，对于失速的了解和应对技术的掌握，想要靠实际飞行来提高是难以实现的。现代模拟技术对于各种特殊情况的模拟已经达到了相当逼真的程度。通过模拟训练，可以使飞行员通过反复训练掌握失速特点和处置方法。

提高失速警觉性失速的警觉性不是让飞行员时时设防处处警觉，而是真正了解可能发生失速的时机，有针对性的提高对失速的防范意识。在容易产生失速的条件下，要保持高度的警觉和正确的操控。在处置突发的危险状态时，要针对环境和飞机特点，采用正确的决策和方法。

正确地应对在处置失速险情时，很重要的一点是对危险的发展趋势和可能结果有一个明确的判断，我们说决策是处置的的关键，而飞行突发事件的处置，时间窗口和高度门槛是关键中的关键，突发情况发生后，飞行员面对的是两条时间相关曲线，一条是故障扩展曲线，失速的发展引发状态的急剧恶化和高度的迅速损失；另一条是飞行员处置曲线，你的正确应对不是可以无限期延续的过程，处置的时间窗口随着高度的降低渐渐关闭。飞行员必须在高度门限到达和时间窗口关闭之前，使这两条曲线尽快重合，完成危险的处置程序。

相关发明为避免失速人类发明了前缘襟翼。前缘襟翼的作用是干扰气流的分离时间。在大迎角时，前缘襟翼向下偏转，减小机翼的迎角，延迟气流分离的时间，从而避免飞机失速。4

失速的发现历程谈到失速，还要从人类的早期航空实践说起。在上世纪20年代之前，人类还处于飞行的蹒跚学步阶段，那时，由于飞机技术的落后和人们对飞行知识的缺失，失速所引发的飞行事故司空见惯的，“失速”这种伴随飞行而来的“死亡梦魇”，成为阻碍飞行事业发展的“技术之谜”。随着大工业的蓬勃兴起，航空制造业由早期的作坊式经营演化成大工业的生产模式，在前苏联、欧洲和美国，航空制造公司纷纷成立，并迅速发展成为具有巨大生产能力的大型航空制造企业。高技术与规模生产，飞行实践的不断拓展深化提供了条件，现实的需求驱使人们对飞行进行深入的研究，而如何破解失速之谜就是一个重要的研究方向。

通过研究人们发现，导致失速的真正原因并不是升力的不足，而是迎角的增加，由迎角超过失速迎角后所引发的飞机失稳，才是发生飞行事故的真正原因。通过研究人们还发现，由于飞机的不同和飞行状态的差异，飞机的失速呈现出不同的机理和形态。弄清楚了飞机失速的原因，就容易找出预防和处置失速的方法，针对机头失速、机翼失速和偏航失速等不同的失速现象，采用推杆、蹬舵等方法可以有效地改出失速从而避免事故的发生。

导致失速的真正原因并不是升力的不足，而是迎角的增加，由迎角超过失速迎角后所引发的飞机失稳

上世纪40年代德国人发明了喷气发动机并运用于战斗机，人类航空进入了喷气时代，通过驾驶巨大动力的高速喷气战机，人们发现了现代战机与传统活塞式飞机不同的失速特点，从而推动了失速理论的研究，到上世纪50年代，关于失速的理论发展到了成熟阶段。

人们了解了失速的相关理论，但在操作层面要对失速进行有效的应对，却是比理论研究本身要复杂得多的问题。这涉及到失速的环境、失速的条件、飞机的状态、可供处置的时间窗口等等，由于真实飞行条件的相对复杂性，飞行员要做出相对正确的应对是一件非常困难的事情。

上世纪70年代，随着先进飞行控制技术的引入，如何在技术上对失速进行防范和自动改出，成为飞机技术研发的一个重点。迎角监控、迎角限制、反尾旋（螺旋）控制技术的出现，使飞行控制技术进入到“无忧虑”操控的先进水平。然而，飞行控制技术的发展，并不能一劳永逸地解决失速问题，飞行毕竟不是飞行器独立的活动，环境的因素、人的因素依然是影响飞行安全的最关键因素，因此，如何适应环境的复杂性，应对突发风险的复杂多变，依然需要人的智慧和能力。5