探讨风对飞机性能的影响

探讨风对飞机性能的影响

郑茂辉

青岛航空股份有限公司 山东 青岛 266300

摘要：在民用航空飞机的起飞和着陆阶段一直以来是民航飞行中的工作重点，但是在实际起飞和着陆时，经常会受到风向和风速的影响，因此在实际工作中需要加强对这个问题重视程度，根据飞机的飞行高度和载重来将速度控制在可控制的范围之中，从而提高实际的飞行效果。不仅可以实现资源的优化性配置，还有助于带来更多的经济效益。

关键词：风；飞机性能；影响

前言：飞机作为现下社会最重要的交通工具，其安全性和技术性受到当先社会的广泛关注，在分析飞机性能时，需要加强对风对飞机性能影响的有效研究，从而不断完善飞机的性能，防止在后续飞行时存在一定的失误。

1、影响飞机飞行的风‍

逆风，迎面吹向飞机的风。由于逆风会增加升力，飞机大多在逆风情况下起飞或降落。顺风，从飞机后面吹来的风。顺风会减低升力，飞机通常会避免在顺风情况下起飞或降落。侧风，从侧面吹来的风。飞机降落时如遇到侧风剧变，或会偏离跑道中线，风切变是指逆风或顺风出现持续多于几秒的转变而引致浮力产生变化。浮力减少可导致飞机向下偏离，低于预定飞行路线。湍流是由大气快速不规则的流动所引起的。它使飞机产生颠簸，严重时飞机可能会短暂失控。

2、飞机在大逆风和顺风中起飞、着陆的特点

在大逆风中起飞，飞机在滑跑前已获得相当于风速的空速，所以，在滑跑中方向舵的效用增强，用舵容易保持滑跑方向;飞机达到抬前轮和离地的空速所需的时间较短，所以抬前轮和离地的时机也要提前;离地和上升的地速小，起飞滑跑距离和整个起飞距离都明显缩短。在大逆风中着陆，下滑和接地的地速小，下滑和平飘距离明显缩短，着陆滑跑距离也明显缩短。为了修正大逆风对目测的影响，通常将下滑速度增大一些，因此在拉平和平飘中，拉杆动作应注意柔和，防止将飞机拉飘。这里要特别注意此时空速虽然较大，地速却较小。如果根据地速来拉杆，就容易拉飘。

飞机顺风起飞、着陆同逆风的情况相反，起飞滑跑方向不易保持;抬前轮和离地的时机较晚;起飞滑跑距离和整个起飞距离都较长。着陆时，下滑和平飘的距离较长，如不加以修正，飞机接地后的滑跑距离也较长。

3、地面滑跑时侧风对飞机的影响与修正原理

当飞机在地面滑跑时，侧风在一定程度上会增大飞机机轮的摩擦力，当相对气流与侧风相遇时，导致飞机在地面滑跑的过程中出现侧滑的情况。当飞机在侧滑的状态下飞行时会受到飞机重心的影响，从而产生飞机的附加侧力，当形成方向安定力矩时飞机头会随着侧风的方向偏转。同时，在侧风的影响下，飞机在滑跑时飞机侧翼随着侧风风速的增大升力也随之增大，相反的是，飞机后翼随着侧风风速的增大升力有所下降，当飞机在侧风的影响下飞机的滑跑方向会与侧风的方向相反。当飞机在滑跑时为了有效的应对侧风造成的影响，相关的技术人员应该通过压杆的方式使之保持始终与侧风的方向相反，在压杆的过程中通过横侧操纵力矩的方式来平衡飞机在滑跑时的方向，保证横侧安定力矩的平衡性，从而有效地防止飞机在滑跑过程中出现倾斜的情况。

4. 风场对飞机盘旋性能的影响及修正原理

4.1影响

在设计阶段，进行飞机盘旋性能计算采用的计算条件为理想大气条件，即静止的国际标准大气条件。而实际试飞及飞行中，大气的运动是复杂多变的，这会对飞机的稳定盘旋机动产生显著的影响

（1）在有明显大气水平运动情况下的稳定盘旋过程中，由于飞机航向的持续变化，在高度、空速保持过程中飞机的地速会产生周期性的变化，进而影响飞行员对飞机状态的保持和关键飞行参数的获取，是影响稳定盘旋试飞最主要的因素之一。

（2）水平风梯度的影响与大气水平运动类似，风梯度的影响会由于飞机动能变化进而影响到稳定盘旋参数的准确获取。

（3）在水平稳定盘旋时，大气的垂直运动会导致飞机在风轴系中的飞行轨迹呈类似于螺旋线状态，飞机此时的受力平衡状态与稳定盘旋存在差异，导致试飞结果偏离飞机的实际能力。对于具有较强机动能力的歼击类飞机，进行盘旋机动时所需的空域通常较小，机动区域内的水平风梯度及大气的垂直运动对飞行影响较小，主要影响为局部大气的水平稳定运动。由于飞机在稳定盘旋试飞时进行剧烈切割风场运动，飞机的动能因受到水平风的影响而剧烈变化，进而影响到飞机稳定盘旋性能。

4.2修正原理

在进行盘旋性能计算时，须对过载进行从机体轴系到风轴系的转换；飞机的迎角是坐标系转换过程中的一个关键参数，因此迎角的准确与否将直接影响到飞机盘旋过载数据最终处理的准确性。由于在稳定盘旋时飞机处于较大迎角状态，且飞行状态在持续地调整，导致飞机机身的绕流复杂程度加剧，局部迎角不可避免地产生一定程度的失真。原迎角的稳态校准曲线可能无法准确地对迎角进行校准，直接采用经稳态校准后的迎角会导致过载在风轴上的投影产生较大误差。因此，在数据处理前应对比设计数据，进行迎角的检查确认，在偏差较大的情况下可利用飞机的法向过载确定飞机的升力系数，通过2～3次迭代进一步修正飞机的迎角。

5、低空切变的影响及修正原理

5.1影响

随着风矢量之间的情况差异，低空风切变又分为顺风切变、逆风切变、侧风切变、垂直风切变几种形式，这几种形式的风切变均对飞行安全产生程度不一的影响。当飞机在起飞或着陆时遇到顺风切变，其空速骤然减小，升力成倍减弱，飞机没有足够的时间增加空速，高度急剧下降，呈现失速状态，或是难以按照正常的下滑线下滑，造成飞机在跑道外接触地面，发生飞行事故。当飞行遭遇逆风切变时，相对气流及空速增大，产生附加升力，致使飞机的进近偏离正常的下滑道，甚至失速而危及到飞行安全。当飞行遭遇侧风切变时，飞机会出现滚转，难以进行方向控制，偏离正常航道，风切变越强，则偏离范围越多，影响飞机的正常起飞或着陆。垂直风切变是对飞行安全威胁最大的风切变形式，这一形式的风切变直接作用于飞机机体，并产生气动作用力，使飞机的平衡状态被打破，极大地影响着飞机的高度及载荷，严重时甚至会导致机身或者是机翼遭受破坏，严重威胁飞机的安全。

5.2修正原理

在遇到低空风切变的时候应当注意保持冷静，快速的作出应对方案，严格的按照模拟训练时的情况执行修改措施。不仅如此，飞行员在执行任务之前也应当对当日的天气预报和真实的天气状况有所了解，做到心中有数，初步估计出低空风切变可能出现的位置、高度以及强度，并在飞行的过程中时刻关注天气的变化，保持高度的警惕。其次，当探测出前方可能会遇到风切变的时候，飞行员可以在了解风切变强度和下沉气流强度的时候采取一定的回避策略，做到与雷暴云和大降水区保持一定的距离，切莫低估风切变的影响而轻易做出穿越风切变区域的决定。最后，飞行员在进行日常训练的时候就应当注意积累低空风切变的相关知识，积极参与低空风切变的模拟训练，推升自身对于低空风切变的了解以及预防的能力，做到对于低空风切变的测量方法也十分精通，能够在提前发现时做好回避措施，在真正遭遇风切变的时候执行正确的操作程序，有效避免低空风切变造成的飞机飞行安全事故。

结束语：同一机场的相同飞机在同一条件下进行起飞时，由于风速的差异会导致飞机性能存在着一定的偏差，在实施工作中需要以计算机软件作为主要核心，构建仿真性的模型，以此来确定离场的程序。另外还需要根据实际工作需要测得风速，最大程度的提高飞机本身的业载，从而使得飞机航行能够具备安全和稳定的特点，避免存在较为严重的安全事故。

参考文献：

1. 李春生.低空风切变对航空飞行的危害[J].航空模型，2014，（10）： 57.

2. 马庭亮.侧风对飞机起飞着陆的影响及修正原理[J].技术与市场，2013，20（11）：66-67.

3. 性能课题组．飞机飞行试验手册：第一册［M］．北京：第三机械工业部第六二八研究所，1976：96-97．