飛行肯定是要轉(zhuǎn)彎的,不可能只向著一個(gè)方向飛。飛機(jī)轉(zhuǎn)彎貌似非常簡(jiǎn)單,就像開汽車那樣把方向盤轉(zhuǎn)向要去的方向,然后再轉(zhuǎn)回來就行了唄。其實(shí)不然,要想在飛行中把轉(zhuǎn)彎做好可沒那么簡(jiǎn)單,不僅要把動(dòng)作做好,還必須理解其中的原理,否則在做坡度較大的轉(zhuǎn)彎時(shí)或在某些特殊條件下,飛機(jī)甚至有進(jìn)入失速、螺旋的危險(xiǎn)。
為了保持興趣,我們還是先飛行再學(xué)習(xí)理論。像第一節(jié)課一樣,先進(jìn)入模擬飛行主頁面,選好Cessna172飛機(jī)、晴朗天氣和白天時(shí)間,直接進(jìn)入飛行狀態(tài)。
假設(shè)要左轉(zhuǎn),首先向左壓駕駛桿(或向左轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤),這時(shí)飛機(jī)左側(cè)機(jī)翼的副翼向上偏轉(zhuǎn),空氣打在副翼上推動(dòng)左機(jī)翼向下;右側(cè)機(jī)翼的副翼向下偏轉(zhuǎn),空氣推動(dòng)右機(jī)翼向上,從而導(dǎo)致飛機(jī)整體向逆時(shí)針方向滾轉(zhuǎn)(從飛機(jī)后面向前看)。剛開始我們先做較小坡度的訓(xùn)練,當(dāng)坡度增加到20度左右時(shí),應(yīng)當(dāng)將操縱桿回到大致中立的位置,然后左右微調(diào)以保持住坡度;飛機(jī)的方向開始向左轉(zhuǎn)動(dòng),但機(jī)頭也會(huì)逐漸降低,因此要把駕駛桿往中立位置的后方稍帶一點(diǎn),讓機(jī)頭不要往下,保持住一個(gè)比平飛時(shí)略大的仰角。
平飛轉(zhuǎn)彎過程中,要保持好坡度以持續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)彎,保持好仰角以維持平飛高度,那么如何做到呢?
一方面要看內(nèi)部的主要儀表:姿態(tài)儀上有滾轉(zhuǎn)坡度和俯仰角度數(shù)指示,升降速度表和高度表也可以顯示飛機(jī)是在上升還是下降,因此每隔幾秒鐘,應(yīng)當(dāng)?shù)皖^掃視各儀表,檢查是否有較明顯的偏差。但對(duì)初學(xué)者來說,要在轉(zhuǎn)彎中快速識(shí)別滾轉(zhuǎn)坡度、俯仰角度數(shù),以及升降速度表、高度表和速度表的值并不容易。而且總是盯著儀表而忽略了飛機(jī)外部也是不正確的做法,更簡(jiǎn)單的方法是看外面的天地線高度。當(dāng)建立好穩(wěn)定的轉(zhuǎn)彎坡度后,飛機(jī)儀表板上沿會(huì)與天地線形成一個(gè)交叉角度,這時(shí)一方面要記住并保持這個(gè)交叉角。另一方面應(yīng)當(dāng)看儀表板上沿自己正前方的位置(模擬飛行中Cessna172飛機(jī)儀表板上姿態(tài)儀的上方恰好有一顆螺釘,就是駕駛員的正前方)與天地線的高度差,讓其在轉(zhuǎn)彎過程中(無論左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn))仍然保持與平飛時(shí)大致相同。當(dāng)轉(zhuǎn)彎過程中發(fā)現(xiàn)高度差變大,就輕輕往后帶桿把機(jī)頭拉起來;反之當(dāng)高度差過小,就松一松桿把機(jī)頭放低一點(diǎn)。建立好穩(wěn)定的高度差后,我們?cè)俚皖^掃視升降速度表和高度表,以檢查過程中是否有升降和高度變化,如果有,就說明天地線高度差要做相應(yīng)的修正。
轉(zhuǎn)彎過程中的速度也是要關(guān)注的。通常在小坡度轉(zhuǎn)彎中,只要油門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變,空速就不會(huì)有太大變化。如果發(fā)現(xiàn)速度變慢或變快了,就要檢查俯仰角是否有明顯的變化。仰角增大,飛機(jī)進(jìn)入爬升,速度就會(huì)降低;反之仰角降低,飛機(jī)進(jìn)入下降,速度就會(huì)增大。
總之,轉(zhuǎn)彎過程中,先要看外部天地線,保持好與儀表板的交叉角和高度差,然后每隔5~10秒掃視一遍內(nèi)部?jī)x表,看速度表是否正常、看姿態(tài)表坡度和俯仰、看高度表和升降速度表有無較大變化、看航向與計(jì)劃改出的差距,最后看側(cè)滑儀檢查飛機(jī)有無側(cè)滑。那么問題來了,什么是側(cè)滑?如何修正?接下來我們?cè)敿?xì)講講。
儀表板上還有一塊儀表沒有講到,就是轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀。顧名思義,這塊表就是在轉(zhuǎn)彎時(shí)使用的??梢钥吹?,轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀的中間是一架小飛機(jī),下面有一個(gè)裝滿液體的白色弧形玻璃管,里面是一個(gè)可以左右滾動(dòng)的黑色小球。飛機(jī)轉(zhuǎn)彎中如果沒有側(cè)滑,小球會(huì)因向心力與離心力相平衡而留在中間位置,一旦產(chǎn)生側(cè)滑小球就會(huì)從中間位置滾到兩邊。轉(zhuǎn)彎側(cè)滑有兩種情況:當(dāng)壓桿量大、副翼使用過多,而方向舵使用相對(duì)較少,就會(huì)導(dǎo)致機(jī)頭指向轉(zhuǎn)彎的外側(cè),側(cè)滑儀中的小球會(huì)滑向轉(zhuǎn)彎側(cè),這種情況稱為內(nèi)側(cè)滑;當(dāng)壓桿量小、副翼使用相對(duì)較少,而方向舵使用相對(duì)較多時(shí),就會(huì)導(dǎo)致機(jī)頭指向轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè),側(cè)滑儀中的小球則會(huì)滑向轉(zhuǎn)彎外側(cè),這種情況叫外側(cè)滑。我們?cè)诨鶗r(shí)的快速轉(zhuǎn)向或急停、以及賽車高速急轉(zhuǎn)彎時(shí)的甩尾,都屬于外側(cè)滑。而內(nèi)側(cè)滑則通常只有在飛行時(shí)才會(huì)遇到。
解決側(cè)滑最簡(jiǎn)單易記的方法可遵照以下口訣:“踩小球”,即當(dāng)小球偏向哪一側(cè)時(shí),就用腳踩哪一側(cè)的方向舵來修正,讓小球回到側(cè)滑儀的中間位置。當(dāng)然這種方法主要是對(duì)初學(xué)者以及在較小坡度的轉(zhuǎn)彎訓(xùn)練中使用,如果在較大坡度的轉(zhuǎn)彎或盤旋動(dòng)作中,要根據(jù)實(shí)際情況來決定是蹬舵“踩小球”還是向反方向壓桿。
在模擬飛行中有“自動(dòng)方向舵”功能選項(xiàng),會(huì)讓飛行更簡(jiǎn)單容易。但如果我們要想更真實(shí)地學(xué)習(xí)飛行駕駛,要把這個(gè)功能關(guān)掉,這樣才能學(xué)習(xí)側(cè)滑的修正,并在后面的起飛降落等課程的學(xué)習(xí)中更接近真實(shí)情況。
在真實(shí)飛行訓(xùn)練中,如果能夠把平飛轉(zhuǎn)彎的姿態(tài)、數(shù)據(jù)保持得很穩(wěn)定,當(dāng)轉(zhuǎn)過一圈360度時(shí),你有可能會(huì)突然遭遇一下氣流的顛簸。不要害怕,有經(jīng)驗(yàn)的教員會(huì)恭喜你,因?yàn)槟鞘悄恪俺浴钡搅俗约旱奈擦?!證明你盤旋的一圈坡度、速度和高度都保持得比較好,變化不大,所以才會(huì)“吃”到自己的尾流(關(guān)于尾流的話題,以后我們?cè)僭敿?xì)講解)。可惜這種小驚喜在模擬飛行中是遇不到的,畢竟讓計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)大氣環(huán)境的持續(xù)模擬計(jì)算有些浪費(fèi)和多余,但這也損失了一點(diǎn)小小的飛行樂趣。
轉(zhuǎn)彎改出要看航向儀。當(dāng)快要轉(zhuǎn)到我們想要的方向時(shí),應(yīng)提前10~15度開始反向壓桿,減小坡度至零度。因?yàn)樵谶M(jìn)入轉(zhuǎn)彎時(shí)為了保持俯仰高度,我們有向后帶桿的力,所以在橫向壓桿改出的同時(shí)也要略向前松桿讓其回到中立位置,以減小仰角,讓飛機(jī)回到平飛狀態(tài),避免在改出后帶仰角進(jìn)入上升。
既然轉(zhuǎn)彎改變的是方向,為什么用的不是方向舵而是副翼呢?這就要看轉(zhuǎn)彎中的受力分析了。
如下圖所示,在水平直線飛行中,飛機(jī)的升力等于重力且方向相反;在水平轉(zhuǎn)彎時(shí),重力沒有變化,但飛行員對(duì)副翼的操縱使飛機(jī)滾轉(zhuǎn)產(chǎn)生坡度,改變了升力的作用方向。用初中物理學(xué)過的建立相對(duì)坐標(biāo)系和受力分析的辦法,可以將升力分為垂直和水平兩個(gè)分量,其中水平分量使飛機(jī)轉(zhuǎn)彎,垂直分量要與重力相等才能讓飛機(jī)保持平飛。為此,就必須增大總升力,一般可以通過帶桿增大仰角以增大迎角,或增大油門以增加速度兩種方式來實(shí)現(xiàn)。這就是為什么在轉(zhuǎn)彎時(shí)飛機(jī)的過載會(huì)增大,而且隨著轉(zhuǎn)彎坡度的增加,過載會(huì)不斷增大的原因。而當(dāng)過載增大到一定程度,飛機(jī)就會(huì)進(jìn)入危險(xiǎn)的狀態(tài):一方面,飛機(jī)都有允許的過載承受范圍,一旦超過就可能對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生損害;另一方面,過載增大也會(huì)使飛機(jī)的失速速度增加,導(dǎo)致其更容易進(jìn)入失速或螺旋。關(guān)于失速和螺旋,會(huì)在后面的課程專門講到。
有聰明的學(xué)生可能會(huì)好奇,轉(zhuǎn)彎時(shí)使用的主要是副翼和升降舵,但如果僅蹬方向舵而不使用副翼,飛機(jī)能否轉(zhuǎn)彎呢?答案是,飛機(jī)的機(jī)身雖然會(huì)轉(zhuǎn)向蹬舵的一側(cè),但因?yàn)橄蛐牧ΓㄉΦ乃椒至浚┎蛔悖w機(jī)會(huì)因慣性,實(shí)際軌跡仍沿著原方向前進(jìn),一旦停止蹬舵,它又會(huì)回到接近原來的航向上。當(dāng)然,如果持續(xù)保持這種外側(cè)滑的狀態(tài),飛機(jī)確實(shí)會(huì)緩慢轉(zhuǎn)彎,但這種轉(zhuǎn)彎的速度慢、效率低,飛機(jī)中的乘客也會(huì)有被橫向甩動(dòng)的不適感。
與外側(cè)滑相反,如果僅向轉(zhuǎn)彎方向壓桿,不帶桿蹬舵或量不足,會(huì)產(chǎn)生向心力(升力的水平分量)大于離心力的內(nèi)側(cè)滑情況。內(nèi)側(cè)滑同樣會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎效率低,以及因升力的垂直分量不足而產(chǎn)生飛機(jī)掉高度的情況。
因此,飛機(jī)在正常或較小坡度的轉(zhuǎn)彎中,主要是通過操縱副翼使飛機(jī)滾轉(zhuǎn),產(chǎn)生導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎的升力水平分力;然后帶桿操縱升降舵改變飛機(jī)的俯仰,一方面產(chǎn)生轉(zhuǎn)彎率,一方面增大迎角以提高升力;方向舵則主要起到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)彎率,輔助修正側(cè)滑的作用。當(dāng)通過側(cè)滑儀看到飛機(jī)有內(nèi)側(cè)滑時(shí),先要判斷坡度是否正常,如果坡度大,可以反向回桿減小坡度;如果坡度正常,可以向轉(zhuǎn)彎方向踩舵來減小側(cè)滑。同樣,當(dāng)看到飛機(jī)有外側(cè)滑時(shí),也要先判斷坡度,坡度小就壓桿增加坡度;坡度正常則向轉(zhuǎn)彎的反方向踩舵,減小轉(zhuǎn)彎率來減小側(cè)滑。
在學(xué)會(huì)平飛轉(zhuǎn)彎后,上升轉(zhuǎn)彎或盤旋上升就沒什么難度了,只要在轉(zhuǎn)彎時(shí)把仰角加大一些即可。程序上,通常是先建立爬升狀態(tài),即增加油門、提高仰角,然后再壓桿進(jìn)入轉(zhuǎn)彎。這個(gè)過程中注意保持速度不要太小(通常使用Vy速度爬升),仰角不要太大。改出時(shí)最好先從盤旋上升狀態(tài)改為平飛,再收油門,以避免速度過小。
同樣,下降轉(zhuǎn)彎或盤旋下降也很簡(jiǎn)單,首先收油門進(jìn)入下滑狀態(tài),然后壓桿進(jìn)入轉(zhuǎn)彎,根據(jù)需要的速度調(diào)整俯仰角,坡度通常保持在30度以內(nèi)即可。
對(duì)于初學(xué)者,因?yàn)榇笃露缺P旋會(huì)有一定的過載或俗稱超重的感覺,所以有些人會(huì)恐懼和不適,但也有些人會(huì)非常興奮。
通常將超過45度的坡度稱為大坡度盤旋。在受力分析圖中可以看到,大坡度時(shí)升力要增加很多才能平衡重力,如45度盤旋時(shí)升力要增大到約1.4倍的重力。因此進(jìn)入前,首先要增加油門,提高速度,增大升力。對(duì)于訓(xùn)練用的小型螺旋槳飛機(jī),如果做60度坡度的盤旋,通常要將油門加滿。
壓桿進(jìn)入大坡度盤旋后,當(dāng)坡度到達(dá)目標(biāo)值,駕駛桿就要迅速回到中立位置,并用相對(duì)較大的力向后帶桿,讓飛機(jī)保持一個(gè)差不多爬升狀態(tài)的仰角以保持住平飛,避免飛機(jī)低頭進(jìn)入俯沖導(dǎo)致速度太大。這種帶桿力和相應(yīng)產(chǎn)生的過載的增大,在真實(shí)飛行中是非常明顯的,而在模擬飛行中往往很難切身體會(huì)到這種差異。
大坡度盤旋中的坡度變化很快,要隨時(shí)注意觀察調(diào)整,特別是防止坡度過大。部分機(jī)型因設(shè)計(jì)原因,甚至要向轉(zhuǎn)彎的反方向壓一點(diǎn)桿,才能避免在盤旋過程中坡度繼續(xù)增大。
盤旋中保持住仰角和坡度的辦法,仍以觀察天地線與儀表板上沿的高度和交叉關(guān)系為主,這樣可以做到判斷最及時(shí),并能夠很穩(wěn)定地保持好。在此基礎(chǔ)上,每隔一段時(shí)間順時(shí)針掃視檢查儀表,即檢查速度大小,坡度俯仰、高度保持情況,再檢查升降速度、航向、側(cè)滑。
大坡度盤旋時(shí)要特別注意保持速度不要太小,因?yàn)殡S著坡度增大、過載增加,飛機(jī)的失速速度也會(huì)相應(yīng)增加,如果操縱不協(xié)調(diào)有進(jìn)入加速失速甚至螺旋的可能(這方面內(nèi)容會(huì)在稍后的失速課程中講到)。此外,大坡度盤旋時(shí)的轉(zhuǎn)彎率和速度都比做普通動(dòng)作時(shí)快,相應(yīng)產(chǎn)生偏差和偏差增大的速度也更快,練習(xí)時(shí)的觀察判斷和手上的反應(yīng)速度也要快一些。較好的辦法還是要多看天地線與儀表板的交叉角和高度差,以保持住盤旋的坡度和俯仰;看內(nèi)部?jī)x表時(shí)則要迅速掃視并判斷,發(fā)現(xiàn)偏差后要快速修正,不要一次看儀表時(shí)間太長(zhǎng),看完應(yīng)迅速將視線回到觀察外部天地線。
真實(shí)飛行中,大坡度盤旋時(shí)對(duì)過載的感覺會(huì)非常明顯,只要操縱動(dòng)作在機(jī)艙內(nèi)觀察天地線與儀表板上沿的高度和交叉關(guān)系,判斷并穩(wěn)定盤旋姿態(tài)正確,可以明顯感受到自己身體重量增加、被壓在座位上。用三角函數(shù)計(jì)算可知,45度坡度時(shí),我們承受的過載是,即約1.4倍的重力;而60度坡度時(shí),過載會(huì)達(dá)到,即2倍的重力,如果這時(shí)把手舉起來都會(huì)感到有點(diǎn)困難。有些不常去游樂園坐翻滾過山車的初學(xué)者,面對(duì)這種過載會(huì)有不適感,進(jìn)而導(dǎo)致心理緊張、無所適從。不過在模擬飛行中我們是不會(huì)有這種感受的,好處是不會(huì)影響訓(xùn)練操作,壞處是缺少了一點(diǎn)點(diǎn)人生中略帶冒險(xiǎn)感的小體驗(yàn)、可以回味的那種樂趣。