模拟飞行教程.doc

该章节描述飞行中的部分力学问题和基础的操纵面做作.1、飞行中的力作用在飞机上的力大体可分为以上4种，具体说明如下：1、升力：产生：由于机翼上弯下平，导致流过上部的气流需跨越更长的路程。由气流的连续性定理可得，上部气流的速度要快于下部气流，否则就会产生湍流（失速就是由此产生）。由伯努利定律（流场中流速快的地方压强小，流速慢的地方压强大）得机翼下方的压强大于上方压强。上下的压强差产生升力。特点：升力与迎角（翼弦与水平方向的夹角，注：翼弦指翼型平行于机身纵轴的弦）、翼型（机翼形状，主要指弯度）及速度有关。就迎角而言，在临界迎角之前，迎角越高升力越大。就翼型而言，机翼弯度越大表面积越大，升力越大。就速度而言，速度越快，升力越大。2、重力：产生：地球对物体产生的竖直向下的力。特点：由飞机质量决定。3、牵引力产生：发动机对空气施力过做功，使空气对飞机产生的作用力。4、阻力产生：阻力有压差阻力、摩擦阻力、诱导阻力、干扰阻力和激波阻力。这里先介绍前三种。压差阻力：由迎风面和背风面压强差所产生的阻力（类似推一个被塞住针孔的注射器）。摩擦阻力：就是一般所说的滑动摩擦力。诱导阻力：由于空气对机翼产生了升力，所以机翼对空气有一个反作用力，这个力的作用使气流偏转。偏转后的气流会进一步使升力的角度不再垂直于翼弦，而是向后偏一个相同的角度，升力在翼弦方向的分力就是诱导阻力。升力越大，诱导阻力也越大。干扰阻力：各零件间气流发生干扰产生的阻力（以机翼和机身间的干扰阻力最大）。2、飞机的旋转轴3、飞机的基本操纵面该图介绍了4种操纵面：1、升降舵：可上下偏转，使飞机绕Y轴做俯仰运动（模拟飞行中由方向键上下控制）。2、副翼：左右联动，左副翼向下偏，右侧则向上偏，反之亦然。可让飞机绕X轴做滚转运动（模拟飞行中由方向键左右控制）。3、方向舵：可左右偏转，使飞机绕Z轴运动（模拟飞行中用摇杆的Z轴控制，键盘使用小键区的ENTER和0键）。4、俯仰运动（1）升降舵的运动。当按下键盘下键或将摇杆向后拉时，升降舵会向上运动。反之则向下运动。该图为升降舵处于中位。该图中升降舵上偏。该图中升降舵下偏。2、升降舵运动产生的俯仰运动：这里仅举升降舵上偏的例子。由于升降舵上偏，使气流对升降舵产生了垂直翼面向下的力，这个力产生了向下的力矩，使机尾以Y轴向下转动，同时也是机头向上转动。由于迎角增大升力增大，所以在一定范围内，飞机会上升。刚才忘了发图了。5、滚转运动：（1）副翼的运动当按下键盘左键或向左偏转摇杆时，左侧副翼会上偏，右侧会下偏，反之亦然。以上是左偏的情况以上是右偏的情况。（2）副翼产生的滚转运动仅以左转为例。当左侧副翼上偏时，会受到气流施加的向下的力，从而使左侧机翼绕X轴向下偏转，右侧机翼向上偏转。又由于升力是垂直于翼面的（仅指Y方向上），所以升力产生了向左的分力，使飞机向左做圆周运动，这就是飞机转弯的原理（偏航纠正以后再说，呵呵）。需要注意的是，在转弯时没有改变升力大小却产生了分力，所以升力在竖直方向上的分力减小，飞机可能会掉高度。顺便说一句，对于用键盘的同学，副翼可以用shift+5（小键区）回中，升降舵不行哈！6、偏航运动（1）方向舵的运动按住小键区O键或向左扭摇杆，方向舵就会左偏。按住小键区ENTER键或向右扭摇杆就会向右偏。图中方向舵为中位。图中方向舵左偏。图中方向舵右偏。2）由方向舵产生的偏航运动。仅以方向舵左偏为例。当方向舵左偏时，舵面受空气施加的向右后方的压力，此压力产生力矩，使机尾绕Z轴向右旋转，同时机头也向左旋转，由于速度方向未改变，所以飞机会发生偏航（也叫侧滑）。这个动作在风中校正航向和转弯时使消除不正常偏航时使用，需注意的是该动作不是飞机转弯的主要成因。还要注意的一点是，该动作也会造成一定程度的滚转。由于偏航时，左侧机翼相对气流速度减慢，右侧机翼加快，造成两侧机翼不对称，所以飞机会发生滚转。本章完。本章讲解驾驶舱仪表概要,并简单介绍几个基本动作。1、驾驶舱仪表。（1）姿态仪。该仪表用于反映飞机的姿态变化（如俯仰角度及倾斜角度）。在姿态仪中蓝色代表天，深色代表地面，中间的白线代表地平线。当飞机上仰时，姿态仪中的小飞机（橘红色）向上移动，当小飞机处于人工地平线上方时，代表飞机的仰角为正，蓝色部分的小黑线表示俯仰角度，依次为5度、10度当飞机向左倾斜时，小飞机会相对人工地平线左倾相同角度，姿态仪最上方的橘红色三角形指示位置即为倾斜角度（最中央白线为0度，向外依次表示5度、10度、15度、30度）。（2）速度表。该表显示的是指示空速，指示空速是由吹入动压空的气流压强和静压孔测得静态空气压强的差值得出的，当飞机处于标准海平面气压中指示空速就等于真空速。指示空速的单位是节。此外讲解以下几个速度的不同： 1）指示空速（如上） 2）真空速：飞机相对周围气体的速度，粗略数据可由指示空速换算得来。 3）地速：飞机相对地面的速度，可由真空速加上风速得出。 4）马赫数：真空速与相应条件下音速的比值。 再来了解下速度表上各速度的标示： 1）最外圈白色范围表示进行襟翼操纵的速度范围，其中注意襟翼操纵范围的最小值也就是飞机在着陆形态下的最小可操纵速度Vso。 2）绿色部分表示在不放襟翼（或称光洁形态）时的操纵范围，其最小值就是飞机在光洁形态下的最小操纵速度Vs。 3）黄色部分表示超过正常巡航/操纵范围的速度，其与绿色部分大交点也就是正常巡航最大速度，称为Vno 4）最后的红色部分表示飞机结构设计的极限速度Vne，在所有飞行中都不应超过该速度。 最后发现忘了说一点，速度表的单位是节！（3）高度表。飞机上主要用的是气压高度表，该高度表通过测量飞机所在高度的气压与海平面气压的差值得出高度。需要注意的是在飞行中需要依情况转换高度表修正值（海平面气压状态），例如当机场处修正海平面气压为29.83英寸汞柱时，就需转动高度表左下方的旋钮时表盘右侧的气压值窗口的示数达到29.83。在转换高度之上（美国是18000英尺，中国一般是9800英尺，若由于实际情况变化会予以通告）高度表应拨为标准海平面气压29.92英寸汞柱。在转换高度以下应拨为当地的机场气压或修正海平面气压（具体哪一个随地区和法规变化）。游戏中高度表可按B键自动拨正。 接下来说表盘本身，高度表有两个指针，一个较短称为千英尺指针，它所指的示数应乘以1000后阅读；另一个较长称为百英尺指针，它所指的示数应乘以100阅读。一般来说高度表的阅读是找到千英尺指针逆时针方向的第一个大格（标了号的），用这个值乘以1000，再加上百英尺指针读数乘以100的数值就是高度表示数了。注意该表单位为英尺。（4）转弯侧滑仪。该表反映了飞机转弯的角速度和侧滑程度。表的上部分的小飞机反映飞机转弯的角速度，当飞机开始转弯时小飞机会倾斜，其倾斜程度反映角速度，倾斜越陡角速度越大。在L和R附近各有一条小白线，这条线表示飞机正以标准角速度（3度/s，注意是度不是弧度！）转弯。 表的下部分的小球表示飞机的侧滑程度，当飞机的向心力不足或过大时就会出现侧滑，若飞机发生左侧滑，小球就会向右侧滚，反之亦然。发生侧滑时，应当向小球滚动方向偏转方向舵使小球保持在中央（某些地方称之为踩球）。（5）磁罗盘该罗盘指示了飞机所对的方向。罗盘上每一个刻度表示1度，NSEW表示相应的方位。小飞机机头所对的方向就是飞机所对的方向。（6）升降速率表。该表反映了飞机上升或下降的快慢。表上的示数应乘以100阅读，单位为英尺/分。仪表上半部分表示上升率，下半部分表示下降率。在+-1000英尺/分以内的每个刻度的分度值为100。以上6个仪表就是所说的六大仪表。（7）发动机转速表，单位是百转/分，红色部分不得超过。2、平直飞行。平直飞行是最基本的飞行动作，但要做到完美还是需要很多练习。首先假设你有办法让飞机升空（可以按Y键再按F4键，到合适高度再按Y键以达到练习高度），并假设你可以操纵飞机（补充一个操作，增大发动机转速按F3键，降低按F2键，收慢车按F1键，将转速增到最大按F4键）。此时你需要：1）稳定一个合适的发动机转速；2）操纵副翼（意味着要同时使用方向舵消除偏航）让飞机处于水平状态，航向没有任何偏转；3）操纵升降舵使飞机的升降速率为零。这样你的飞机就处于了直线飞行状态。如果还要加大难度就是让飞机的仰角为零，同时保持飞机直线飞行（这需要及时调整发动机转速）。2、上升与下降。这里仅举上升为例。上升有两种上升方式，第一种为恒率上升，即保持恒定的升降速率上升，具体步骤如下：1）操纵升降舵使升降速率达到你所希望的上升率。2）调整发动机转速以保持上升率，同时配合升降舵操纵。3）距目标高度还有（升降率*1/10）英尺时之前开始降低升降率在目标高度上作平直飞行。（*1/10不是硬性规定，只是个个人经验性的做法，总之就是要留提前量）。恒速上升即保持恒定的指示空速上升，具体步骤如下：1）增大发动机转速保持一个目标速度。2）操纵升降舵以保持目标速度（注意升降率应为正值）。3）在到达目标高度前改平。下降亦然。该图为典型的上升时的仪表状态。3、转弯。这里仅举右转弯。步骤如下：1）使用副翼向右侧压机翼，使飞机向右偏转一个角度，并调整副翼保持角度。2）使用方向舵消除侧滑，侧滑仪上的小球向哪边偏就往哪边打舵（如果你觉得用0键和Enter键很烦就说明你需要一个带Z轴的摇杆了）。3）调整油门并配合升降舵调整使飞机稳定在目标的垂直速率上。4）注视磁罗盘，当靠近目标航向时进行改平，其间注意侧滑和垂直速度的调整。上图为典型转弯时的仪表视图。如果您想再加一些练习就尝试进行标准角速度转弯（仪表显示如下图）本章完本章主要讲解失速及失速改出一、失速的形成。 当飞机上升时，我们总是通过让飞机上仰来获得更大的升力，但是大家会发现当仰角达到一定值时，升力就无法增加，有时不升反降，这就是失速现象。 失速往往发生在仰角过高时，例如下图。 此时，飞机的仰角已经达到了近20度，而速度已经降到了最低可操控速度。 当飞机仰角抬升时，相对飞机的气流要流过机翼上表面就越困难。相当于一辆汽车要爬一个更陡的坡。那么当这个坡陡到一定程度时，车就爬不上去了，此时在机翼上发生的现象就是上表面的气流开始与机翼分离，不再沿机翼方向行进而是产生湍流。气流刚刚开始分离的这个角度称为临界仰角，过了这个仰角机翼产生的升力值急剧下降。 二、超临界翼型的失速（浅谈）。 普通低速翼型的气流分离发生在机翼上表面最突出处，然后逐渐向前缘扩展，因此失速发生时，升力降低会比较慢。 而超临界翼型（像757/767以及320之类的飞机都在用）由于上表面比较平坦，所以一旦失速，气流就在前缘分离，整个机翼就无法产生升力。三、失速的表现。 1、升力急剧降低。 2、一些操纵面不可控制，例如副翼处在湍流之中，无法有效控制飞机滚转。 3、在进入失速前飞机会发生振颤。 4、进入深度失速时，飞机可能会进入所谓尾旋，是一种螺旋形下坠过程。 （5）、之所以打括号是觉得写在这总有点不合适，不过想想不想单辟栏目了，一些告警会发出报警声，常见的有飞机上的主告警器，以及一些大型客机上的振杆系统（操纵杆振动）。此外在游戏中画面右下角会有红底白字的STALL（失速）提示。四、失速的改出。 这里只讲一般失速的改出，关于尾旋的问题建议上网搜索。 首先你有一架即将/刚刚进入失速状态的飞机，你应该已经感觉到了飞机操纵变得艰难，并且伴有振颤现象。 此时不要慌张，第一，你应该全程使用方向舵使飞机始终处于协调状态（不侧滑）这对失速改出以及尾旋的防止有很大作用。 第二，如果高度允许，把操纵杆释放，让飞机自己低头降低仰角。失速改出的第一要诀就是降低仰角。必要时甚至可以向前推杆。 第三，如果高度过低，可以增大发动机功率，操纵时切忌着急推杆，应该较平稳地推杆。 第四，改出失速后应尽快让飞机恢复平直飞行，抬头动作稍微缓一下。本章完。本章主要通过一次北京首都机场本场飞行来体验飞行。一、飞行前准备。首先我们在游戏中选择一架Cessena172s飞机。这种小飞机最适合新手飞行练习，反应灵敏。然后选择机场，我们选择北京首都国际机场，一个好处就是它的跑道航向刚好是正北正南方向。北京首都机场的ICAO四字代码是ZBAA，每个机场均有一个ICAO代码，寻找起来非常方便。下面的红框处（Active Runway）是选择开始的机场位置（停机坪或是跑道），如果选择Active Runway，系统会任意选择当前适合的跑道给你。选择好时间及天气。注： 在设置页面中的真实性（Realism）设置中有一个自动方向舵选项，如果你使用的是带Z轴的摇杆，那么请把这个选项去掉。如果不是，请勾选，其功能之后再说二、起飞。 在自由飞行页面中点Fly Now！进入游戏。 载入完成后您的飞机就停在首都机场36R跑道（一般情况下）上。 首先确认左下角红框中的灯光设置如图，然后是右下角红框中的配平设置，转动配平轮使小三角对准右侧TO字符。此时起飞准备就做好了（C172起飞可以不用襟翼）。 然后平稳地推节流阀杆（用键盘的可以按F4键，或按F3键知道仪表下方节流阀手柄到头）。当速度表读数达到65节左右时，您就可以把机鼻拉起，让机鼻抬升到10度左右，然后盯着升降速率表，不久飞机就应该有了爬升速率离开地面，此时仪表显示如下图。三、离场 起飞之后把飞机保持在1000-2000英尺间的某个高度做平直飞行，确认以下几点： 1、航向正北（看磁罗盘） 2、升降速率为零 3、速度保持恒定 稳定飞行一定距离之后将飞机转向正东继续平直飞行，仪表如图所示。 在继续飞行2-5分钟转向正南（今天纯体验，就不那么准确了）。四、进近 当你发现跑道头在你西北45度角左右时你就可以进行四转弯了，给下图作参考。 在第四边时慢慢将飞机高度下降至1000英尺左右，降速度到60节，并且按F7键放下襟翼。 这里说一下，襟翼可以改变机翼的弯度，使飞机在低速状态下也可以产生较大的升力，所以为了把着陆速度降低，飞机降落时都会使用襟翼。需要注意的是，襟翼在增加升力的同时也会增大阻力，注意调整油门。 时刻保持向右的视线，自己把握时机切入最后进场边（对跑道）。你可以采用以下两种策略： 1、提前转弯，不断向左修正，对正跑道。 2、过跑道延长线后转弯，不断向右修正，对准跑道。 五、最后进近 对准跑道的同时我们需要获得高度参考信息，有个简单的方法，看头跑道左侧的四盏灯。这些灯称为PAPI灯，为精密进近提供高度引导。四盏灯有五种灯光组合，分别表示不同的意思。 1、四盏红灯过低 2、一白/黄、三红较低 3、两白/黄、两红适当 4、三白/黄、一红较高 5、四盏白/黄灯过高（有人说是白灯，有人说是黄灯，我不想在这个问题上纠缠，所以直接这么写了）。 PAPI灯就是下图中红圈处 确认好高度之后就开始降低速度到55节左右，并且逐渐把襟翼放完（按一次F7放一档，按F8键放完）。 将这个姿态一直保持到离地50英尺左右。 到50英尺时，开始将机头拉高到5度左右，并逐渐收油门。这个过程称为拉飘，拉飘时注视升降速率表，时刻保证飞机是在下降的，且下降率最好在150英尺/分以内，保证飞机平稳落地。拉飘到最后阶段时允许一定的失速。此外拉飘时还是要注意飞机在跑道上的位置，别冲出去了。 落地瞬间图示。额，反正这么小的飞机，且两个速度都在承受范围之内，就这样吧。本章完。