飞行学院-毕业论文模板

1、毕业设计（论文） 题 目飞飞行行训练训练中螺旋中螺旋桨桨副作用副作用 及修正策略研究及修正策略研究 系 （院）飞飞行学院行学院 专 业飞飞行技行技术术 班 级2006 级级 2 班班 学生姓名王某某王某某 学 号2006190299 指导教师张东张东健健 职 称讲师讲师 二一年九月一日 2 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导 下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知， 除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已 经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已 在文中以明确方式标明。

2、 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 20 年 月 日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存 学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计 （论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务 系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名： 20 年 月 日 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） I 飞行训练中螺旋桨的副作用及修正策略研究飞行训练中螺旋桨的副作用及修正策略研

3、究 摘摘 要要 螺旋桨是为飞机提供动力的主要组成部分，但其在提供动力的同 时也给飞行带来一些副作用。在飞行过程中，飞行员应该根据各种飞 行需要，克服螺旋桨所带来的副作用，保证飞机的正常飞行。本文分 析了螺旋桨工作的组成结构及工作原理，阐述了螺旋桨所带来的副作 用及主要成因。结合作者本人在美国泛亚航校的实际飞行经验，对单 发教练机ARCHER及双发教练机SEMINOLE螺旋桨的副作用进行了较 为深入的分析和研究，在总结现有各种螺旋桨副作用修正方法的基础 上，提出了一套可在飞行训练各个环节中有效克服螺旋桨副作用的理 论和策略，并详细说明了在飞行训练的各环节中正确使用相应修正策 略的注意事项。为以后

4、飞行学员训练时，在修正螺旋桨副作用问题上 提供了帮助。 关键词：螺旋桨；副作用；扭矩和非对称载荷；临界发动机 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） II The Research of Propellers Side Effects and Strategy of Correction in Flight Training Abstract Propeller driven aircraft is the main component, but also in providing power to the flight brought some side effects. In flight,

5、 the pilot should be based on a variety of operational needs, to overcome the side effects caused by the propeller, ensure the aircrafts normal flight. This paper analyzes the basic principles of the propeller work, described the side effects caused by the propeller and the main causes. This combina

6、tion of aviation school in the United States, the actual flying experience, the single-engine aircraft ARCHER and multi-engine SEMINOLE side effects for a more in-depth analysis and research, in summing up the various amendments to the propeller side effects of existing correction methods based on a

7、 set of flight training in all aspects of the effective theory to overcome the propeller side effects and strategies, and details the various aspects of flight training in the proper use of the consequential amendments to the policy considerations. Flight training for future participants in the amen

8、dment to the propeller side issues has helped. Key words：Propeller; Side effect; torque and P-factor; Critical engine 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） III 目目 录录 摘 要.I 目 录.III 第一章 绪 论.1 1.1 引言 .1 1.2 螺旋桨副作用的研究范围 .1 1.3 研究目的和意义 .1 第二章 螺旋桨的组成结构及工作原理.2 2.1 螺旋桨基本结构 .2 2.2 螺旋桨的工作原理 .3 第三章 螺旋桨副作用.6 3.1 扭矩反作用力 .6 3.2 螺旋状

9、气流效应 .7 3.3 陀螺效应 .7 3.4 不对称载荷（P 因子）.9 第四章 单发教练机 ARCHER 螺旋桨问题研究及修正策略.11 4.1 起飞爬升阶段螺旋桨副作用及修正策略 .11 4.2 转弯阶段螺旋桨副作用及修正策略 .11 4.3 飞机巡航阶段螺旋桨副作用及修正策略 .11 4.4 飞机下降着陆阶段螺旋桨副作用及修正策略 .11 第五章 双发教练机 SEMINOLE 螺旋桨问题及修正策略.13 5.1 关键发动机（CRITICAL ENGINE）及修正策略.13 5.2 最小控制速度（VMC）及修正策略.14 第六章 结论.17 参考文献.18 谢 辞.19 北京航空航天大学

10、本科毕业设计（论文） 1 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 引言引言 螺旋桨飞机（Propeller Airplane） ，是指用空气螺旋桨将发动机的功率转化为推 进力的飞机。从第一架飞机诞生直到第二次世界大战结束，几乎所有的飞机都是螺 旋桨飞机。在现代飞机中除超音速飞机和高亚音速干线客机外，螺旋桨飞机仍占有 重要地位。支线客机和大部分通用航空中使用的飞机的共同特点是飞机重量和尺寸 不大、飞行速度较小和高度较低，要求有良好的低速和起降性能。螺旋桨飞机能够 较好地适应这些要求。同时现在培训飞行学员训练所用的全部为螺旋桨飞机。 螺旋桨一般分为定距螺旋桨和变距螺旋桨。 早期飞机大多使用桨叶角固定 不

11、变的螺旋桨， 即定距螺旋桨，其 结构简单，但不能适应飞行速度变化。飞行 速度大于200公里/时则需用变桨距螺旋桨， 可有效提高螺旋桨的效率。但 变距 螺旋桨构造复杂，成本较高，只 适用于一些速度较高、功率较大的飞机。 1.2 螺旋桨副作用的研究范围螺旋桨副作用的研究范围 螺旋桨飞机现今仍有许多重要的用途，诸如飞行员飞行技术培训使用的教练机、 施肥和灭虫用的农业机、公务和旅游用的轻型客机、特技飞行等等。以国内外飞行 员培训机构的计划为例，学生在毕业前应有250300飞行小时的飞行记录，其中90%的 飞行小时要在装有螺旋桨的初级和高级教练机上完成1。 1.3 研究目的和意义研究目的和意义 对飞行学

12、员来说如何的学好飞行技术，扎实的理论是必要的，同时在训练飞行 中遇到飞机本身的设计问题，这种问题是不可避免的，例如螺旋桨的副作用问题， 如何熟练的修正副作用，是飞行学员在训练期间所应该掌握的。现在国内外通常使 用的飞行训练机为单引擎和双引擎的螺旋桨飞机，因此熟练掌握螺旋桨的特点及飞 行中其副作用的影响对每一个飞行学员至关重要。通过查阅相关文献资料及总结作 者本人的飞行经历，得出螺旋桨运转时产生的副作用主要有：来自发动机或者螺旋 桨的扭矩反作用、气流的螺旋运动效应、回转作用（陀螺效应） 、非对称负载（P- factor） 。学员在飞行训练期间应能充分理解上述副作用及危害，熟练掌握相应的修 正策略

13、，并在飞行过程中正确使用，以有效促进飞行技术的快速提高。 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 2 第二章第二章 螺旋桨的组成结构及工作原理螺旋桨的组成结构及工作原理 2.1 螺旋桨基本结构螺旋桨基本结构 螺旋桨主要由桨叶和桨毂组成，桨叶是产生拉力的构件，桨毂用于安装桨叶， 并将螺旋桨固定在发动机轴上。桨叶包括叶根、叶尖、前缘和后缘几个部分。早期 的螺旋桨多为两个桨叶，随着大功率发动机的出现和发展，先后出现了三叶、四叶 和五叶等多叶螺旋桨。 因为，若要实现飞机向前飞行，则须有外力作用于飞机且大小等于飞机的阻力， 空气中飞机的移动产生与其运动方向相反的阻力。而方向向前，称之为螺旋桨的拉 力。 具

14、有代表性的典型螺旋桨桨叶剖面，如图2.1。当螺旋桨旋转时，气流流过凸 起的叶背，根据伯努利原理，流速增大，静压减小，结果产生向前方向的升力，即 飞机向前的拉力。如飞机的机翼，当螺旋桨转动时桨叶前部较厚。 图 2.1 螺旋桨桨叶角 桨叶角一般用角度来做度量单位，是桨叶弦线和旋转平面的夹角，与飞机翼型 类似，桨叶剖面向升力方向弯曲。桨叶的迎风面称为叶面，背风面称为叶背，叶剖 面后缘的连线称为弦线，弦线和桨叶旋转平面的夹角称为桨叶角。螺旋角和桨叶角 不同，但是螺旋角很大程度上由桨叶角确定，一个角的变大或者减小也让另一个随 之增加或者减小。 螺旋桨的尺寸用英寸指定。指定为74-48的螺旋桨是指桨叶长度

15、74英寸，有效 桨距为48英寸。英寸单位表示的有效桨距是指如果没有滑移的话，螺旋桨在空气中 旋转一周向前的距离。 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 3 2.2 螺旋桨的工作原理螺旋桨的工作原理 对于定距螺旋桨，只有一个前进速度和转速比，即只有在某一攻角时，螺旋桨 效率最高，此攻角叫做最有利攻角。设计者根据飞机的主要用途选用最有利攻角。 当飞机在地面静止而发动机工作时，或者在起飞开始阶段缓慢的移动时，螺旋 桨效率是较低，因为螺旋桨受阻力不能全速前进以达到它的最大效率。这时，每一 个螺旋桨叶以一定的迎角在空气中旋转，相对于旋转它所需要的功率大小来说产生 的推力较小。 为理解螺旋桨的运动，首先考

16、虑它的运动，它是既旋转又向前。因此，螺旋桨 叶的每一部分向下和向前运动。空气冲击螺旋桨叶的角度就是迎角。这个角度导致 了在螺旋桨发动机侧的气动压力比大气压力大，所以产生了拉力。 叶剖面工作原理与飞机机翼的翼型产生升力的道理相似。当螺旋桨旋转时，气 流流过凸起的叶背，根据伯努利原理，流速增大，静压力减小，产生结果产生向前 进方向的升力，亦即飞机向前飞行的拉力。空气密度越大，螺旋桨扇后方向的空气 质量越大，螺旋桨产生的拉力越大；相反，空气密度越小，螺旋桨产生的拉力越小。 因此，在高空或高温大气中飞行时，螺旋桨产生的拉力要比在低空或低温大气中飞 行时的小。 考虑拉力的另外一个方法是螺旋桨所处理的空气

17、质量问题。这方面，推力等于 它的空气质量，螺旋桨引起的滑流速度越大，飞机速度就越小。产生推力的功率取 决于空气团的运动速度。一般来说，推力大约是扭矩的80%，其它20%消耗在摩擦 阻力和滑流上。对于任何旋转速度，螺旋桨吸收的马力与发动机输出的马力平衡。 对螺旋桨的任意一周，螺旋桨处理的空气总量依赖于桨叶角，其确定了螺旋桨推动 空气的质量。所以，桨叶角是一个很好的控制发动机转速调整螺旋桨负荷的方法。 同时，桨叶角也是一个很好的调整螺旋桨迎角的方法。在变距螺旋桨上，对所 有发动机和飞机速度，桨叶角必须可调以提供最佳迎角。螺旋桨和机翼的升力-阻 力曲线，表明最佳迎角是一个值，从2到4度变化的正值。实

18、际飞行中桨叶角必须维 持这个随飞机前进速度而变化的小迎角。 为了使螺旋桨旋转一周和前进速度的效率最好而设计了定距和变距螺旋桨。这 些螺旋桨设计用于特定的飞机和发动机配合。这样可以在飞机起飞、爬升和巡航或 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 4 高速巡航时提供最大螺旋桨效率。这些条件的任何改变将会导致螺旋桨和发动机效 率的降低。由于任何机械的效率是有用的输出功率和实际的输出功率的比值，那么 螺旋桨就是推力功率和制动功率的比值。螺旋桨的效率范围一般是50%到80%，和 螺旋桨的滑移有关。 螺旋桨的滑移是螺旋桨的几何桨距和有效桨距的差值。如图2.2，几何桨距是 螺旋桨旋转一周应该前进的理论距离，有

19、效桨距是螺旋桨旋转一周实际前进的距离。 因此，几何桨距是基于没有滑移的，但是实际的或者有效桨距包含了螺旋桨在空气 的滑移。 图 2.2 几何桨距与有效桨距 同一桨叶上的各个叶剖面的前进速度相同，而旋转速度随叶剖面的旋转半径的 增大而增加，如果所有叶剖面桨叶角均相同，则叶剖面的攻角必随旋转半径的增大 而增大，这样就不可能使所有叶剖面处于最佳气动状态，叶根或叶尖可能产生失速。 理论上，这种桨叶只可能有一个叶剖面处于最佳状态。若要使所有或多数叶剖面均 处于最佳攻角状态，必须要使桨叶角由叶根至叶尖逐渐减小。在叶尖和叶中部两个 叶剖面的桨叶角，在保持同样最佳攻角的条件下，前者小于后者。在保持同样最佳 攻

20、角的条件下，由叶根至叶尖桨叶角逐渐变小，从中看出整个桨叶呈扭转的形状， 故称其为桨叶扭转。 通常保持1到4度的桨叶角能够提供最有效的升阻比，但是固定桨距螺旋桨的飞 行时迎角可变范围可以从0度到15度。这个变化是由于相对气流的变化进而导致飞 机速度的变化。简而言之，螺旋桨的运动的结果：螺旋桨沿轴转动和它的前进运动。 然而变距螺旋桨会在飞行中遇到的大多数情况下自动调节它的桨叶角保持在最 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 5 大效率。在起飞时，此时要求最大的功率和推力，恒速螺旋桨处于小桨叶角或小桨 距。小桨叶角时迎角相对较小，以保持良好的空气动力特性。同时，它使得螺旋桨 旋转一周推动的空气质量更

21、小。这样的轻载荷让发动机转速更高，能够在一定时间 内把大量的燃油转化成热能。高转速也产生了最大的推力，因为，尽管每旋转一周 推动的空气质量变小，但是每分钟的旋转次数大大增加，推动的气流运动速度增加， 飞机低速时，所产生的拉力最大。 升空后，随着飞机速度的增加，恒速螺旋桨自动改变到大桨叶角。桨叶角变大 会使得迎角变小，以保证良好的空气动力特性。大桨叶角增加了每周旋转推动的空 气质量，降低了发动机的转速，减少了燃油消耗和发动机磨损，并能够保持最大推 力。 在巡航高度，当飞机处于水平飞行时，所需功率低于起飞和爬升状态，飞行员 应通过减小进气压力、降低发动机功率和增加桨叶角来降低转速。然而，这就对扭

22、矩的要求必须与发动机功率的降低相匹配。因为，尽管螺旋桨每转处理的空气质量 增加，更多的是通过降低气流速度和增加空速来弥补 2。 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 6 第三章第三章 螺旋桨副作用螺旋桨副作用 在飞行过程中，扭矩（飞机的向左旋转趋势）是由四个因素构成的，分别是： 来自发动机或者螺旋桨自身的扭矩反作用、螺旋桨气流的螺旋运动效应、螺旋桨的 回转作用（陀螺效应） 、螺旋桨的非对称负载（P-factor） ，其导致或者产生至少围 绕飞机三个轴向之一的扭矩或者旋转运动。 3.1 扭矩反作用力扭矩反作用力 根据牛顿第三定律，应用到飞机上，这就是说内部的发动机部件或者螺旋桨朝 一个方向旋转，

23、那么另一个方向相反的大小相等的力试图把飞机朝相反方向旋转。 如图3.1所示，当飞机在空中飞行时，这个力绕飞机纵轴作用，又让飞机旋转的趋 势。为了补偿这个力，一些旧的飞机为了抵消这种力在设计时用的是使机翼下降一 侧产生更多的升力。现代飞机设计时通常用发动机偏移来抵消扭矩的效应。 图 3.1 扭矩反作用力 说明：大多数美国制造的飞机发动机推动螺旋桨旋转从飞行员座位上看是顺时 针的。这里讨论的就是这种发动机。如无特别说明，本文均指此种发动机。 一般的为了补偿这个力是永久设定好的，在巡航速度上补偿这个力，因为大多 数飞机的工作升力就是在这个速度上。但是，副翼配平片可以在其他速度上进一步 调节。 起飞旋

24、转期间飞机的轮子在地面上，扭矩反作用力引起一个额外的绕飞机垂直 轴的旋转运动。当飞机的左侧因为扭矩反作用而被强制向下时，左侧的主起落架承 受更多的重量。这导致左侧轮胎的地面摩擦力或者阻力比右侧更多，这样就一步导 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 7 致了左转弯运动。这个运动的强度依赖于很多变量。一部分变量是： （1）发动机尺寸和马力 （2）螺旋桨尺寸和转速 （3）飞机大小（长度，高度，宽度） （4）地面条件 这个起飞阶段的偏航运动是通过飞行员正确的使用方向舵或者方向舵配平而进 行修正的3。 3.2 螺旋状气流效应螺旋状气流效应 飞机螺旋桨的高速旋转是螺旋桨引起的气流做螺旋状旋转。在螺旋桨高

25、速转动 和低速前进时（如起飞和进近） ，这个螺旋桨的气流非常强劲，在飞机的垂直尾翼 上施加一个强的侧面力，如图3.2所示。 图 3.2 螺旋状气流效应 当这个螺旋状气流冲击垂直翼面的左侧时，它导致飞机绕垂直轴的左转弯运动。 螺旋气流越强，这个理就越明显。然而，随前进速度的增加，这个螺旋气流变长， 效应也变弱。 螺旋桨引起的螺旋状气流也会导致绕纵轴的滚转运动。注意到这个由于螺旋气 流引起的滚转运动是向右的，而扭转反作用力引起的旋转是向左的，效果上说是互 相抵消的。但是这些力变化非常大，此时应由飞行员随时使用飞行控制来适当纠正。 3.3 陀螺效应陀螺效应 陀螺仪的所有实际应用都基于陀螺效应的两个基

26、本属性：在空间和进动上的刚 度。这里要讨论的就是进动。进动是一个自旋转子受到作用于轮缘的扰动力的合成 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 8 作用，或者扰动。如图3.3所示，当作用一个力之后，合成力在旋转方向前面90度 位置生效，对于这个力而产生影响4。 图 3.3 陀螺效应 飞机旋转地螺旋桨是一个很好的陀螺装置，这样它也有类似属性。任何时刻施 加一个扰动螺旋桨旋转面的力，合成力位于旋转方向的前面90度位置，方向和施加 的力是一样的，将导致一个俯仰运动或者偏航运动，或者两种运动的合成，具体依 赖于力的作用点。 扭矩效应的在后三点式飞机上表现较为显著，在尾轮抬起后的飞机起飞摇摆过 程中最常发生

27、，如图3.4所示。 图 3.4 飞机的陀螺效应 俯仰角的变化和在螺旋桨飞机的旋转顶部施加一个力有相同的效应。合成力在 垂直轴的90度位置发生作用，导致飞机向左偏航运动。这个运动的程度取决于很多 变量，其中之一是尾轮抬升后的急转。然而，当一个力作用到转动的螺旋桨的边缘 的任何一点，进动或者陀螺效应总会发生；合成力将依然是在旋转方向上偏离作用 点90度的位置。根据力的作用位置，会导致飞机左偏航或者右偏航，上仰或者俯冲， 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 9 或者俯仰和偏航的结合5。 陀螺效应的结果可以这样说，任何绕垂直轴的偏航导致俯仰运动，任何绕横轴 的俯仰导致偏航运动。为纠正陀螺效应的影响，

28、飞行员有必要适当的使用升降舵和 方向舵来防止不必要的俯仰和偏航运动。 3.4 不对称载荷（不对称载荷（P 因子）因子） 当飞机以大迎角飞行时，向下运动的桨叶受力比向上运动的桨叶大；这样推力 中心就移动到了螺旋桨旋转面的右侧-导致绕垂直轴的向左偏航运动。然而，要证 明这种现象，必须考虑每一个桨叶上的有效风量问题，再考虑飞机迎角和每个桨叶 的迎角双重因素。 这个不对称载荷是由合成速度引起的，合成速度是螺旋桨叶在它的旋转面内的 速度和空气水平的通过旋转面的通过速度合成得来的。飞机以正迎角飞行时，从后 面看右侧或者下降运动的桨叶通过区域的合成速度比左侧向上运动的桨叶合成速度 大。由于螺旋桨叶是一种翼面

29、，增加的速度意味着升力增加。因此，向下运动的桨 叶有更多的“升力”（相当于机翼的升力，这里对于螺旋桨就是螺旋桨产生的推力） 趋向于把飞机头向左拉6。 简而言之，当飞机以大迎角飞行时，向下运动的桨叶产生了更多的推力。如图 3.5所示。如果螺旋桨轴是垂直于地面安装的话（就像直升机）这会更容易看到。 图 3.5 不对称载荷 如果根本就没有空气运动，除由螺旋桨本身产生的风之外，每一个桨叶的相同 部分应该有相同部分的速度。但是，当空气水平通过这个垂直安装的螺旋桨时，朝 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 10 气流前进的桨叶会比背离气流运动的桨叶有更大的空速（桨叶相对空气的速度） 。 这样，朝水平气流

30、旋转地桨叶将产生更多的升力，或者推力，把推力中心朝那些桨 叶方向移动。设想旋转垂直安装轴的螺旋桨来使降低相对气流的角度（就像在飞机 上） 。这个不平衡的推力然后成比例的变小，直到达零，这是螺旋桨轴恰好相对移 动的空气是水平的。 扭矩效应四因素中的每一个数值都随飞行状态变化而变化。在飞行的一个阶段， 这些因素中的一个可能比其他的更突出；反之，在另一个阶段可能另外的因素更为 主要，这些值之间的关系会随不同飞机而变化，依赖于机身，发动机和螺旋桨组合 以及其它涉及特征。 为在所有飞行条件下保持飞机的正确控制，飞行员必须应用必要的飞行控制来 补偿这些变化的值7。 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 1

31、1 第四章第四章 单发教练机单发教练机 Archer 螺旋桨问题研究及修正策略螺旋桨问题研究及修正策略 4.1 起飞爬升阶段螺旋桨副作用及修正策略起飞爬升阶段螺旋桨副作用及修正策略 在起飞和爬升阶段，由于飞机迎角的变化，飞机的螺旋桨非对称载荷逐渐增大。 飞机的偏左趋势变大。 为了消除这种偏转，应采用蹬右舵的方式。抵消这种左偏向力。在学员接触飞 机的最初，每个教员都会告诉学生的一句话就是“right rudder”，在采取相应的修正 措施时，学员应该清楚修正的力度。这需要飞机的仪表指示帮助你，这就是侧滑仪。 在修正的同时，注意保持侧滑仪处于中立状态。 4.2 转弯阶段螺旋桨副作用及修正策略转弯阶

32、段螺旋桨副作用及修正策略 飞机转弯过程中，由于螺旋桨的气动布局使撞击垂直尾翼的作用面发生变化， 并且在转弯的时候升力的水平分量增加，所以需要大的迎角去增加升力的垂直分量， 这样导致了飞机螺旋桨的非对称载荷增加。 为此在水平转弯时，为保持飞机协调飞行，左转弯时，踩左舵，右转弯时，踩 右舵。当采取这种操作时，同样需要侧滑仪的辅助。 4.3 飞机巡航阶段螺旋桨副作用及修正策略飞机巡航阶段螺旋桨副作用及修正策略 巡航阶段，飞行员可能感觉到在未加任何操作下，飞机发生偏左或偏右的现象， 这是由于飞机发动机的位移导致的，在设计和制造飞机的时候，考虑到飞机的气动 布局，尤其螺旋桨飞机产生的拉力的气流是旋转通过

33、飞机的机身，直到垂直尾翼。 通常会发生这种情形。 在最初训练期间，学员可能不知道这种情况下的修正策略。其实我们可以通过 调节发动机的位置，来抵消这种副作用。在驾驶舱的底部的旋钮可以调节飞机发动 机的位移。但是要注意的是，由于螺旋桨的快速运动，不能进行过大的调整。 4.4 飞机下降着陆阶段螺旋桨副作用及修正策略飞机下降着陆阶段螺旋桨副作用及修正策略 进近着陆阶段，飞机机身向下，上升部分的螺旋桨产生的拉力要大于下降部分 的螺旋桨，但由于下降时飞机速度缓慢，故两边的拉力没有特别悬殊的差别，所以 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 12 不必考虑此时螺旋桨的副作用。但是在下降过程中，飞机速度慢，螺旋

34、桨输出功率 小，飞机容易受到外界力量的干扰，比如风对飞机的影响。 当然我们可以利用一些飞机上具备的配平片来抵消一些反作用力，在临近着陆 时，操作杆转到风的方向，采用蹬反舵的方法进行进近。故这样才能保持协调飞行。 总而言之，无论飞机在任何状态下，起飞爬升、转弯、巡航、下降、着陆等等这些 过程中，必须保持飞机的协调飞行。 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 13 第五章第五章 双发教练机双发教练机 Seminole 螺旋桨问题及修正策略螺旋桨问题及修正策略 在双发飞机中根据发动机的转动方向分为传统和逆向两种，传统是指两个发动 机转动的方向都为顺时针方向。逆向是指一个发动机按顺时针转动，而另一个则

35、按 逆时针转动。后者操作起来比前者更安全9。 5.1 关键发动机（关键发动机（critical engine）及修正策略）及修正策略 因为对于传统发动机来说有“临界发动机” ，临界发动机有四种原因构成： 5.1.1 非对称载荷（非对称载荷（yawing effect） 在飞行中由于下降桨叶的桨叶角大于上升桨叶的桨叶角，所以下降的桨叶产生 更大的拉力；两个螺旋桨桨叶产生的拉力总量是相同的，但是右引擎拉力点的力矩 长于左引擎；由于大的杠杆作用，在飞行训练中驾驶员需要更大的蹬舵力去克服它。 所以左发失效时，飞机发生偏转的力大于右发失效时，即左发相对右发是临界 发动机10。 5.1.2 加速侧滑（加速

36、侧滑（roll and pitching effect） 在飞机加速向前时，右引擎产生的升力与左引擎产的升力总量一样；由于右发 产生升力的作用点距离飞机重心的力矩长于左发；所以在左发失效时，飞机加速会 使飞机滚转的力大于右发失效时。即左发相对右发来说是临界发动机。 在克服这种副作用情况下，飞行员需要操作操纵杆向好的发动机一侧，压低这 边机翼产生的过大升力。保证飞机平稳安全的飞行。 5.1.3 旋转侧滑（旋转侧滑（yawing effect） 螺旋桨不仅产生拉力，而且使空气向后旋转撞击垂直尾翼产生滚转的力；当右 发失效时，左发产生的撞击尾翼的力阻碍飞机的向左偏转；当左发失效时，右发产 生的撞击尾

37、翼的力促使飞机更加向右偏转；所以，左发失效时，右发产生的危害最 大，即左发是临界发动机。 因为发动机螺旋桨同为顺时针转动，所以每个发动机产生的气流撞击垂直安定 面的面积是不一样的，在此种情况下，飞行员修正这种状态的飞机需要依靠方向舵 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 14 去控制两边的气流作用面，这样就能保证飞机的平稳飞行。 5.1.4 扭矩（扭矩（rolling effect） 当左发失效时，飞机将会向左偏转，同时由于扭矩的反作用力，飞机产生由右 发向左发滚转的现象，使其更加向左。当右发失效时，飞机向右偏转，但是左发的 扭矩的反作用力抵消了一部分向右的力；所以左发是临界发动机。 总而言之

38、，在传统双发飞机中，左发相对于右发是临界发动机。当双发飞机的 某一个发动机失效时，飞机将会发生偏转和滚转。偏转和滚转方向为失效发动机。 所以飞行员必须首先保持控制住飞机。 5.2 最小控制速度（最小控制速度（Vmc）及修正策略）及修正策略 所谓 Vmc 即是由制造商决定当在双发飞机中临界发动机失效时，能够保持飞 机的航向，其范围不能超过20度，并且保持直线飞行在不超过5度倾斜角的最小速 度。 5.2.1 关键发动机失效和风车效应关键发动机失效和风车效应 处于风车状态下的螺旋桨产生大的阻力，使其控制飞机方向的力增大，相比无 风车状态下的最小控制速度是增大的11。 所以当空中出现空中停车，为了保持

39、好飞机的姿态，应该立即使失效的发动机 螺旋桨顺桨，减少阻力。增大速度，不至于更接近与最小控制速度发生危险。 5.2.2 飞机重心靠后飞机重心靠后 飞机重心靠后，使得方向舵到飞机重心的力矩变小，根据杠杆原理，飞行员在 控制飞机时需要更大的力保持飞机的航向，相比之下飞机的最小控制速度是增大的。 5.2.3 飞机载荷小的飞机载荷小的 在临界发动机失效时，飞行员为了控制飞机的方向，采用不能超过5度的倾斜 角保持飞机的航迹，在飞机载荷小的情况下，它的水平分力就比载荷大的飞机的水 平分力小，不利于飞行员保持飞机的航迹，即最小控制速度要变大。 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 15 5.2.4 起落架回

40、收起落架回收 在飞行过程中，出现临界发动机失效，如果起落架已经收回，在这种情况下它 的最小控制速度要大。我们可以类比船，船的底部是尖的，并不是平整的，这样的 目的是增加船在水流作用下的稳定性。飞机在气流作用下亦如此，这种作用叫 “keel effect” 12。其实是增加了飞机的稳定性。 虽然起落架放下增加了稳定性，但是放下起落架的同时，增加了飞机的阻力， 使飞机的速度减小不利于控制飞机，反而增加了飞机的最小控制速度，所以在出现 发动机失效时，应该保证起落架处于回收的状态。 5.2.5 增加正常发动机的输出增加正常发动机的输出 如果增加正常发动机的转速，为了保持飞机的方向，我们需要更大的蹬舵力

41、， 这样做会使飞机的最小控制速度增大。 5.2.6 襟翼在起飞时的应用襟翼在起飞时的应用 如果起飞时使用襟翼会增加速度，也会增加阻力；在10度襟翼时升力的增加会 比阻力的增加大，所以在起飞过程中如果临界发动机失效，飞机即会偏转到失效发 动机方向，又会滚转到发动机方向。即最小控制速度增大。如果采用40度襟翼，这 种情况下，阻力增加要比升力增加的大，正常发动机一侧的阻力抵消了发动机往失 效发动机偏转的力，此时，最小控制速度减小13。 5.2.7 方向舵配平片的应用方向舵配平片的应用 如果在飞机起飞时采用方向舵配平片，临界发动机失效分为两种情况：首先如 果配平片往失效发动机的一侧方向，那么正常发动机

42、一侧的气流对方向舵的作用面 就变小了，故使飞机向失效发动机偏转的力更大飞机的最小控制速度变大；如果配 平片在飞机起飞时向正常发动机一侧，那么气流对方向舵的作用面就比正常情况下 大，这样抵消了一部分飞机向失效发动机偏转的力，则飞机的最小控制速度减小。 为了防止由于此配平片引起在发动机失效时的不利影响，在起飞前，飞行员应 该调整配平片在中间位置，即使起飞过程中由于空气动力的作用发生扭转，这种情 形应由飞行员采用蹬舵的方式去修正，只有过了起飞的安全高度，才可以根据飞机 的状态调整配平片。 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 16 5.2.8 地面效应地面效应 当飞机离开地面时，由于地面效应的作用，

43、并不需要太大的迎角给飞机提供升 力，当飞机离开地面效应的作用时，则飞机需要大的迎角来增加它的升力。如果此 时临界发动机失效，大迎角则会导致飞机的非对称负载增大，由此导致飞机的最小 控制速度增大。 所以如果在起飞阶段发生此种情况，飞行员不能急于报告飞机状态，而是首先 控制好飞机，不要担心飞机的升力不够，过于追求飞机的俯仰角得到升力，而是控 制好速度，应为在升力公式中我们知道速度与升力是平方的关系。其次在得到速度 后，减少阻力，即使失效发动机顺桨14。 5.2.9 起飞时整流罩襟翼的开关起飞时整流罩襟翼的开关 通常情况下，在飞机起飞过程中，通常打开飞机的整流罩襟翼，如果在起飞过 程中关键发动机失效

44、，此时正常发动机一侧由整流罩襟翼带来的升力就会远大于失 效发动机一侧，故使飞机产生向失效发动机滚转的力，使飞机的最小控制速度增大。 由于此襟翼既增加阻力也增加升力，在发生发动机失效时应该立即关闭此襟翼， 避免飞机发生滚转和偏转的情况。 5.2.10 侧滑侧滑 飞机巡航阶段，临界发动机失效，如果不采用倾斜角不大于5度，飞机就不会 按照预定的航迹飞行，此时将发生侧滑，同时气流对方向舵的作用面就比前者小， 所以飞机的最小控制速度就会增大15。 北京航空航天大学本科毕业设计（论文） 17 第六章第六章 结结 论论 作者通过查阅大量文献资料并结合作者本人在美国的飞行经历，阐述了训练飞 机螺旋桨的组成结构及工作原理，分析飞行过程中产生的各种副作用，以及如何消 除一些不利的影响，旨在提高帮助飞行学员认清各种状况下螺旋桨所带来的不利因 素，并采取相应的修正策略，保证正常的训练飞行。即使现代的飞行训练机已经比 较先进，但飞行学员在飞行训练的时候一定不能麻痹大意，时刻保持谨慎态度，时 刻注意飞机的状态和安全，一定要在各个方面保证飞行的安全。最后，因为本人水 平有限，本文还有待改进之处，今后作者本人一定会在此方面多加学习，多参阅资 料，也