飞行员想知道：这些速度的定义

飞行员想知道：这些速度的定义要不是准备写这篇文章，很难相信在飞机运行中会涉及到这么多种速度，仅这篇文章中就罗列有60余种。这些速度既包括实际飞行运行中使用的速度，也包括在飞机设计、验证、试飞过程中使用的速度。虽已查阅多方资料，尽力解释其中含义，但结果差强人意，除谬误之外，部分内容仍无法探其原理，以致留空。望多多指正，以便他日朝花夕拾。V1起飞决断速度(decisionspeed)，又叫关键发动机失效速度。当飞机起飞滑跑时发生紧急情况或一发失效，当达到该速度时，飞行员应该继续起飞；如果低于该速度，则应在跑道的加速停止距离以内刹停飞机以确保安全。还有一种理解方法，V1是在起飞滑跑中一发失效时能够继续起飞的最早时刻，只有在V1之后继续起飞，才能够确保飞机在跑道末端能够达到离地高度35英尺的要求；同时，V1是在起飞滑跑中一发失效时能够中断起飞的最晚时刻，只有在V1之前实施中断起飞，才能够确保飞机在跑道的可用长度以内停下来。V1是要求发动机在VEF故障时，飞行员从识别判断故障到做出第—个动作的时间为1秒，即VEF后1秒为V1。1secondmtnimifmV1应该大于Vmcg，以保证飞机是可控制的；V1应该小于Vmbe,以确保在达到V1之前一发失效时，轮胎的刹车能量能够保证飞机安全停下。V2起飞安全速度(takeoffsafetyspeed)。当遇到一发失效时，此速度能够保证飞机安全起飞。V2是飞机的一台发动机在速度V1或大于V1失效，继续起飞，飞机能够在跑道末端35英尺高度达到单发上升的最小速度。对于双发飞机,V2应大于等于1.2VS;对于三发以上的飞机V2应大于等于1.15VS。比空中最小控制速度Vmca大10%。V2确保飞机能够得到最低限度需要的爬升坡度，并且保证飞机可控。全发工作条件下V2+10速度可以达到更好的爬升性能。V2min最小起飞安全速度(minimumtakeoffsafetyspeed)。在双发或三发喷气飞机和活塞发动机上，V2min不低于1.13Vsr;在三发以上的发动机上，V2min不低于1.08Vsr。同时,V2min不低于1.1Vmc。V3收襟翼速度。V4稳定起始爬升速度。VA设计机动速度(designmaneuveringspeed)，也叫最大控制偏转速度。指在使用最大或突然的操作动作时，不产生机身超应力的最大速度，在一般日常飞行中，按照飞行手册规定的标准进行操作和飞行时能达到的最大速度，也是使用最多的一个最大速度。VA-VD都是《运输类飞机适航标准》中定义的速度，与飞机设计相关，是通过公式计算得来，为飞机的实际使用提供参考。VA的定义为：⑴vA不彳S小T式中：心n釆1叫匚时讯i厂呪宰II协訝1栽盘忘黏.VB最大阵风强度设计速度(designspeedformaximumgustintensity),VB的定义为：(1)Vb-^?5小于公制也(1+墜竺型严16护英制％(1严厂如严49SFT式中：Ywi为限为基础在所考虎的特定重壘下，襟藝收起形态的1肓失遠逋度Yc为滾计巡航速度(米y秒.节，当帛空速)U痕为从第25.34l(a)(5)Q条得到的参考突风速度〔米/秒，英尺「秒，当吊空速)W为在所若虑的特定垂<下的平均机翼戟廈(公斤咪J磅/莢尺2)_0.88/iK=5.3-b/z2W“= P为空气密度〔公斤•秒丄/米\斯拉格/英尺3)〔为机翼的平均几何眩长(米，英尺)仃辛r甫卄hfKl'世7*/琳？就彳QVBE久航速度。VBG最长滑行距离速度。VBR远航速度。VC设计巡航速度(designcruisingspeed)，也称优选巡航速度。VC的最小值必须充分大于VB，以应付严重大气紊流可能引起的意外速度增加。VC不必超过飞机在相应的高度以发动机最大连续功率(推力)平飞时的最大速度。VD设计俯冲速度(designdivingspeed)，VD必须选定VD以使VC/MC不大于0.8VD/MD，或使VC/MC和VD/MD之间的最小速度余量是下列值中的大者：从以VC/MC定常飞行的初始情况开始，飞机颠倾，沿着比初始航迹低7.5。的飞行航迹飞行20秒钟，然后以载荷系数1.5（0.5g的加速度增量）拉起。最小速度余量必须足以应付大气条件的变动（例如水平突风和穿过急流与冷峰），以及应付仪表误差和飞机机体的制造偏差。这些因素可以基于概率来考虑。VDD设计阻力装置速度，是对每一阻力装置所选定的设计速度，必须充分大于实用该装置时所推荐的速度，以计算速度控制的预期变化，对于供告诉下降时实用的阻力装置，VDD不得小于VD。当阻力装置采用自动定位措施或在和限制措施时，设计中必须取自此自动措施程序规定的或自动措施许可的速度和相应的阻力装置位置。VDF/MDF演示俯冲速度（demonstratedflightdivingspeed）是飞机试飞演示时，确保不会发生不利于飞行特性现象（如颤振、反逆响应）的上限速度。通过飞行演示飞机的每一部件，在不超过VDF/MDF的任何相应速度和动力条件下，不会发生过度的振动。对于新的型号设计和某型号设计的改型（除非已表明这种改型对气动弹性稳定性无重大影响）都必须进行直至VDF/MDF的各种速度下的全尺寸颤振飞行试验。VEF起飞关键发动机失效速度。在该速度上，假定关键发动机故障，飞机能够继续滑跑、离地、起飞，并在跑道末端能够达到距离道面35英尺以上。规定要求VmcgsVefsVr,所谓的临界发动机是指在固定翼的多发飞机上，如果失效时对飞机的操纵和性能影响最大的那台发动机。VF襟翼设计速度（designflapspeed），是对应每一襟翼位置的设计襟翼速度，必须充分大于对各相应飞行阶段（包括中断着陆）所推荐的飞行速度。VF不得小于：

1.6VS1,襟翼在以最大起飞重量起飞时的位置；1.8VS1,襟翼在以最大着陆重量进场时的位置；1.8VSO，襟翼在最大着陆重量着陆时的位置。VFC/MFC飞机稳定最大速度(maximumspeedforstabilitycharacteristics)，是在襟翼和起落架收起时，飞机能够在保持稳定的前提下进行各种机动动作，并且操纵力度应在合理范围内，不应引起飞行员操纵困难的最大速度。VFE带态VFEFULL180318621%1*2D51JLC带态VFEFULL180318621%1*2D51JLC11£VFE — — 见下表VFS一发失效最后离场段速度。VFTO最后起飞速度(finaltakeoffspeed)，以校正空速表示，必须由申请人选定用来提供至少CCAR25部中要求的爬升梯度以及各种机动能力，不得小于1.18VSR。VH最大连续推力水平飞行最大速度(maximumspeedinlevelflightwithmaximumcontinuouspower)Vimd最小阻力速度。Vimp最小推力速度。VLE最大起落架放出速度(maximumlandinggearextendedspeed),在这个速度下飞机可以安全地放出起落架。对于A330机型来说，正常操作放起落架的最大速度为250KT或M0.55;重力放起落架的最大速度为200KT。通常飞机的保护速度由VMO、VFE和VLE的最小值确定。VLS最小可选速度，飞行阶段，飞行员不应该选择一个低于VLS的速度，VLS=1.23Vs1g。着陆期间，必须保持稳定进近，保持校准空速不小于VLS一直到目的地机场50英尺。VLS在PFD上由琥珀色带顶部表示。VLO最大起落架操作速度(maximumlandinggearoperatingspeed)，当飞机的起落架处于收起状态时，该速度是起落架可以放出和收起的最大速度。Vlof离地速度(lift-offspeed)，飞机离地时的速度，即与跑道不接触时的校正空速，是升力克服重力时的速度。当Vlof受空气动力限制时，所有发动机工作的Vlof大于等于1.1Vmu；一台发动机不工作的Vlof大于等于1.05Vmu。Vlof与Vmu不同，Vmu是给定形态情况下可能的最小Vlof，并且取决于起落架设计。例如，在达到Vmu速度之后，虽然由于升力大于重量飞机在渐渐离开跑道，但起落架轮架倾转作动筒可迫使前轮或后轮组与跑道接触。Vmbe最大刹车能量速度(maxbrakeenergy)，在不超过该速度时，通过飞机刹车能够刹停滑跑中的飞机，起飞滑跑时刹车需要吸收/消耗的能量等于决断点时飞机的动能。因此Vmbe应大于等于V1。Vmc一发失效最小操纵速度(minimumcontrolspeedwiththecriticalengineinoperative），包括空中最小操纵速度（Vmca）和地面最小操纵速度（Vmcg）。它们是飞机在空中飞行和地面滑跑时，在临界发动机突然停车后恢复对飞机操纵能力的最小速度。在确定VMC时，双发飞机的一个发动机失效，另一个发动机是起飞功率。Vmca空中最小操纵速度。在该速度下，当关键发动机突然停车时，飞行员能够在该发动机继续停车情况下保持对飞机的操纵，并且维持坡度不大于5°的直线飞行。其原理是一发失效的时候由于推力的不对称飞机需要保持一个合适的滚转角和偏航角来控制飞机，而控制飞机的舵面是需要一定速度来保持气动力的。而这个速度的意思就是，如果飞机小于这个速度飞行的话，用最大的方向舵舵量和不超过5度的滚转角，也无法保持飞机的航向。Vmca要大于等于1.2Vs，同时在速度Vmca时，为维持操纵所需的方向舵力不超过68kg，也不得要求减少工作发动机的功率，在纠偏过程中为防止航向改变超过20°，飞机不得出现任何危险的姿态，或要求特殊的驾驶技巧、机敏或体力。当空中的飞机速度小于Vmca时，方向舵不足以提供足够的力矩消除侧滑，会造成飞机的失控，甚至是进入螺旋。影响Vmca的因素非常多，比如飞机重心位置，发动机推力大小，海拔高度等。Vmcg地面最小操纵速度。飞机在地面滑跑时一发失效，不对称的推力会把飞机推向一边，这个时候如果速度小于Vmcg，由于飞机所受空气动力的原因，通过方向舵偏转无法提供足够的力矩让飞机保持方向，因此有了Vmcg这个概念。在确定Vmcg时，假定全发工作是飞机加速的航迹沿着中心线，从临界发动机停车点到航向完全恢复至平行于该中心线的一点的航迹上任何点偏离该中心线的横向距离不得大于9米（30英尺）。Vmcl一发失效着陆最小控制速度。进近和着陆期间，在该速度时，当关键发动机突然不工作，仍然可以利用工作的发动机对飞机保持控制，利用不大于5度的坡度保持飞机平直飞行。并且如果以20度坡度滚转，能够在5秒内，使飞机向不工作发动机方向转弯。Vmd最小阻力速度，平飞所需拉力最小的速度。VMD平飞最小阻力速度在平飞所需拉力曲线的最低点，以前称为有利速度，对应的迎角称最小阻力迎角，以前称有利迎角。对于活塞发动机飞机，在净构型下,VMD通常是失速速度VS的1.3倍。活塞发动机飞机飞行时很容易预测和发现飞行速度低于VMD。但是喷气发动机飞机在速度开始低于VMD时不会产生明显的特征，直到速度稳定性开始受到影响，即速度减小导致阻力增加，从而导致速度进一步减小。此时飞行员会发现飞机在俯仰姿态正常、有持续动力的情况下仍会产生较大的下降率，这是由于阻力增加快于升力增加而导致的。最大操作限制速度(maximumoperatinglimitspeed)。VMO/MMO是结构极限，以及最大的操作指示空速，从海平面到VMO和MMO恰好相同的高度之间，VMO是一个恒定的空速，MMO是这一高度以上的结构限制速度。VMO/MMO是验证的飞机最大操作速度，不应该有意超出。但是一般飞机会进行VMO/MMO以上的试飞，并且证明柔和的操纵输入可以让飞机安全地回到正常飞行包线。因此，关于VMO/MMO可以总结为两点：VM0/MMO是机组空速操作的上限，其目的是保护飞机结构。VM0/MM0的设定留有足够的意外冗余度，允许意外小幅度地超过这个限制，只要柔和操纵，不会造成结构损坏。Vmu最小离地速度(minimumunstickspeed)，在等于和高于Vmu时，在全发工作或一发失效情况下飞机能安全离地并继续起飞，不会出现机尾触地的危险，飞机才可以安全离地并且继续飞行。Vmu是由试飞确定的，试飞时飞机尾部装有尾撬，滑跑时尽可能早地抬前轮使尾部刚好擦地，或以产生失速警告的俯仰角加速，直至离地。在主轮离地的瞬间，推力和升力支持了飞机重量，离地速度越低，飞机姿态角越大，保证具有足够的迎角，所以Vmu有可能受飞机的几何构型限制，即受尾部擦地的限制；也有可能受失速的限制，即离地前先失速或发生抖振。此外，Vmu也有可能受升降舵操纵效率的限制，即由于升降舵操纵效率不够，飞机在速度太低时不能拉起离地。由于前重心时，升降舵操纵效能最低，且配平阻力最大，此时的Vmu比其它重心时的Vmu要大，因而前重心较保守。有许多飞机的前重心是随重量而变化的，如：有的飞机小重量范围和大重量范围各有一个不同的前重心，这就必须进行两个重心状态下的试飞；有的飞机小重量时有一个前重心，而在某一重量之上其前重心不断随重量作线性变化，这就必须作两个以上的前重心状态下的试飞，然后可以作插值求出各个重量下的Vmu。VNE绝对不许操作速度(neverexceedspeed)，当飞机速度超过该速度时，可能会产生飞机结构造成损伤或结构失效，因此禁止在该速度以上飞行，在空速表上会用红线标出。VNO最大巡航结构速度(maximumstructuralcruisingspeed)，又叫正常运行最大速度。超过这个速度可能引起飞机部分结构应力过载)除非在稳定空气中，不要超过这个速度。空速指示仪绿色弧线上限。Vmp最小推力速度。VR抬前轮速度(rotationspeed)。当飞机超过V1速度时，机长会拉控制杆，这时机头会慢慢上升，VR就是开始抬前轮的速度，正常抬前轮速率为3度/秒，飞机进入爬升阶段。此时，飞机一般会保持10-15度上仰姿态角，并且飞机在到达道面上空35英尺之前达到V2。以最大适用的抬前轮速率可以达到Vlof速度。Vra不稳定气流速度(减轻颠簸速度)。VREF着陆基准速度(refereneeIandingspeed)，又叫跑道入口速度。是指在着陆形态下飞机在跑道道面以上50英尺高时的稳定进近速度。VREF=1.23Vs1g。Vs失速速度，又叫最小稳定飞行速度，是在飞机可控状态下的最小速度。飞机最小安全速度，是飞机基本特征速度之一，这些特征速度包括：VMU、VMCA、VMCG等；是决定飞机其它特征速度之一，这些特征速度包括：VEF、V1、VR、VLOF、V2等；而且是确定操纵稳特性试飞速度范围的基准速度。因此，在试飞的早期就要进行失速速度的试飞，其重要性仅次于空速校正试飞。飞机手册（AFM）中会给出飞机各种构型和重量下的Vs值，以便直接提醒飞行人员飞行时速度不小于该值。VSL特殊构型失速速度。VS0失速速度，又叫着陆最小飞行速度，是飞机在着陆构型下可控状态的最小速度。通常飞机进近速度分类就是以1.3倍的VS0为依据的。在小飞机上，这是着陆配置（起落架和襟翼都放下）中最大着陆重量下的停车失速速度。空速指示仪白色弧线的下限。VS1失速速度，又叫特殊构型最低稳定飞行速度。特定配置下获得的失速速度或者最小稳定飞行速度。对于大多数飞机，这是最大起飞重量下低阻配置（cleanconfiguration起落架收起，如果襟翼可伸缩，襟翼也收起）的停车失速速度。空速指示仪绿色弧线的下限。Vs1g最大升力系数失速速度。FAA的§25.103和§25.201规定了失速速度的定义，从理论上来说是可行的，但在实际执行中往往出现偏差，因为该失速的定义基本上是定性的，在试飞中需要飞行员判断失速点，并实施改出。而客观上由于飞机及飞行员本身的原因试飞时各飞行员判断的失速点不会一样的，有的提前改出，有的迟后改出，这一切都要取决于飞行员的技术和判断。特别是当进入失速过程中抖振、低过载、机头自然下俯现象时，对于许多高速的后掠翼运输机失速进入过程中航迹法向过载小于1。所有这些将导致失速试飞结果的不一致性，并使试飞的到的失速速度不准确，最终导致失速速度乘上系数后得到的操作速度的不准确性，甚至其余量不足以保证安全飞行。为避免这种情形，FAA引入了1g失速速度，即VS1g。Vs1g的使用历史证明：该失速速度及以其基准速度所得到的操作速度没有任何安全问题。对不同的后掠翼运输机的Vsmin调查得到：对应于Vsmin的平均过载系数为0.88，这相当于VSmin=0.94Vs1g既然，使用经历表明现用的操作速度提供了可接受的安全水平，因此在使用Vs1g后，这些操作速度的绝对值不受影响，从而以Vs1g表示的操作速度的系数需改变。因此，与1G失速速度有关的专用条件中，FAA对飞行性能和操稳的条款作了验证速度表示方法的更改，即以Vs1g代替传统的VS来表示验证速度(或速度范围)，则V2=1