汽车是通过转动方向盘实现左右转弯的。不过今天的主角可不是汽车,而是飞机。飞机在空中的转弯是如何实现的呢?
飞机在空中能做各种机动飞行,让人看着特别过瘾,转弯能力就是飞机机动性能的一个重要指标。可是你知道飞机在空中飞行时是如何转弯的吗?要想知道这一点,我们首先要先了解一下飞机的机翼。
通常我们所说的机翼主要是指飞机机身中部的那对“大翅膀”,而在飞机尾部还有水平尾翼和垂直尾翼。在这些机翼上,固定不动的部分我们叫固定翼面,它们主要用于提供飞机升力和稳定飞机航向,而可以活动的部分我们叫活动翼面,包括副翼、升降舵和方向舵,它们主要用于改变飞机的飞行姿态。当两块副翼沿不同方向偏转时,飞机可实现左右滚转姿态的变化,当升降舵上下活动时,飞机可实现抬头和俯冲姿态的变化,而当方向舵左右活动时,则可实现飞机机头绕飞机重心左右偏转的变化。
飞机转弯另外还涉及一个向心力的问题。在高中物理讲圆周运动时我们知道,一个物体在转弯时必须受到一个向心力的作用,飞机在空中转弯时同样也要有个向心力,那这个向心力怎么产生的呢?
从飞机的飞行原理当中我们知道,飞机在空中飞行主要受到四种力的作用,重力、升力、空气阻力和发动机推力。但是,重力方向始终是竖直指向地面,而发动机推力和空气阻力一般都与飞机前进方向一致,这些力都无法产生足够的向心力迫使飞机改变运动方向,所以,飞机空中转弯的向心力只能来自于升力。
由于水平直线飞行的飞机,升力几乎垂直指向机翼上方,升力大小与重力相等,要使这个升力转变为促使飞机转弯的向心力,就必须通过调节副翼使飞机倾斜一定角度,从而使部分升力转变为飞机转弯的向心力。此时飞机的倾斜角度越大,向心力就越大,飞机转弯的速率就越高。但由于部分升力用于飞机转弯,平衡重力的升力分量就越来越小,若不增加飞机升力平衡重力,飞机就将在转弯的过程中出现高度下降。所以,为了在飞机转弯过程中保持高度不变,就还需要通过调节升降舵不断增加飞机迎角,也就是让飞机抬头向上飞来提高升力。
这样,飞机就能在不改变高度的情况下在空中实现完美转弯了。