1、B737 的襟翼机动速度和最小机动速度简介（下篇） 2014-07-10 楚虽三 艺不压身 B737 的襟翼机动速度和最小机动速度（下篇）第二节 “测出来”的最小机动速度上一篇我们讲到，受计算方式所限“襟翼机动速度”无法显示实时的机动裕度。那么有没有一种方法，能够提供实时的机动裕度显示呢？波音从B737-300 后期型号开始引入“最小机动速度”的概念正是针对于此。“不要将最小机动速度（显示为琥珀色速度带的顶端）与襟翼机动速度混淆。襟翼机动速度是基于飞机重量，而最小机动速度是通过飞机迎角和当前空速计算的。这两个速度提供了独立的方法以保证当前空速至少提供在航站区机动飞行的全机动能力。” B737
2、机组训练手册（一）固定不变的失速临界迎角“当迎角达到临界迎角时，升力系数达到最大值，若迎角进一步增大，则升力不但不再增大反而会迅速下降，这种现象称为失速。”-中国航空百科词典定义中为什么要用迎角而非速度来界定失速与否呢？这需要从失速的一个重要特性说起。在翼型相同的情况下，失速速度会随着全重、载荷、空气密度（温度、气压和高度）的变化而不同。这一点在上篇襟翼机动速度中我们已经介绍过了。但是“失速临界迎角” 不会随外界环境的变化。只要机翼翼型不变，不论低空或者高空，小重量或者大重量，低温或者高温，机翼永远在同一个迎角失速。翼型不变，则失速临界迎角不变。这是最小机动速度计算的一个重要的理论依据。（二）
3、实时探测的迎角以失速临界迎角为分界，飞机的速度区间被划分为“第一速度范围”和“第二速度范围”。飞机在失速之前都处于“第一速度范围”。“第一速度范围”的特点是迎角越大升力越大。下面我们遵循这一原则，以平飞、空速保持不变为前提进行讨论。（1）飞机全重越大，迎角越大；全重越小，迎角越小。（2）空气密度越低，迎角越大；密度越高，迎角越小。（3）载荷因数越高，迎角越大；载荷因数越低，迎角越小。通过探测实时迎角值的方法，最小机动速度巧妙的把上述环境变量代入了失速裕度的计算之中，弥补了“襟翼机动速度” 变量单一、冗余度过大的缺陷。优秀的飞机设计，能够带给人逻辑的美感。（三）最小机动速度的计算思路（1）利用“
4、翼型不变，临界迎角不变”这一特点，飞机制造商可以提前测得各种翼型的临界迎角作为性能计算的依据。（2）系统根据襟翼/缝翼、防冰系统和减速板的形态选择对应的失速临界迎角。（3）将“空速”、“实际迎角”和“失速临界迎角”三组数据进行比对，系统就可以获得当前形态和空速下飞机距离失速的裕度。琥珀色区顶端：全机动能力、1.3G 或 40 度坡度（ 25 度坡度和 15 度裕度）。琥珀色区中间：足够的机动能力或 30 度坡度（15 度坡度和 15 度裕度）。琥珀色区底部：对应当前 G 载荷开始抖杆的速度。其中琥珀色速度带的顶端，指示了飞机全机动能力所需的最小速度。这个速度就被称为飞机的“最小机动速度”。需要
5、注意，最小机动速度已经是按照“1.3g 至失速抖杆 ”计算的速度，所以不受当前飞机 g 值变化的影响。“下琥珀色区”的底端指示当前 g 值的失速抖杆速度，会随着实际的载荷因数而变化。（四）影响翼型的一些非常规变量如果机翼翼型改变，则失速临界迎角也发生变化。最常见的翼型改变是襟翼的收放。襟翼位置改变后，系统会重新选择对应的失速临界迎角。此外，还有一些特殊的翼型改变无法进行量化的计算和评估。系统只能按照最恶劣的情况放大冗余度。遇到这些情况，最小机动速度会有不同程度的提高。我们应当明确，这种改变是失速逻辑的切换，即系统选用了更小的“临界迎角” 参与计算。所以当遇到下述情况时，即使机组确认是假信号，也
6、要适当增加空速。因为系统会更早的触发失速抖杆警告。（1）前缘襟翼过渡当飞机的前缘襟翼/缝翼不在指令的位置时，“前缘襟翼过渡灯”亮。此时机翼的翼型与正常形态不符。翼型曲度可能更大（例如襟翼 5，前缘缝翼全放出），翼型曲度也有可能更小（例如某些前缘装置未放出）。B737NG飞机每一侧机翼装有 2 块前缘襟翼，3 块前缘缝翼。仅仅针对前缘襟翼过渡，不考虑后缘襟翼故障的可能，我们来做两道计算题。第一题，不考虑前缘装置卡阻在过渡位置的情况下：每块前缘襟翼有 2 个位置（收上、伸出）。每块前缘缝翼有 3 个位置（收上、伸出、全伸出）。“前缘襟翼过渡”可能的翼型组合应当有：2*2*3*3*3*3 = 324
7、 种形态第二题，考虑前缘装置卡阻在过渡位置的情况：每块前缘襟翼有 3 个位置（收上、过渡、伸出）。每块前缘缝翼有 5 个位置（收上、过渡、伸出、过渡、全伸出）。“前缘襟翼过渡”可能的翼型组合应当有：3*3*5*5*5*5 = 5625 种形态能否在飞机设计阶段针对每种故障翼型都测试失速临界迎角？出这种馊主意的人一定是空客公司派驻波音的“内鬼”，任务是逼疯全体波音性能工程师。所以在前缘襟翼过渡时，失速裕度的计算只能向“性能最差的 ”一侧靠拢以求万全。作为验证，笔者选取了襟翼 5 正常形态和两种故障形态进行比较（下图）。（a.）左侧速度带后缘襟翼 5、前缘襟翼伸出位，前缘缝翼伸出位。这是襟翼 5
8、的正常形态（b.）中间速度带后缘襟翼 5、前缘襟翼收上位，前缘缝翼收上位。这是前缘装置全部卡阻的形态。（c.）右侧速度带后缘襟翼 5、前缘襟翼伸出位，前缘缝翼全伸出位。这是前后缘装置不匹配的形态。我们可以看到，两种故障形态下的最小机动速度是完全相同的。不论实际形态如何，只要“前缘襟翼过渡灯”亮，最小机动速度即增加固定的幅度。这也证明波音公司没有针对每一种故障的翼型测试失速临界迎角。“正常情况下，目标速度始终等于或大于最小机动速度（琥珀色速度带顶部）。在非正常情况下，目标速度可能低于最小机动速度。”B737 机组训练手册（2）积冰条件积冰会改变翼型的曲度并且破坏机翼表面光洁度，破坏机翼升力的同时
9、还会增大阻力。“发动机整流罩防冰”接通后，系统认为飞机进入积冰环境。失速逻辑被提高的同时，最小机动速度也提高。发动机整流罩防冰关闭后，失速逻辑和最小机动速度即恢复正常。“机翼防冰”接通后的失速逻辑与“发动机防冰”有所不同。因为B737 只提供对三个内侧前缘缝翼的气热防冰。在机翼前缘融化的冰水，被气流吹至机翼中后段可能重新结冰。这会严重破坏机翼翼型，且无法消除。所以飞行中只要曾经接通过“机翼防冰”，不论后续飞行防冰是开或关，失速逻辑将一直保持在“结冰”逻辑下。“在空中，机翼防冰系统可作为除冰设施或防冰设施。使用该系统的主要方法用作除冰器，即接通机翼防冰之前先允许积冰。采用本程序可提供最光洁的机翼
10、表面，并使重新结冰的可能性最小，而且推力和燃油的损耗最低。”-B737NG使用手册（3）使用飞行扰流板B737NG飞机每侧机翼的上表面都装有 4 块飞行扰流板。当飞行扰流板打开时机翼翼型被破坏，从而达到增加阻力、减小升力的目的。由此可见，飞行扰流板对机翼翼型有很大的影响。在空中打开飞行扰流板，最小机动速度会有较大幅度的提高。通常情况下，即使打开飞行扰流板“最小机动速度” 也不会超过“襟翼机动速度”。但是有一种情况例外，轻重量+ 襟翼 5。下图是在真实航班中拍摄的。左侧为飞行扰流板打开，右侧为飞行扰流板收回。飞行扰流板收回时的速度带，最小机动速度 142 节，襟翼机动速度 160 节。飞行扰流板
11、打开后的速度带，最小机动速度 165 节，襟翼机动速度 160 节。上图是笔者在有准备的情况下拍摄的。打开飞行扰流板之前，笔者有意的增加了 10 节空速。如果机组在襟翼 5 先减速至 160 节，后打开飞行扰流板。那么飞机将小于最小机动速度飞行。在襟翼 5 形态下机组应当谨慎使用飞行扰流板。机组可以选择增速而后打开飞行扰流板，也可以放出起落架代替飞行扰流板。但是笔者不推荐使用飞行扰流板的中间位置。“把减速板放在下卡位和飞行位之间可能产生快速的横滚率，所以正常情况下要避免。”“襟翼放出时尽量避免使用减速板。襟翼大于等于 15 时减速板应收起。如果襟翼放出情况下需要放减速板，进近过程中应避免大的下
12、降率。到达 1000 英尺AGL 之前要收回减速板。”B737 机组训练手册（五）迎角、仰角和飞行轨迹矢量前文中我们大量的使用“迎角”这一概念。应当注意“迎角” 、“仰角” 是不同的概念。三者既相关，又有区别。迎角（angel of attack/AOA），是指翼弦相对于气流来向的夹角。仰角（pitch），是指飞机纵轴相对于水平面的夹角。飞行轨迹适量（Flight Path Vector/FPV）,显示相对于地平线的飞行轨迹角。仰角和FPV数值都会在地平仪中显示。迎角数据会作为大气数据的一部分传递给ADIRUS，但没有直接显示。这部分内容笔者计划另起一篇介绍。这里仅以爬升为例进行一个简短的说明
13、。假设飞机在完全静止的空气中飞行，假设不考虑机翼安装角，在飞机爬升过程中仰角、迎角和FPV三者间的关系如下图所示。（六）襟翼机动速度和最小机动速度的关系“名侦探柯南”有一句口头禅“真相永远只有一个”。但是很多时候。科学对真相的认知就像盲人摸象。横着摸、竖着摸、斜着摸，转圈摸通过多角度的探索和分析无限接近真相。襟翼机动速度依照重量进行计算，冗余度大，数值固定。作为目标速度使用，襟翼机动速度操作简便，不需要频繁监控。最小机动速度依照迎角和速度进行计算，变量覆盖广泛，且能够实时波动，所以更适合作为机组监控机动裕度变化的依据。襟翼机动速度是“算”出来的。最小机动速度是“测”出来的。对于同样一个问题提供
14、两种不同的计算方法，两种不同的视角，让我们对机动裕度的掌握更全面、也更可靠。由于冗余度的问题，襟翼机动速度通常小于最小机动速度，但也并非绝对如此。我们不能因此就断言哪个更先进，哪个更准确，哪个更可靠。最后笔者借用一句古诗来描述二者的关系。“横看成岭侧成峰，远近高低各不同。”本文写的很艰难，前后四易其稿。这个月我晚上睡觉梦到最多的就是地平仪上这些玩意儿了。我有预感，这一定是我写过最有争议的文章。本文的出发点是利用两种机动速度的计算流程把所有知识点串起来，让飞行员了解哪些因素会影响机动裕度。可惜受限于个人水平，很多具体的计算流程和条件不是我这种小飞能够接触到的。文中掺杂了太多的推测内容，不能不说是一项遗憾，日后有机会弥补。既然乍起胆子开这个公众号，我就准备好了把自己所有的专业知识放在火上烤一遍。就像无间道里说的，“出来混，总要还的”。如果各位发现文中存在错误或漏洞，还望不吝赐教。如果赞同文中观点，希望大家尽量帮忙转发一下。人多力量大，多一个人看到就一个人把关。欢迎大家参与讨论和投稿。大家可以点击文章标题下面蓝色的“ 艺不压身”四个字，或者扫描下面二维码关注小号。
