为什么失速速度越大越易失速?

如题所述

失速基本上就是流经机翼的气流,不足以产生足够的升力保持飞机受控飞行,导致飞机失控下坠。
从升力的公式可知,升力与空气密度成正比,当飞机飞得越高,空气密度越低,飞机要飞得更快才能维持足够的升力,换句话说,失速速度将会提高。但另一方面,飞机的速度也是有上限的(一般的民航机,速度上限也就是在马赫0.9至1之间),因为对大多数亚音速飞机来说,当速度达到某个程度,令流过机翼上方的气流达到音速,就会因为音障甚至音爆的影响,令气流无法稳定地留在机翼上方,这一样会导致升力丧失而导致飞机下坠。还有,音障与音爆也会增加飞机承受的气动压力,可以损害机体结构,严重者甚至会散架。于是,飞机飞得越高,失速速度越高,与速度上限的差距越小,速度控制就会变得越难(也就是“越容易失速”),最终会达到“快几公里就会超速,慢几公里就会失速”的困境(就好像@Keke 所说的洛克希德U-2侦察机所遇到的情形)。这个高度就是“飞行高度上限”(Service Ceiling,可以理解为一块无形的天花板),西方人更会形象地称为“棺材角”(Coffin Corner)。当然,U-2飞的高度达到七、八万英尺,但民航机的上限就低得多,例如波音777,高度上限就只有43,100英尺(13,137米)。

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第1个回答  2017-12-11

一架飞机设计的巡航高度最大飞行速度。比如说500km/h吧。它的失速速度设为X,假如失速速度X为490km/h,那么也就是说这架飞机在这个高度飞行时允许的飞行速度区间(一般称为飞行包线)只有490~500km/h这10km之间,这意味着这架飞机很不好飞,飞慢一点就失速一头往地面栽下去,飞快一点超过500km/h了,那么机体可能承受不了这么大的速度,直接空中被空气阻力拉解体了。
如果说失速速度只有250km/h呢?那就意味着这架飞机的飞行包线很宽,飞行员的操作压力小,飞行时速可以在250-500之间任意调节,飞得慢一点不用担心一下子就触碰到失速速度这个红线。

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第2个回答  2017-12-11

升力是如何产生的呢?简单的来说,由于伯努利原理,速度大压强小。升力来源于机翼上下表面气流的速度差导致的气压差。飞机的升力绝大部分是由机翼产生,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑。那么飞机为什么会失速呢?对于某一时刻我们可以认为飞机的重量是不变的,即若想保持飞机的平飞状态,需要的升力是不变的。
根据上面的公式,平飞状态下,随着速度的减小,要想提供相同的升力,ρ—空气密度、S—机翼面积是不可改变的(这里不考虑缝翼与襟翼),我们只能增大升力系数。一般来说,随着迎角的增大,CL不断增大,到临界迎角时CL打到最大值,再增大迎角CL便会下降,飞机面临失速状态了。对于相同重量的飞机,他的失速速度越大,说明它临界迎角下的CL越小,机翼的气动特性就越差(就民用飞机而言),飞机就更容易失速。以下为补充内容:
失速的本质是迎角增大,机翼表面的发生的附面层分离。当失速时,飞机会产生失控的俯冲颠簸运动,发动机发生振动,驾驶员感到操纵异常。在攻角不太大时,机翼的举力系数CL随迎角的增大而直线增大。这时,机翼上边界层基本没有分离。但当攻角大到一定程度后,机翼的上翼面出现较大的分离区。民航飞机使用的主要是后掠翼,翼尖处的升力系数最大。产生升力时,机翼表面存在逆压梯度。且由于翼尖效应和翼根效应,机翼表面存在由翼根指向翼尖的展向压力剃度。这使得翼尖处的附面层更厚,比其他位置更先发生附面层分离。