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轻型运动飞机的飞行仪表/组合仪表简介和飞机的起飞流程
2020-04-11 22:16:58 1991
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    飞机仪表

    飞机两个座位上各有一套操作系统,每个人各有一套刹车装置。
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    <刹车转向踏板和操纵杆> 
    FAR要求在飞行中驾驶员必须系上安全带背带。然后调整座位和刹车位置,使得双脚可以直接将两个刹车同时踩到底。

    Sports cruiser有两种不同的操纵台,老式的依靠传统的皮托管和惯性导航系统显示,随着技术的推进,新式的飞机基本上都用传感器和液晶屏代替了老式的仪表。但是基于介绍基本的原理,我们还是从老式的仪表作为一个引子。
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    <六大仪表> 
    红色框里是飞行最基本的六大仪表。主要分成两类:皮托管仪表和惯性导航设备。

    皮托管仪表
    1. 空速表(Air Speed Indicator) 

    第一排左起第一个设备是空速表。这个设备通过测量伸出机身的空速管处的总压与静压的压差,间接测出空速,也就是飞机在空气中的相对运动速度。仪表盘上的数字单位是Knots (nm/h,海里每小时、节) 。

    外圈绿色的范围是飞机正常的巡航速度范围,高于这个速度,进入黄色告警区域或超过红色危险区域,飞机就有损坏和解体的危险。如果收起襟翼时,75节是飞机最小的巡航速度,低于这个速度飞机就会失速。

    右侧67-120节白色的区域代表飞机打开襟翼时的安全飞行速度,飞机伸出襟翼(大家在坐民航飞机起飞降落时很容易在机翼后端观察到),增大了机翼的面积,降低了失速速度,使得飞机能在较小的速度下起飞和降落。

    如果飞机展开襟翼,低于67节,就有可能失速;如果大于120节,飞机襟翼就有被破坏的危险。  
    2. 气压高度表(Altimeter) 

    左数第三个表是气压高度表。顾名思义,这个仪表显示飞机的气压高度。仪表有三根指针,分别表示数字的万、千、百读数,这里单位是英尺。高度表右侧有一个小窗,里面数字29.9叫做高度表拨正值。

    主要的作用就是在不同的大气条件下,把相应的海平面气压修正到标准大气条件下。这样,飞机在机场地面时,高度表应当显示机场海拔高度(场高)。高度表拨正值应当按照由空中交通管制席位的要求或航图要求及时调整。如下图高度计显示当前高度为10,180英尺。

    3. 升降速度表(Vertical speed indicator) 

    第二排最右侧是升降速度表。这个设备就是显示爬升或者下降率,通过检测气压高度表变化的情况给出指示数字,单位:百英尺每分钟

    惯性导航设备
    1. 姿态显示(ADI:Attitude Indicator) 

    第一排中间的仪表是姿态显示仪。这个仪表是整个飞机中最生死攸关的设备,它的作用是指示飞机目前的姿态,爬升还是下降,平飞还是倾斜,正飞还是倒飞等等。

    仪表上部蓝色代表天空,下部黄色代表大地,之间的分界线叫做‘人工地平(Artificial Horizon)。

    飞机的姿态就通过中间代表飞机的标志相对于人工地平的位置体现。姿态仪是仪表飞行时的重要仪表,在能见度差的飞行天气中,失去或不相信姿态仪,飞行员极易进入空间迷失。大型飞机中,ADI设备往往有很多个备份。

    2. 航向指示(Heading Indicator) 

    第二排中间是航向指示仪。这是一个典型的惯导设备,指示飞机目前的航向。在飞行中,方向的表示是从正北方向起按照北-东-南-西-北的顺序从0度量到360度。

    这种方位指示和天文学中地平坐标系方位角的度量方式完全相同。更形象一点说,如果从上往下看地图,上北下南,左西右东,那么就是顺时针从0度量到360度。

    航空中有两种航向:真航向和磁航向,两者之间的夹角就是本地磁偏角。磁航向会用Magnetic或M标志,而我们的飞机中,航向计上有Vacuum标志,这是表示我们这个航向是从真空陀螺仪读出的,是地理真航向。一般航图上的航向数据都是磁航向,所以之间的差异需要做一定的心理准备。

    3. 侧滑仪(Turn coordinator) 

    第二排左一的指示器是侧滑仪。中间的小飞机向左(或右)倾表示飞机正在向左(或右)转弯。倾角越大表示转弯角速率越大。当小飞机的翼尖正好指向刻度“L”或“R”,表示飞机正进行“标准转弯”,此时飞机转弯稳定,易于控制。 

    在飞行中,当小球停在中央时,表示没有侧滑;小球偏左,表示有左侧滑,即飞行气流的方向来自左边;小球偏右,说明存在右侧滑。小球偏离中心越多,表示侧滑越严重,或是说侧滑角越大。

    由于没有数值刻度,所以不能具体指示侧滑角的数值,只能表示侧滑的程度。为了使飞行器无侧滑的飞行,只要保持小球在中心就可以了。

    以上六个仪表被称为基础六大仪表,
    随着科技的进步,
    现在电子设备渐渐取代了传统的机械式仪表。
    现在先进的液晶显示屏里面已经集成了六大仪表以及GPS包含的所有信息。 
    起飞流程
    <主开关/燃油/油气和阻风门/节流阀> 

    仔细检查这些开关,确认所有开关都处在关闭位置。在开关面板上,有三个主要的发动机控制器:主电源,燃油和左右油气混合按钮。首先将燃油按钮放到ON的位置,如果我们将这个按钮调节至OFF,管道里剩余的航油估计只能够我们将飞机滑行道跑道口,当飞机离地时,发动机可能就会因为缺油而停止工作。

    接下来我们将阻风门向后拉到底。将节流阀放置在IDLE (怠速) 位置,这是发动机启动所需要的油门量。发动机启动打开的油门量不能超过此值有很多原因。首先,如果发动机是凉的,我们需要以较低的转速启动,使发动机升温以及润滑油在发动机内循环流动。

    如果以很高的转速启动,可能使发动机损坏。这和汽车发动时的热车是一个道理。其次,如果刹车位置不正确,或者刹车有其他问题,飞机会失控并在停机坪上快速的前进。

    所以如果启动发动机时节流阀开启IDLE,即使松开刹车,飞机也会在原地,或者以很慢的速度移动,这样驾驶员就有充分的时间发现问题并关闭发动机。
    <油压表/转速表等> 

    现在,将主电源按钮设置到开启位置为飞机的供电系统供电,以激活启动机。

    打开驾驶舱高喊:CLEAR!使得飞机附近的人都能意识到我将要启动发动机,稍后观察飞机四周,确定飞机附近没有人。

    接下来转动点火开关到START (启动) 位置,在发动机启动的同时松开钥匙,这和我们启动汽车的过程一样。把点火开关转动到Both位置。机身一阵震动,螺旋桨就开始转动了。我们慢慢的将节流阀慢慢的从IDLE位置向前移动。

    这时,观察驾驶室右侧的发动机转速表,保持发动机的转速在2000rpm 左右。2000rpm的转速足够使发动机带动发电机给电瓶供电和为飞机提供持续的电力。这时注意观察右侧的油压表,指针应该在半分钟内稳定在绿色的区域。如果指针依旧在红色区域,立即关闭发动机进行检修,避免无油运行损伤发动机。 
    如果一切正常,我们终于可以离开停机位滑行了。检查襟翼按钮,确认所有襟翼都是收起状态。
    <刹车转向踏板和襟翼> 
    两脚轻抬刹车,飞机渐渐的加速离开停机位,左右轻踩刹车的底部,使得飞机在滑行道上按照标线前进。这个时候,我们需要使用无线电联络塔台,保证他们知道我们打算起飞和等待后续命令。
    <无线电> 
    打开radio stack(无线电接收机),在任意的COMM窗口中调节ATIS frequency (通播),你可以设定4个频率,同时听2个,然后只和其中1个对话。ATIS提供机场和天气信息,所用跑道,高度设定,天气情况,可见度等等。航空使用甚高频(Very high frequency,常用缩写:VHF)无线电通讯,是指频带由30MHz到300MHz的无线电电波。 
    有的飞机还配备有应答机。应答机(Transponder,简称TP),是一部能在收到无线电询问信号时自动做出回应的电子设备。

    在航空领域中,应答机主要作为辅助航空交通管制和机上的空中防撞系统(TCAS)使用。应答机是由英国空军和美国陆军航空队于第二次世界大战中开发的雷达敌我识别系统中演化而来。

    20世纪50年代航空界开始使用二次雷达配合应答机进行通用航空和商用航空的航空管制。应答机由四位数字可以调节,通过分配应答机代号,航空管制员可以对飞行器进行区分。

    当应答机开启的时候,地面塔台可以自动的读到飞机的名称高度和速度。同时,特殊的四位代号还有应急的功能。比如7500是劫机,7600是通讯故障,7700是飞机故障。这样即使在飞机无线电故障无法和地面交流的情况下,飞机的状态也能被地面清楚的知道。  
    在征得塔台同意滑行的指示后,收听ATIS 频率(Automatic Terminal Information Service),这是塔台的录音广播,一遍遍的提供目前飞机和机场的信息,包括天气,高度修正值,大气压力修正值和最新的飞行条件能见度等。根据这些信息修正我们的皮托管仪表。 
    然后对照检查单,按照要求一步步的再对仪表和操纵杆进行确认。这么做很重要,因为飞行员的一生可能会经历很多的机型,每个机型都不一样,检查单的内容也会不一样。所以养成每次起飞前对照检查点做检查的习惯,使得安全飞行成为常态,这样可以影响到一个飞行员的职业生涯的成败。

     接下来我们前后左右的移动操纵杆,看是不是每个方向阻尼都合适,同时看看机翼面和尾翼是不是随着操纵杆的移动在上下左右运动。很多恶性事故都是因为飞行员忘记对控制杆解锁造成和没有按照检查单检查造成的。

    控制杆通过机械装置连接机翼和尾翼,所以我们得大幅度的前后左右移动控制杆看确认每个连接都是正常工作的。

      接下来我们检查发动机的运行情况,双脚将刹车踩到底,推进油门(节流阀)到4000rpm,扳动点火开关,将其从BOTH位置调整到R位置。

    这样,两套点火线圈只有右侧线圈在工作,同时我们观察发动机转速降低了多少。在只有一个点火线圈工作的时候,气缸里面两个火花塞只有一个工作,这样发动机效率会下降,转速大约下降75 r/min。

    如果下降过快,就得赶紧维修,如果不下降,就说明开关有问题。这时我们再将旋钮调节至BOTH位置,再调价至L检查右边点火线圈。  


    塔台已经允许放行,我可以将飞机滑行道试车区域。我将节流阀握于右手掌心,这样能准确掌握好飞机滑行所需的功率,轻踩左右踏板使得飞机在标线上滑行,在有风力和高低不平的地面上滑行的时候,必须向后拉操纵杆,减轻前轮的重量。

    保持着人快步走那样的速度,  
    在滑行时,慢慢调节阻风门。控制气缸中油气混合的比例,使得飞机能在最经济的油量下平稳运转,前后调节阻风门,你会感觉到发动机会有异响,将阻风门调节到正常工作的范围,保持油气混合的设定。  

    滑行道的尽头是试车区域,试车区域是个360度的大转弯,这样可以方便飞行员观察正在起飞和着陆飞机的航线,环顾四周没有问题时,等待塔台命令,驶出试车区,进入跑道待命。  

    将飞机对准跑道的中心线,匀速的将油门推到全开的位置,调整左右踏板使得飞机保持在中心线滑行,差不多我们在跑道上滑行了800 feet后,空速表显示速度超过了50节,这时经过机翼的空气已经足以将飞机抬升。向后轻拉操纵杆,飞机前轮就缓缓的离地了。保持飞机的迎角,飞机就会逐渐上升。这时我们需要保持住这个迎角,准备离地爬升。  

    当飞机离开跑道时,由于螺旋桨转动力矩的影响,机头会稍微向左偏转,我们称之为P-效应。我们应该使用方向舵来克服向左的偏转,切忌使用向右倾斜。

    飞机通常有一个最佳爬升速率,通常是75节。这个速度一般燃油最经济,也能保证最大的爬升速率,同时不会失速。当飞机爬升到离地面800-1000 ft时, 根据五边飞行法则,我们通常需要做一个90度的左转弯。

    做完转弯以后,我们便可以爬升离开机场区域飞到指定的湖区上空进行训练。到达2000 ft高度时,将飞机调整至水平。这时我们不能过分依赖于姿态显示仪,只能作为一个参考。我们应当以地平线作为参照,同时时不时瞄一下姿态显示仪,调整至平飞状态。  

    如果我在平飞状态时松开操纵杆,飞机有可能缓慢的上升或者下降。为了不至于持续的将操纵杆推到某一位置保持平飞,我们需要使用一个仪器叫配平(Trim)。飞行速度的变化、飞机重心的改变和气动外形的改变都会导致飞机力矩的不平衡,影响飞机的正常飞行。

    驾驶员操纵飞机会因长时间施加杆力而疲劳。配平的作用就在于消除不平衡力矩和稳态时的杆力。调节操纵杆上前后左右四个按钮,使得飞机在不在操纵杆上加力的情况下保持高度。  

    平飞后达到空速105节时,我们需要将油门减小到巡航功率位置。单位距离上消耗燃料最少的速度称为巡航速度。以这样的速度飞行最为节省燃油。


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