這本書的來歷很有意思。一開始是看《他們創(chuàng)造了美國》里說到泛美航空公司創(chuàng)始人特里普時,非常震撼,其中提到了特里普與波音的對賭,結(jié)果是波音747的傳奇誕生。
接著就看波音747的建造史——總設(shè)計師薩特的自傳體回憶(之前都有隨筆推介,超大型工程項目管理的典范),薩特談到了斯圖爾特這本名著。
2019年某天在立交橋下的舊書攤里,發(fā)現(xiàn)了這本沖上云霄,看樣子是正版,老頭非要200元,嚇了我一跳。
因為書的定價是69元,而且也不是什么很知名的書,更不是什么珍版,雖然是2014年一版一印,但畢竟是2014年了??!
于是開始翻查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)老頭說的是對的——這本書幾乎絕版了,網(wǎng)上舊書售價均不低于300元。所以就買下了。
買的時候,腦子里回想起初中時,第一次從圖書館里借到了科羅廖夫《火箭發(fā)動機》時緊張而開心的情境,記得當年看得如癡如醉,雖然大部分沒看明白。
本書分成兩部分,第一部分是詳細解說飛機架構(gòu)和部件,以及涉及飛行的各類功能設(shè)備,飛行的管理工作等,類似說明書模式;第二部分則是通過一次實際的從倫敦到波士頓的波音777飛行,將第一部分各架構(gòu)以及飛行管理工作進行了一次實操演示。
很有意思的編輯方式。
相信本系列三篇隨筆,能給大家一個好看又滿足好奇心還能增加知識的閱讀體驗,飛得多的話,還能親身檢驗這些知識點?!@本身就是個挺有意思的過程。
首先了解到的是,飛機的重量是維持飛行平衡的關(guān)鍵。飛機的重量主要包括空重,是指飛機自重+設(shè)備+機組人員及其行李的重量。
之后是業(yè)載,即空重+貨物+乘客+乘客行李,再是起飛重量,即業(yè)載+燃油重量。
載重不平衡會導致要么機頭過重,要么機尾過重,操縱面無法糾正——所謂操縱面就是通過改變平衡翼(就是機尾)的角度來實現(xiàn)平衡。
所以飛機的有效載荷都需要預(yù)先精確計劃,大部分行李,即托運行李都是裝在貨盤上,什么重量的行李裝在什么貨盤上,都有一個安排。
主要通過計算機系統(tǒng)記錄所有貨盤重量,然后在飛機貨倉里預(yù)先安排位置,通過升降機把相應(yīng)的貨物放到貨倉內(nèi)相應(yīng)的位置上。
乘客的重量和位置分配,實際上在辦理登機手續(xù)時就已經(jīng)輸入系統(tǒng),這也是為什么我們并不能隨意挑選機艙內(nèi)任意位置的原因,也是為什么不能隨便換位置的原因。
當然,重量數(shù)據(jù)不一定是很精確的,畢竟大數(shù)據(jù)還沒到這個程度,可以讓任何一架航班知道你的精確體重。
這些數(shù)據(jù)被輸入系統(tǒng)之后,系統(tǒng)會計算出本次航班執(zhí)飛飛機的重心,并價差是否在控制范圍以內(nèi)——飛機的起飛操縱面不是固定不變的,是可以根據(jù)載荷分布不同變化的,當然,變化有一定的范圍幅度。
這些所有數(shù)據(jù),會發(fā)送給機長,機長收到數(shù)據(jù)之后,決定所需燃油的重量,系統(tǒng)再按照燃油比重換算成體積——升或者加侖,讓加油車給飛機加入定量的燃油。
2020年冬季,在東京成田機場看到的落日
飛行過程中,燃油會越來越少,所以,重心也會隨之發(fā)生變化,因此整個飛行過程中,飛機的控制系統(tǒng)也在不停地計算重心移動,給機長提示如何變化操縱面保持機體平衡。
一般而言,會先使用機腹油箱(中央油箱)里的燃油,然后使用機翼兩側(cè)油箱里的燃油。
一般認為,機翼油箱中的油還有加重機翼分量,以便在起飛時穩(wěn)定操作面的作用(類似船舶的壓艙物)。這個操縱面的變化也是飛機控制系統(tǒng)自動控制的,機頭過重,液壓機械就會移動水平尾翼,讓尾部受壓,抬升機頭。這個過程就叫做配平。
第二,我們看到的機翼下那兩個或四個跟獨木舟一樣的玩意,不是油箱,是整流罩,整流罩其實就是襟翼的軌道和傳動裝置。
所謂襟翼,就是咱們看到飛機主機翼偏后部那些一片片的板子,屬于機翼的一部分。
這些板子在起飛時會伸出來,降落的時候也伸出來,如果你夠細心的話,會發(fā)現(xiàn)降落的時候伸出來的程度最大,而且向下的角度也最大。
襟翼其實就是增大機翼的受力面,從而起到增加或減少升力和阻力的作用。
比如,起飛時要增大升力,伸出襟翼,但向下的角度一般為5度或15度,機翼面積可以增加20%,升力可增加80%。
降落的時候,要降低速度,伸出襟翼,向下角度一般為20度或30度,這樣升力下降,阻力提升,飛機的高度和速度都一并降低。
起飛的距離,一般大型飛機需要3500米左右,首都機場幾個跑道都在3800米以上,起飛速度一般是在300公里小時左右。
第三是失速的原理。失速其實就是因為速度過低,導致流過機翼面的氣流減少,從而使飛機失去升力下墜。
有一種情況,就是飛機速度不夠快時,為了獲得更多的升力,飛行員可以把機頭提起來,讓更多機翼受力來獲得更大的升力。
但這種情況還是有一個底限速度要求的,這個底限速度,其實就是失速的速度。
解決失速的方法也很簡單,一般就是利用下墜的速度,讓機頭向下俯沖,讓重力變成拉力,使飛機速度加快,從而重新使機翼獲得升力。
我想起了小時候玩紙飛機的一個經(jīng)驗——從高處飛紙飛機,如果不給一個初速度,也就是沒有速度,讓紙飛機失速,紙飛機一般首先會下墜,墜到一定程度后,因為有了速度,重新使機翼獲得升力,紙飛機就會突然進入一個仰角姿態(tài),紙飛機機頭向上,一旦向上,又因為速度下降失速,又再次下墜——這樣一個循環(huán)往復。
其實這個過程就很好地解釋了什么是失速,以及如何解決失速。
因此,現(xiàn)在飛機控制系統(tǒng)有一個應(yīng)急應(yīng)用,那就是一旦檢測到失速,系統(tǒng)可以自動推桿迫使飛機機頭向下俯沖,再獲得升力后,再自動拉桿,迫使飛機改為水平飛行狀態(tài)。
——這個系統(tǒng)就是被認為造成最近那次空難的罪魁——大家猜測正是因為系統(tǒng)故障認為飛機失速,因此一次次地讓飛機俯沖,不受飛行員控制,從而導致飛機墜地。
第四,機翼上的幾個組成部分的功能——以從舷窗看出去的視角為例,主機翼就是看到的機翼的前部。
機翼的后方,可以看到都是由一些小板塊組成,貼著主機翼的那幾塊小板,就是離我們較遠,又沒有到翼尖的那幾塊小板,通常有5-7塊,那是擾流板,用來減速的。
可以看到,一般在準備降落時,那個板會抬起來,使氣流壓在機翼上,從而達到降低機頭位置的效果。
落地的瞬間,也可以看到那幾塊板子完全抬起,就是讓氣流壓住機翼,確保飛機平穩(wěn)滑行并降速。
擾流板的再往后就是所謂的襟翼,一般是收起來的,起飛和降落時才伸出來,并會形成一定的角度,那是用來增加或降低機翼升力的。
翼尖的后部是一塊細長的板子,包括離舷窗最近的最寬部與主機翼相連處的后部,也就是擾流板再靠我們近一點的地方,有一塊很明顯的正方形的板子。
這個板子與翼尖后的細長板子一起叫副翼,主要作用是在空中滾動轉(zhuǎn)彎用的。
副翼一旦抬起,那么這邊的機翼就受壓下沉,另一邊的機翼的相應(yīng)位置副翼會向下壓,以獲得升力,促使另一邊機翼上抬,這樣飛行的姿態(tài)就變成了朝一邊傾斜。
所以,飛機的轉(zhuǎn)彎,其實一共有三處機翼的變化。以向左轉(zhuǎn)彎為例,首先是主機翼的兩邊,左邊機翼的副翼上抬,右邊機翼的副翼下沉,使飛機姿態(tài)變成向左傾斜;其次是垂直尾翼上的方向舵,向左偏,使氣流壓迫尾翼的左邊,讓機尾向右移動,促使飛機開始左轉(zhuǎn)。
之前我一直以為飛機轉(zhuǎn)彎就是尾翼方向舵即可,現(xiàn)在才知道還需要副翼的配合。
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