民航科普（二）——操纵舵面与外部灯光系统

    承接上一期讲述的发动机呢，这一期我想叙述一下关于飞机结构、飞机可操纵舵面以及飞机灯光系统，本期中很多图片来源于中国民航大学空中交通管理学院飞机系统与发动机课件，有讲述不对的地方还请大家不吝指出。

    从哪儿开始呢？从飞机的外部构型开始吧。一架飞行器的机身和机翼是极为关键的一部分，机身可以分为驾驶舱、客舱、货舱，主要作用就是用来装载，这里不做赘述。而机翼按照机翼类型可以分为以下三种：

    “平直翼”：常用于低速的飞行器

    “后掠翼”：常用于高速飞行的飞行器，当代民航大型客机主要采用此类型，后掠的主要作用是延缓激波的形成，减少激波阻力尝试获得更大速度。

    “三角翼”：该机翼用于超音速飞行的飞行器，在军机领域大家比较常见，而在民航领域，我们也有当时的“协和客机”。

    在单翼飞机中除了类型的分类，机翼还可以在位置上进行分类分为“上单翼”“下单翼”；“上反角”“下反角”并且一般成组合出先，上反角对应下单翼，这种机翼类型可以达到较快的飞行速度；下反角对应上单翼，这种机翼类型可以承载较大的重量，常作为运输机的翼型。

    讲完了基础结构我们来看看飞机的操纵舵面。

如图1.1所示，飞机的操纵舵面主要分布在尾翼与机翼上。按照介绍的层次来说，飞机分为主操纵系统和辅助操纵系统。对应的飞机的主操纵舵面即为“副翼”“升降舵”“方向舵”；辅助操纵系统的舵面为“襟翼”“缝翼”“安定面”接下来将是他们各自起舞的时刻。

“副翼”：副翼位于飞机机翼的远端，是用于控制飞机滚转的操纵舵面，主要原理与升力的产生一致均为伯努利原理。例如图1.2中，当方向杆向左压，右侧副翼向下偏转，左侧副翼向上偏转，让飞机产生一个滚转力矩从而向左转弯。大型飞机例如B-747-400也存在内侧副翼。

副翼反效：副翼反效指的是飞机在高速巡航阶段，当飞机超过了反效速度时高速的来流空气与驾驶操纵副翼的力矩相抵消从而无法进行偏转。

差动副翼：差动副翼指的是飞机在偏转中一侧的机翼将会受到更大的气动力。例如飞机向左侧翻转时，左侧的机翼将会受到更大的气动力，右侧的机翼的气动力小，不利于横滚的稳定性。因此差动副翼就是将横滚一侧的副翼偏转度数减小，调整气动力加大右侧升力，减小左侧升力。例如图1.2中的受力大小。

副翼失效：这一情况是相对比较特殊，并且由于现代民航的飞机基本装备了翼尖小翼，基本不会出现。该现象的原理是来流空气经过机翼远端的翼面时，流向向翼展方向流动，因此空气流场扩张，流速减缓，极易造成翼尖处的附面层分离，从而使得副翼上的气动力失效。而翼尖小翼的加装阻碍了气流的横向发展，阻止此类现象的发生，翼尖小翼详细的介绍可以期待后续“空气动力”的那一期。

“升降舵”：升降舵是飞机水平尾翼后侧的舵面，主要负责飞机的抬头低头除了在空中的抬头和低头之外，在起飞阶段的抬头是升力激增的关键也是由升降舵实现。升降舵的控制来自方向杆，向前压杆飞机低头，向后拉杆，飞机抬头，非常人性化（酷！）

“方向舵”：控制飞机的偏航力矩，在大侧风降落中，除了熟悉的蟹式进场之外，另一个显眼的就是飞机落地之后那貌似被登死的脚舵了吧。方向舵和刹车均式脚舵所控制，具体大家可以参考我发过的视频参考脚舵。值得注意的是方向舵不可在飞行中无故单独使用，会导致飞机与空气来流方向不一致，导致受力的瞬间变化，存在极大的飞行安全。

协调转弯：协调转弯式飞机转弯的完美形式。是副翼、升降舵与方向舵的共同配合所达到的。当飞机向一侧翻滚时，飞机的侧滑，升力不足重力掉高度，因此向侧横滚并且适当拉杆同时调整脚蹬，能实现飞机在同一高度层的无侧滑转弯。

“襟翼”襟翼作为增升增阻的“一把手”在飞机的起飞和进近着陆阶段使用，起飞必须放出襟翼，否则飞机的升力无法抵消重力根本无法获得起飞。起飞过程中通常采用小襟翼增加升力，进近阶段通常慢慢放襟翼增大阻力。但是在高空高速巡航阶段不允许放下襟翼，高速巡航的强大力矩将损伤飞机襟翼的结构。在现代民航客机上常用到的襟翼类型就为图上所显示的“开缝后退襟翼”也称作“富勒襟翼”它能更大程度上的增大飞机面积以增加升力系数，开缝所吹过的气流有助于吹平飞机翼面上的附面层，延缓失速迎角。（补充：迎角的概念为飞机的翼弦[前缘机翼到后缘机翼的连线]与来流空气的夹角。）

在图1.4中我们所看见的是飞机的后缘襟翼，顾名思义就是在飞机的远离来流的位置所放下的襟翼，那么所对应的就有前缘襟翼，著名前缘襟翼例如“克鲁格襟翼”可不是克苏鲁哈！！！大家请看图1.5.

正如图1.5所拍摄的，克鲁格是由机翼的下翼面展出，该设备的作用同样是增加飞机的弯度，使得焦点前移至克鲁格襟翼前端，使得气流更平滑的经过机翼表面，与后缘襟翼的功能相同，同样可以延缓失速迎角。

缝翼：前缘缝翼与襟翼有着相同的功能，都是作为增升装置并且延后飞机的失速迎角，当然不同点就是缝翼不存在他的后缘兄弟。缝翼的原理与之前所提及的“开缝后退襟翼”有异曲同工之妙。缝翼是机翼前缘打开的一个开口如图1.6，机翼前缘向前移动的一部分在飞行中可以让空气来流从下方吹过，这么做的好处是当飞机处于大迎角的时候，缝翼的打开让气流从更近的翼面吹过吹平飞机上的乱流，让飞机在大迎角的情况下附面层分离的情况不那么严重。襟翼与缝翼均是飞机很重要的增升装置，在飞机的进近起飞阶段起着相当重要的作用。

扰流板：扰流板是安装在飞机表面上可立起来的小叶片，他的目的是破坏机翼表面的气流使得飞机失去升力，大家可以类似的脑补为空中的“刹车”如图1.7所示，升起来的飞行扰流板把机翼翼面上的气流由层流改为了乱流，并且气流对于扰流板的作用力增加了飞机的阻力。所以在飞行的着陆阶段通常我们看见落地后机翼上的扰流板就会自动打开，其目的就是在于减少此时机翼所产生的升力，让飞机摁在地面上增大轮胎的摩擦，提高刹车效率；在进近阶段也有时会用到扰流板，当飞机采用高速下降的方式完成进近时，通常是打开扰流板作为配合的。

安定面：安定面分为水平安定面与垂直安定面，其定义是使得飞机在受到扰动的时候由恢复其原状态的能力。安定面分别安装在飞机的尾翼上并且在升降舵与方向舵的前端。他的很大一个作用是调节飞机的重心，让飞行员在操作的时候能更为方便，而控制他的仪器便是飞机推力杆边上的配平轮，并且通常有自动配平轮的功能。

着陆灯：着陆灯通常位于机翼的翼根位置，灯是用来进近着陆时照明前方的，功率相当巨大并且来流气团对其冷却，需要通常来说使用时间不能大于5分钟，但是照明能力却也是有保障。

航行灯：航行灯是在夜晚空中飞机之间相互能够提醒识别对方飞机的一种灯之一，只要开车就必须打开航行灯，闪耀规则即是图2.2中的左红右绿尾白，并且类似汽车在交通口会车时相同，在空中飞机也有一定的航行规则，以驾驶员的角度就是类似与红绿灯，若A机向着B机的绿色灯方向前行则为优先通过，反之红灯则对方通过，当然！！一切以服从管制员指令为要务！

防撞灯：同样灯与航行灯类似，是夜晚航行中互相识别的一种灯，并且开车之后必须打开。他分别在身的上下部分，向不同高度层的飞行器发去信号。还有一种灯称作频闪灯在此一致介绍，与防撞灯的安装位置是类似的，但是不同的是闪烁的灯管颜色是白色，在天气大雾等能见度低的情况下使用

航徽灯：这个灯的飞行作用完全没有，但是它展示的是一家航空公司的logo，通常安装在飞机的垂直尾翼上，照射在尾翼上的公司logo，用于彰显飞机所属航司。

以上便是我对于控制舵面与飞机外部灯光系统的基本介绍，也是作为在的学生所学内容有限，内容可能讲的很浅薄，望谅解。