这本书的来历很有意思。一开始是看《他们创造了美国》里说到泛美航空公司创始人特里普时,非常震撼,其中提到了特里普与波音的对赌,结果是波音747的传奇诞生。
接着就看波音747的建造史——总设计师萨特的自传体回忆(之前都有随笔推介,超大型工程项目管理的典范),萨特谈到了斯图尔特这本名著。
2019年某天在立交桥下的旧书摊里,发现了这本冲上云霄,看样子是正版,老头非要200元,吓了我一跳。
因为书的定价是69元,而且也不是什么很知名的书,更不是什么珍版,虽然是2014年一版一印,但毕竟是2014年了啊!
于是开始翻查,结果发现老头说的是对的——这本书几乎绝版了,网上旧书售价均不低于300元。所以就买下了。
买的时候,脑子里回想起初中时,第一次从图书馆里借到了科罗廖夫《火箭发动机》时紧张而开心的情境,记得当年看得如痴如醉,虽然大部分没看明白。
本书分成两部分,第一部分是详细解说飞机架构和部件,以及涉及飞行的各类功能设备,飞行的管理工作等,类似说明书模式;第二部分则是通过一次实际的从伦敦到波士顿的波音777飞行,将第一部分各架构以及飞行管理工作进行了一次实操演示。
很有意思的编辑方式。
相信本系列三篇随笔,能给大家一个好看又满足好奇心还能增加知识的阅读体验,飞得多的话,还能亲身检验这些知识点。——这本身就是个挺有意思的过程。
首先了解到的是,飞机的重量是维持飞行平衡的关键。飞机的重量主要包括空重,是指飞机自重+设备+机组人员及其行李的重量。
之后是业载,即空重+货物+乘客+乘客行李,再是起飞重量,即业载+燃油重量。
载重不平衡会导致要么机头过重,要么机尾过重,操纵面无法纠正——所谓操纵面就是通过改变平衡翼(就是机尾)的角度来实现平衡。
所以飞机的有效载荷都需要预先精确计划,大部分行李,即托运行李都是装在货盘上,什么重量的行李装在什么货盘上,都有一个安排。
主要通过计算机系统记录所有货盘重量,然后在飞机货仓里预先安排位置,通过升降机把相应的货物放到货仓内相应的位置上。
乘客的重量和位置分配,实际上在办理登机手续时就已经输入系统,这也是为什么我们并不能随意挑选机舱内任意位置的原因,也是为什么不能随便换位置的原因。
当然,重量数据不一定是很精确的,毕竟大数据还没到这个程度,可以让任何一架航班知道你的精确体重。
这些数据被输入系统之后,系统会计算出本次航班执飞飞机的重心,并价差是否在控制范围以内——飞机的起飞操纵面不是固定不变的,是可以根据载荷分布不同变化的,当然,变化有一定的范围幅度。
这些所有数据,会发送给机长,机长收到数据之后,决定所需燃油的重量,系统再按照燃油比重换算成体积——升或者加仑,让加油车给飞机加入定量的燃油。
2020年冬季,在东京成田机场看到的落日
飞行过程中,燃油会越来越少,所以,重心也会随之发生变化,因此整个飞行过程中,飞机的控制系统也在不停地计算重心移动,给机长提示如何变化操纵面保持机体平衡。
一般而言,会先使用机腹油箱(中央油箱)里的燃油,然后使用机翼两侧油箱里的燃油。
一般认为,机翼油箱中的油还有加重机翼分量,以便在起飞时稳定操作面的作用(类似船舶的压舱物)。这个操纵面的变化也是飞机控制系统自动控制的,机头过重,液压机械就会移动水平尾翼,让尾部受压,抬升机头。这个过程就叫做配平。
第二,我们看到的机翼下那两个或四个跟独木舟一样的玩意,不是油箱,是整流罩,整流罩其实就是襟翼的轨道和传动装置。
所谓襟翼,就是咱们看到飞机主机翼偏后部那些一片片的板子,属于机翼的一部分。
这些板子在起飞时会伸出来,降落的时候也伸出来,如果你够细心的话,会发现降落的时候伸出来的程度最大,而且向下的角度也最大。
襟翼其实就是增大机翼的受力面,从而起到增加或减少升力和阻力的作用。
比如,起飞时要增大升力,伸出襟翼,但向下的角度一般为5度或15度,机翼面积可以增加20%,升力可增加80%。
降落的时候,要降低速度,伸出襟翼,向下角度一般为20度或30度,这样升力下降,阻力提升,飞机的高度和速度都一并降低。
起飞的距离,一般大型飞机需要3500米左右,首都机场几个跑道都在3800米以上,起飞速度一般是在300公里小时左右。
第三是失速的原理。失速其实就是因为速度过低,导致流过机翼面的气流减少,从而使飞机失去升力下坠。
有一种情况,就是飞机速度不够快时,为了获得更多的升力,飞行员可以把机头提起来,让更多机翼受力来获得更大的升力。
但这种情况还是有一个底限速度要求的,这个底限速度,其实就是失速的速度。
解决失速的方法也很简单,一般就是利用下坠的速度,让机头向下俯冲,让重力变成拉力,使飞机速度加快,从而重新使机翼获得升力。
我想起了小时候玩纸飞机的一个经验——从高处飞纸飞机,如果不给一个初速度,也就是没有速度,让纸飞机失速,纸飞机一般首先会下坠,坠到一定程度后,因为有了速度,重新使机翼获得升力,纸飞机就会突然进入一个仰角姿态,纸飞机机头向上,一旦向上,又因为速度下降失速,又再次下坠——这样一个循环往复。
其实这个过程就很好地解释了什么是失速,以及如何解决失速。
因此,现在飞机控制系统有一个应急应用,那就是一旦检测到失速,系统可以自动推杆迫使飞机机头向下俯冲,再获得升力后,再自动拉杆,迫使飞机改为水平飞行状态。
——这个系统就是被认为造成最近那次空难的罪魁——大家猜测正是因为系统故障认为飞机失速,因此一次次地让飞机俯冲,不受飞行员控制,从而导致飞机坠地。
第四,机翼上的几个组成部分的功能——以从舷窗看出去的视角为例,主机翼就是看到的机翼的前部。
机翼的后方,可以看到都是由一些小板块组成,贴着主机翼的那几块小板,就是离我们较远,又没有到翼尖的那几块小板,通常有5-7块,那是扰流板,用来减速的。
可以看到,一般在准备降落时,那个板会抬起来,使气流压在机翼上,从而达到降低机头位置的效果。
落地的瞬间,也可以看到那几块板子完全抬起,就是让气流压住机翼,确保飞机平稳滑行并降速。
扰流板的再往后就是所谓的襟翼,一般是收起来的,起飞和降落时才伸出来,并会形成一定的角度,那是用来增加或降低机翼升力的。
翼尖的后部是一块细长的板子,包括离舷窗最近的最宽部与主机翼相连处的后部,也就是扰流板再靠我们近一点的地方,有一块很明显的正方形的板子。
这个板子与翼尖后的细长板子一起叫副翼,主要作用是在空中滚动转弯用的。
副翼一旦抬起,那么这边的机翼就受压下沉,另一边的机翼的相应位置副翼会向下压,以获得升力,促使另一边机翼上抬,这样飞行的姿态就变成了朝一边倾斜。
所以,飞机的转弯,其实一共有三处机翼的变化。以向左转弯为例,首先是主机翼的两边,左边机翼的副翼上抬,右边机翼的副翼下沉,使飞机姿态变成向左倾斜;其次是垂直尾翼上的方向舵,向左偏,使气流压迫尾翼的左边,让机尾向右移动,促使飞机开始左转。
之前我一直以为飞机转弯就是尾翼方向舵即可,现在才知道还需要副翼的配合。
书虫小记