Transcript 起飛、降落
六、飛機起飛、降落程序與航路 六、飛機起飛、降落程序與航路 1 6.1 起飛程序 1. 如上圖，飛機在跑道上靜止狀態逐漸加速到起飛 速度 VTO。 六、飛機起飛、降落程序與航路 2 6.1 起飛程序(續) 2. 到達起飛速度時，飛行員拉動控制桿向後以使 升降舵向上，水平尾翼因此產生向下的升力。 此向下的升力使飛機繞著主輪旋轉一個角度， 稱為「起飛攻角」，此時飛機鼻輪離開地面。 3. 此時飛機升力已增加到足以使主輪離開地面， 也就是整架飛機在此時已經離開地面。鼻輪離 地至主輪離地約3秒鐘。 4. 飛機離開地面瞬間，飛行速度仍然與跑道平行。 此時因升力略大於飛機重量，故能使速度向上 轉彎至一爬升角θCL。 5. 飛機速度與跑道呈一爬升角θCL，因此飛機漸漸 離開地面，當飛機離開地面高度達到50呎時， 算是起飛成功。 六、飛機起飛、降落程序與航路 3 6.1 起飛程序(續) • 多引擎飛機在由靜止加速到起飛速度的過程中，有 一個速度稱作V1。在速度達到V1以前，若有一個引 擎故障，應放棄起飛，因此時煞車距離比繼續起飛 所需跑道短。 • 但在速度大於V1以後，即使一個引擎有故障，也應 繼續起飛，因此時煞車距離比繼續起飛所需跑道長。 • V1是根據在那個速度點，若有一個引擎故障，剎車 的距離與繼續起飛的跑道長度相等而計算。飛機會 以聲音、儀表燈光顯示等，告知速度已達V1。 • 單引擎飛機則在引擎故障之後即無法繼續起飛，故 無V1之計算。 • 前述起飛速度VTO，飛行員稱作V2。 六、飛機起飛、降落程序與航路 4 6.1 起飛程序(續) • 前述起飛攻角係定義為最大攻角之80%。 • 最大攻角是指飛機攻角若高於此，機翼表面流場會因此分離， 產生渦流，升力突然減少，稱為失速(stall)。 • 飛機攻角較大時，速度較小即可獲得足夠升力以支撐重量。因 此，最大攻角即謂最小可飛行速度。最小可飛行速度，亦稱為 失速速度。 • 為安全起見，法規規定起飛速度必須大於失速速度之1.1倍。因 為升力是與速度平方成正比，故起飛攻角為最大攻角(亦即失速 攻角)之1/1.21(=80%)。 • 飛機若以1.1倍失速速度起飛，則升力正好等於重力，即無法將 原來平行於跑道的速度拉起轉向至爬升角度，故飛機之起飛速 度為失速速度之1.2倍，而起飛攻角為最大攻角之80%,，如此飛 機即有1.152(=1.22×0.8)倍重量之升力。0.152倍重量之過剩升力 即可將飛機向上拉起，使得飛行速度由平行與軌道方向轉向爬 升方向。 六、飛機起飛、降落程序與航路 5 6.2 爬升 六、飛機起飛、降落程序與航路 6 6.2 爬升(續) 六、飛機起飛、降落程序與航路 7 6.2 爬升(續) • 爬升須分段進行，此乃基於噴射引擎之特性。 • 噴射引擎在高度低時，因空氣密度較大，故推 力較大。在高度很高時，因空氣稀薄，故推力 較小。 • 噴射引擎在馬赫數低時，推力較小。馬赫數高 時，推力較大。 • 飛機爬升時，除了避開高樓，小山等障礙外， 通常會盡量保持低空加速，直到馬赫數高了再 繼續往上爬升。如此，將使推力保持較大。 六、飛機起飛、降落程序與航路 8 6.3 巡航 • 巡航通常在最佳高度與最佳速度。最佳高度與最佳 速度取決於引擎特性與飛機升力、阻力特性。 • 巡航時飛機處於平衡(配平，trim)狀態，此時飛機升 力等於重力，推力等於阻力，合力矩為零。飛機以 等速、等高度直線飛行。 • 飛行員先選擇某一高度以某一速度飛行，在某一速 度，攻角必須為某一定值，升力才足以支撐重力。 • 因為升力與重力不在同一作用線上，因此會產生一 力矩，此力矩需要用升降舵調節水平尾翼的升力， 產生相反力矩以平衡之。 六、飛機起飛、降落程序與航路 9 6.3 巡航(續) • 飛機之阻力可分為兩部份，一部分與升力無關，稱 為零升力阻力，另一部分與升力有關，稱為升力誘 導阻力。 • 零升力阻力與外型及速度等有關，但與攻角無關。 速度愈大，零升力阻力愈大。 • 當速度一定時，升力誘導阻力會隨著升力之增加而 增加。因升力係隨著攻角增加，故在攻角較大時， 升力誘導阻力較大。攻角較小時，升力誘導阻力則 較小。 • 飛機平飛時，升力等於重力，當速度較慢時，攻角 必須較大。反之，當速度較快時，攻角較小，即可 產生足夠升力。 六、飛機起飛、降落程序與航路 10 6.3 巡航(續) • 因此，在平飛的狀況下，飛行速度若較快，升 力誘導阻力較小。 • 前述阻力為零升力阻力與升力誘導阻力之總和， 前者隨速度增加而增加，在升力一定的情況下， 後者隨速度增加而減少，故總阻力隨速度的變 化為一曲線圖，有某一速度可使得阻力最小。 在維持等速的情況下，推力等於阻力，阻力最 小即是推力最小，亦即最省燃料。不同外型的 飛機，有不同的最省燃料速度。 六、飛機起飛、降落程序與航路 11 6.3 巡航(續) 六、飛機起飛、降落程序與航路 12 6.3 巡航(續) • 飛機阻力亦受空氣密度的影響。前述零升力阻 力會隨著空氣密度之增加而增加。 • 至於升力誘導阻力則：當升力一定時，空氣密 度若較大，所需攻角較小，即足以產生足夠的 升力，故升力誘導阻力較小。反之，若空氣密 度較小，則升力誘導阻力較大。 • 因零升力阻力+升力誘導阻力=總阻力，故總阻 力與空氣密度亦成曲線關係，在某一高度之空 氣密度，會使得阻力最低，亦是有最小的阻力， 因此，飛機會盡量飛行在接近最低阻力的高度。 • 不同型的飛機，最佳飛行高度亦不同。 六、飛機起飛、降落程序與航路 13 6.3 巡航(續) • 前述飛機有一最低阻力之速度，亦即最省 燃料速度，但那是在沒有飛行距離限制的 情況下，稱為最佳滯空(loiter)速度，因為以 此速度飛行滯空時間最長。 • 若在距離一定的情況下，飛機的最省燃料 速度應略高於最佳滯空速度，因為飛行速 度較快，到達目的地時間會縮短，故在整 體考量的情況下，燃料會較節省。 六、飛機起飛、降落程序與航路 14 6.3 巡航(續) • 目前的噴射客機均是高次音速飛機，亦即速度 很快，但小於音速。 • 飛行速度接近音速時，會產生震波，使得阻力 迅速增加。開始產生震波的速度，稱為臨界速 度。 • 通常噴射客機的巡航速度非常接近臨界速度， 但比臨界速度略低。因為低於臨界速度時，阻 力不甚隨速度增加而增加，但速度一但超過臨 界速度，阻力迅速增加。飛機應在阻力不甚增 加的情況下，以較快速度飛行，以期較短時間 內到達目的地，可以因此節省燃料。 六、飛機起飛、降落程序與航路 15 6.3 巡航(續) 六、飛機起飛、降落程序與航路 16 6.4 降落程序 六、飛機起飛、降落程序與航路 17 6.4 降落程序(續) 六、飛機起飛、降落程序與航路 18 6.4 降落程序(續) 六、飛機起飛、降落程序與航路 19 6.4 降落程序(續) • 飛機進場(approach)時利用滑降台使飛機保持 在一定的滑降坡(約為3度)，利用左右定位台以 使飛機保持飛機對準跑道中線，利用三個 beacon以警示飛機離機場跑道的距離。 • 飛機降落至跑道上空50呎即開始進入落地程序。 • 法規規定飛機觸地(touch down)速度VTD為1.15 倍失速速度。為安全起見，通常VTD為1.3倍失 速速度。 六、飛機起飛、降落程序與航路 20 6.5 航路 • 目前民航機航路仍是從一全向導航台(VOR) 飛至另一VOR。 六、飛機起飛、降落程序與航路 21 6.5 航路(續) 六、飛機起飛、降落程序與航路 22