飛行歸因于作用在飛機(jī)上的幾個力。第一個是飛機(jī)的重量,即將飛機(jī)拉向地面的重力。第二個是引擎產(chǎn)生的推力,它通過空氣推動飛機(jī),飛機(jī)向前運動引起空氣在機(jī)翼上方運動,反過來又產(chǎn)生可抵銷重力的升力。最后一個作用在飛機(jī)上的是阻力,它是與飛行相反方向產(chǎn)生的力。
多個力可同時從不同方向作用于同一架飛機(jī)上,單個的力稱作分力,多個力作用總的效果稱為凈力或合力。
推力
產(chǎn)生推力是飛機(jī)引擎工作的基本目的。這個力使飛機(jī)能夠克服慣性(阻止物體改變運動狀態(tài)趨勢的性質(zhì))。推力使飛機(jī)向前運動,然后使機(jī)翼產(chǎn)生升力。飛機(jī)的推力/重量比是飛機(jī)的普通度量標(biāo)準(zhǔn),即飛機(jī)的最大推力與飛機(jī)的總重量之比。推力/重量比大于1表示飛機(jī)可以克服重力。
推力/重量比大于1:1表明飛機(jī)可以克服地球引力,而豎直向上飛行的F-15E雙渦輪噴氣引擎(PW-200型引擎)每個可產(chǎn)生23450磅的推力。
引擎產(chǎn)生的推力驅(qū)動飛機(jī)向前運動,使得空氣在機(jī)翼上下表面運動,從而產(chǎn)生壓力,將機(jī)翼向上推。推力也可改變飛機(jī)的速度。
上升
當(dāng)機(jī)翼在空氣中運動,并將空氣上下一分為二時,飛機(jī)就會升起來。一半空氣流過機(jī)翼上部,另一半空氣從機(jī)翼下部通過。流過機(jī)翼附近的空氣在碰撞點被一分為二,并分別從機(jī)翼上下外表面流過。
機(jī)翼上表面的彎曲度比較大,因此機(jī)翼上表面比下表面長,流過機(jī)翼上表面的空氣的表面面積要比流過下表面的面積大。從機(jī)翼上部流過的空氣行程長,因此它的流動速度比從機(jī)翼下部流過的氣流要快。機(jī)翼上表面上的較快的氣流對機(jī)翼上部的壓力要比下表面上的氣流對機(jī)翼下表面的壓力要小,這樣就產(chǎn)生了壓力差,即機(jī)翼上表面與下表面之間的壓力不平衡,這個壓力將機(jī)翼向上報,使得飛機(jī)上升。
攻角
機(jī)翼產(chǎn)生的升力大小隨機(jī)翼碰撞空氣的角度變化而變化,這個角稱為攻角(AoA角),不要將攻角與空間方位角或機(jī)頭與水平的傾角相混淆。F15戰(zhàn)機(jī)的攻角以單位數(shù)度量,而空間方位角以度數(shù)度量。
攻角大小不是一成不變,而隨具體情況變化而變化。有時攻角保持14個單位,可使飛機(jī)的巡航范圍最大,在轉(zhuǎn)彎時主要關(guān)注能量的節(jié)省,16-22個單位有是最佳的。加速時最好選擇8-10個單位攻角。如果攻角太大,座艙中音頻聲音會響起來,警告你失速即將發(fā)生。觀察平視顯示器左側(cè)指示航速正下方的符號和數(shù)字來檢查攻角大小,它是以單位表示的飛機(jī)的攻角?!爸髌揭曪@示器中的符號”。
阻力
阻力是阻止飛機(jī)沿飛行方向運動的力。任何一個物體在流體(空氣也是一種流體)中運動都會要產(chǎn)生摩擦力。在飛機(jī)向前運動,空氣對機(jī)翼摩擦?xí)r,以及空氣推向飛機(jī)表面引起壓力積聚時,都會產(chǎn)生阻力。
產(chǎn)生的阻力是升力向后的分力。機(jī)翼產(chǎn)生的升力越大,阻力也就越大。在飛機(jī)的速度達(dá)到1馬赫時,聲波阻力也會產(chǎn)生。機(jī)翼前部產(chǎn)生的壓力比后部大,這樣就產(chǎn)生了向后的阻力。寄生阻力包括風(fēng)力和各種非升力引起的阻力。
不管碰到哪些阻力,飛機(jī)的綜合飛行特性決定于升力系數(shù)和阻力系數(shù)疊加。不同的攻角產(chǎn)生不同的升力和阻力。每一架飛機(jī)都有一個理想的攻角、推力和阻力組合,在不同航速下,產(chǎn)生的阻力種類也不同。
航速
飛機(jī)在大氣中飛行時,空氣從飛機(jī)表面上流過,氣流將產(chǎn)生壓力。在較高的高空上,空氣比較稀薄,從飛機(jī)表面上流過的空氣較少。通過測量氣流的壓力,F(xiàn)-15上的皮托管與計算機(jī)連機(jī)可計算航速。
由于大氣的密度不同,計算出的在某一高度上以不變推力和攻角飛行的飛機(jī)的航速同另一架以相同椎力和攻角在不同高度上飛行的飛機(jī)航速有差別。因此,飛機(jī)有指示航速(根據(jù)當(dāng)前空氣密度和高度計算出的視航速)和實際航速(根據(jù)空氣密度和高度變化修正的航速)。
例如,假設(shè)你在一架實際航速為350節(jié)在5000英尺高度上飛行的飛機(jī)中,第二架飛機(jī)以同樣的實際航速在30000英尺高度上飛行。由于第二架飛機(jī)在更高的高度上(空氣比較稀薄)飛行,兩架飛機(jī)上的皮托管測出的指示航速不同。上面那架飛機(jī)測出的指示航速比下面那架飛機(jī)要小。如果你和另一個飛行員都想同時到達(dá)某一個地方,你們二人需要一個與高度無關(guān)而能夠比較的讀數(shù),這個修正過的讀數(shù)就是實際航速。
通過實際航速的比較,你和另一個飛行員可計算出,一架飛機(jī)飛行是否比另一架快。盡管指示航速不同,如果實際航速相同,那么你們可以同時到達(dá)目的地。
攻角和航速
雖然推力是決定航速的動力,但攻角對航速影響也很大。如果你想在某一標(biāo)高上飛行,重要的要記住,通過調(diào)節(jié)油門來改變攻角,使飛機(jī)飛行高度固定。低速時(即起飛或降落時),攻角對航速影響最明顯。
通常先用飛行搖桿選擇攻角,再調(diào)節(jié)油門,一直到飛起來(在游戲中,當(dāng)前指示航速以指示航速節(jié)(KIAS)或以節(jié)為單位的指示航速顯示在平視顯示器中,以及飛行狀態(tài)指示頁面的多用途顯示器中)。
高度
飛機(jī)升空后,飛機(jī)到達(dá)某一高度。象表示航速一樣,高度也有幾種表示方法。指示高度(氣壓表測出的高度)和雷達(dá)高度是游戲中最重要的兩種高度度量方法。在前上方控制器中,你可讓雷達(dá)高度顯示或不顯示。
氣壓計高度給出了海拔高度(ASL)。雷達(dá)高度指示距飛行地面的高度(AGL)。高度增高,由于大氣壓低,引擎工作效率降低。隨高度升高,大氣變得稀薄。飛機(jī)的臨界高度是飛機(jī)能夠保持引擎正常功率飛行的高度。飛機(jī)以正常的效率飛行受到高度限制。在25000英尺高度上,飛機(jī)噴氣引擎的功率只有海平面的一半。
G力
升力和飛機(jī)重量關(guān)系可以用“G”術(shù)語來敘述。1G等于在海平面上某一物體的重力。在海平面上飛行的飛機(jī)受到地球吸引的1G力的作用。
在快速轉(zhuǎn)彎或突然加速時,最容易感到G力,它可以是正的9也可以是負(fù)的。在轉(zhuǎn)彎將你推向椅子時,G力是正值,而拉作用時,G力是負(fù)值。在高G表演中,你的心臟應(yīng)該工作得快些,將血壓向遠(yuǎn)離拉的方向。
經(jīng)很好訓(xùn)練的飛行員在有限時時間內(nèi)約可承受9-10G的正G力,除可能引起隧道幻覺或頭暈外,沒有別的感覺。血向軀干下部和腿部集中,而不向腦部集中。視覺開始發(fā)生“視灰”,最后發(fā)生“視黑”。在飛機(jī)被拉起很大的負(fù)G力時,會產(chǎn)生類似的所謂的“視紅”條件,即血集中到軀干的上部,眼部血管膨脹,這將引起你的視野變紅。通常,在以3G或3G以上加速度飛行幾秒鐘后就會發(fā)生以上現(xiàn)象。
F15E StrikeEagle具有比一般飛行員能承的G力要大得多的高級飛機(jī)外殼。在游戲中準(zhǔn)確地模擬了“視紅”和“視黑”效果。因此,你應(yīng)該借助于平視顯示器注意當(dāng)前的G值水平。如果你超過可用的G值極限,那么音頻警告就會響起來。
飛行包線
飛機(jī)升空是飛機(jī)的航速、高度和攻角作用的結(jié)果。這三個因素共同使飛機(jī)飛行,在談?wù)擄w機(jī)做機(jī)動動作時,也應(yīng)該同時考慮這三個因素。用飛機(jī)。的飛行包線圖來描述它的極限。F15 StrikeEagle的飛行包線如圖所示。
豎軸為飛行高度,水平軸為以馬赫數(shù)表示的航速。圖中畫出的曲線是1G時的包線極限范圍。它是F-15E戰(zhàn)機(jī)操作極限的簡單描述。當(dāng)武器裝備不同時,由于飛機(jī)的重量和阻力不同,飛行包線也有所變化。
絕對極限
攻角。攻角是飛行包線中最重要的考慮因素之一。無論飛機(jī)有什么樣的高度、負(fù)載和航速,但攻角是一個極限因素。通常,F(xiàn)15E戰(zhàn)機(jī)安全飛行的攻角極限是30個單位。最大升力對應(yīng)的攻角是17個單位。如果攻角太陡,即傾角太大,座艙中900赫茲的聲音會響起來。
在飛行包線中,上升的實線表示亞聲速航速時可用最大升力。在曲線的上部,飛機(jī)會產(chǎn)生抖動和其它氣流的擾動。
在游戲中,當(dāng)前攻角讀數(shù)在乎視顯示器左側(cè)指示航速正下方顯示出來。
航速。曲線右部分表示了在不同高度下F-15E戰(zhàn)機(jī)的最大航速。高度越高,由于空氣稀薄,產(chǎn)生的阻力小,所以航速越高。超過包線航速邊緣,飛機(jī)可能發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞。
F15E戰(zhàn)機(jī)的航速極限約為800節(jié),馬赫極限為2.5。隨著武器和燃料裝載量的不同,這個極限值稍有變化。
馬赫數(shù)。曲線右上部位表示最大馬赫速度極限。值得注意的是,飛機(jī)在圖形右部陰影區(qū)域中只能飛行有限的時間。飛機(jī)在長于這個時間極限內(nèi)仍保持2.5馬赫航速飛行,就會引起結(jié)構(gòu)過熱。
推力。曲線平頂部分表示飛機(jī)在某一水平飛行航線上最大推力所能獲得的最大航速。在爬高時會降低航速,如果攻角太大,飛機(jī)的高度又要損失,又問到飛行包線中。
G力。飛機(jī)能經(jīng)受幾個G力作用幾十秒鐘,雖然,部分與裝載的武器和燃料量多少有關(guān)。該實例中的包線是1G力給出的飛行包線。如果經(jīng)受更大的G力作用,包線形狀會變化。飛機(jī)可經(jīng)受的最大G值和當(dāng)前G值讀數(shù)均顯示在平視顯示器中。