起飞时的地面效应

地面效应是飞机在非常接近地面运行时遇到的一种提高的性能状态。地面效应在地面之上达到等于一个翼展的高度可以察觉和测量到。如图5-6

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无论如何,当飞机(特别是低翼飞机)以低空速在低高度保持恒定姿态的时候,地面效应是最重要的(例如,在飞机升空并加速到爬升速度的起飞过程,以及在接地之前的着陆拉平过程)。

当机翼受地面效应的影响时,上洗流,下洗流和翼尖涡流有所减小。作为翼尖涡流减小的结果,诱导阻力也减小。当机翼在等于四分之一翼展的高度时,诱导阻力大约减少25%,当机翼在等于十分之一翼展高度时,诱导阻力大约减少50%。在寄生阻力占主要的高速飞行中,诱导阻力是总阻力中的一小部分。因此,在起飞和着陆期间地面效应的影响是更主要的考虑。

在起飞中,起飞滑跑,升空,和最初爬升的开始阶段都是在地面效应区域完成的。地面效应导致静压力的局部增加,它导致空速指示器和高度计的指示稍微低于它们应该指示的数值,并且通常会导致垂直速度指示器指示一个下降。在飞机升空并且爬升出地面效应区域时,会发生下列情形:

  1. 飞机会需要增加迎角以维持相同的升力系数。
  2. 飞机将会遇到诱导阻力的增加,进而要求增加推力。
  3. 飞机会遇到上仰倾向,由于水平尾翼下洗流的增加会需要较小的升降舵控制行程。
  4. 飞机在离开地面效应区域时将遇到静态源压力的降低,以及指示空速相应的增加。

由于在地面效应中阻力的减小,飞机似乎可以在低于推荐空速下起飞。然而,在飞机以不足够的速度上升离开地面效应时,因为阻力的增加最初的爬升性能可能被证明是临界的。在高密度高度,高温度,和或最大总重量的条件下,飞机或许可以以不充分空速升空,但是却不能爬升出地面效应。进而,飞机就不可能越过障碍物,或者可能落回到跑道。需要记住的要点就是在飞机离开地面效应之后需要额外的功率补偿出现的阻力增加。但是最初的爬升过程中,发动机已经产生最大的功率。唯一的可选方法就是降低俯仰姿态以增加额外的空速,这将导致不可避免的高度损失。所以,在临界条件下,飞机以推荐速度起飞将提供足够的最初爬升性能是很重要的。

地面效应对于正常飞行运行很重要。如果跑道足够长,或者如果没有障碍物存在,借助使用减小的阻力来提高最初的加速从而地面效应成为一个有利条件。另外,从不满意的跑道表面起飞的程序【例如在草地上的降落和起飞程序不同于坚固平滑的混凝土跑道表面起飞和降落程序】是为了在地面滑跑过程中能在机翼上获得尽可能多的重量,在达到真实飞行速度之前借助于地面效应的帮助升空。那么,在试图飞离地面效应区域之前就必须要降低迎角获得正常空速。