浅谈小型单发螺旋桨飞机的螺旋桨滑流和P-Factor效应--为什么我的飞机总往左偏?

一般刚开始玩飞行模拟的朋友都会遇到小型单发螺旋桨飞机在"地面加速滑行/起飞/离地"后飞机不能沿直线前进,而是不断向左方偏向的问题。那么首先恭喜你,你正在使用的软件真实地模拟了飞机空气动力学的效应。你选择了一个好软件!

当然X-Plane就是这样一款真实模拟了空气动力学的软件,要知道它的商业版是被美国联邦航空管理局承认为飞行员正式训练用模拟器的。我们一般使用的家庭版和商业版上x-plane中的飞行控制模型也是一样的,因此使用x-plane会带来极其真实的驾驶感觉,当然也包括螺旋桨滑流和P-Factor。我经常关注的一个国外x-plane论坛里就有过一次关于真实性的讨论,一些有商业驾照的飞行员也对这个软件赞不绝口。

好了,下面我就试着解释一下原理和对处方法,以右旋螺旋桨飞机为例。

螺旋桨滑流是螺旋桨旋转时,桨叶拨动空气,一方面使空气向后流动,另一方面又使空气顺着螺旋桨旋转方向绕着机体扭转流动,这种由于螺旋桨的作用使气流加速和扭转叫螺旋桨的滑流。

当螺旋桨的扭转气流打在飞机垂直尾翼的一侧时,出于反作用力的效果,就会引起飞机的方向偏 转。如上图所示,如果螺旋桨是向右旋转的,则扭转气流下层自右向左侧扭转,从左方向作用于垂直尾翼,使尾翼产生向右的空气动力,对飞机重心形成右偏力矩,即机头向左偏 转。螺旋桨的转速越大,扭转气流对飞机的方向偏转影响越明显。

当飞机在地面上准备起飞或者滑行时,螺旋桨滑流一直会对飞机产生影响,此时的操作就是柔和地蹬右脚舵,控制前起落架向右转向,小心地把飞机控制在跑道或者滑行道中心线上。飞机滑行的速度越快,向后方流动的气流速度越大,也就会逐渐抵消扭转气流的影响,因此螺旋桨滑流效果会越小。因此随着滑行速度的增加,可以适度减小脚舵量,以防止飞机偏出跑道中心线右侧。


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螺旋桨效应P-Factor是螺旋桨飞机在"大迎角+低速+大功率"飞行时发生的测滑现象
当飞机在起飞刚刚拉起,降落拉平或者低速飞行时,为了获得足够的升力,机首一般会与机身轴线(或者地面)形成一个向上的仰角,可以参考下图中右侧的机首示意图,

左右两侧的螺旋桨叶相对于风的攻角不同,左侧的攻角较小产生的推力相对小一些(上图中左侧部分),
右侧的攻角较大产生的推力就大(上图中间部分),于是造成机首向左偏向。

关于如何记住螺旋桨效应对机首偏移的影响,可以参考本站的转弯(turn)的基本练习一文。

在起飞过程中对处螺旋桨滑流和P-Factor的主要方法如下:
1。 逐渐缓慢地加油门,使飞机逐渐加速
2。 机首随着加速会向上漂,压杆,控制升降舵压一下机首
3。 观察外部,飞机是否在跑道中心线,如果发生偏向,轻轻踩右侧脚舵,修正方向即可
4。 离地后继续观察外部参照物,如果发生偏向,轻轻踩右侧脚舵,修正方向即可


另外我的建议是为了追求真实感,一定要买个脚舵,这个东西太有价值了。
我现在用的是下面这个Saitek的Pro Flight Rudder Pedals,
Saitek Pro Flight Rudder Pedals


不过据说下图的CH Products的Pro Pedals也很不错,
CH Products Pro Pedals USB Flight Simulator Pedals ( 300-111 )
它们的价格都在100美元左右,绝对物有所值。

买了脚舵以后别忘了需要设置,
スクリーンショット(2012-09-29 7.47.35).png
方向舵和脚舵设定是一起的,即"yaw"项目;
还有左右刹车,left toe brake和right toe brake两个项目,一共3个项目就可以了。


影响螺旋桨飞机稳定性的还有一个陀螺效应因素,因为对于飞机可以把转动的发动机想像成一个陀螺。
陀螺有两个特点:进动性和定轴性。当高速旋转的陀螺遇到外力时,它的轴的方向是不会随着外力的方向发生改变的,而是轴围绕着一个定点进动。大家如果玩过陀螺就会知道,陀螺在地上旋转时轴会不断地扭动,这就是进动。 简单来说,陀螺效应就是旋转的物体有保持其旋转方向(旋转轴的方向)的惯性。
可以把驾驶盘对飞机的操作考虑为陀螺的外力,因此任何时刻施加一个扰动螺旋桨旋转面的力,合成力位于旋转方向的前面90度位置,方向和施加的力是一样的,将导致一个俯仰运动或者偏航运动,或者两种运动的合成,具体依赖于力的作用点。

具体的说:
拉杆使机首向上操作会产生右偏航;
压杆使机首低头操作会产生左偏航;
向右转向操作会使机首低头;
向左转向操作会使机首向上。

关于如何记住近动性对机首偏移的影响,可以参考本站的转弯(turn)的基本练习一文。

知道了陀螺效应对飞机姿态的影响,就可以适当操作升降舵和方向舵来防止不必要的俯仰和偏航运动。

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