淺談小型單發螺旋槳飛機的螺旋槳滑流和P-Factor效應--為什麼我的飛機總往左偏?

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一般剛開始玩飛行模擬的朋友都會遇到小型單發螺旋槳飛機在"地面加速滑行/起飛/離地"後飛機不能沿直線前進,而是不斷向左方偏向的問題。那麼首先恭喜你,你正在使用的軟體真實地模擬了飛機空氣動力學的效應。你選擇了一個好軟體!

當然X-Plane就是這樣一款真實模擬了空氣動力學的軟體,要知道它的商業版是被美國聯邦航空管理局承認為飛行員正式訓練用模擬器的。我們一般使用的家庭版和商業版上x-plane中的飛行控制模型也是一樣的,因此使用x-plane會帶來極其真實的駕駛感覺,當然也包括螺旋槳滑流和P-Factor。我經常關注的一個國外x-plane論壇里就有過一次關於真實性的討論,一些有商業駕照的飛行員也對這個軟體讚不絕口。

好了,下面我就試著解釋一下原理和對處方法,以右旋螺旋槳飛機為例。

螺旋槳滑流是螺旋槳旋轉時,槳葉撥動空氣,一方面使空氣向後流動,另一方面又使空氣順著螺旋槳旋轉方向繞著機體扭轉流動,這種由於螺旋槳的作用使氣流加速和扭轉叫螺旋槳的滑流。

當螺旋槳的扭轉氣流打在飛機垂直尾翼的一側時,出於反作用力的效果,就會引起飛機的方向偏 轉。如上圖所示,如果螺旋槳是向右旋轉的,則扭轉氣流下層自右向左側扭轉,從左方向作用於垂直尾翼,使尾翼產生向右的空氣動力,對飛機重心形成右偏力矩,即機頭向左偏 轉。螺旋槳的轉速越大,扭轉氣流對飛機的方向偏轉影響越明顯。

當飛機在地面上準備起飛或者滑行時,螺旋槳滑流一直會對飛機產生影響,此時的操作就是柔和地蹬右腳舵,控制前起落架向右轉向,小心地把飛機控制在跑道或者滑行道中心線上。飛機滑行的速度越快,向後方流動的氣流速度越大,也就會逐漸抵消扭轉氣流的影響,因此螺旋槳滑流效果會越小。因此隨著滑行速度的增加,可以適度減小腳舵量,以防止飛機偏出跑道中心線右側。


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螺旋槳效應P-Factor是螺旋槳飛機在"大迎角+低速+大功率"飛行時發生的測滑現象
當飛機在起飛剛剛拉起,降落拉平或者低速飛行時,為了獲得足夠的升力,機首一般會與機身軸線(或者地面)形成一個向上的仰角,可以參考下圖中右側的機首示意圖,

左右兩側的螺旋槳葉相對於風的攻角不同,左側的攻角較小產生的推力相對小一些(上圖中左側部分),
右側的攻角較大產生的推力就大(上圖中間部分),於是造成機首向左偏向。

關於如何記住螺旋槳效應對機首偏移的影響,可以參考本站的轉彎(turn)的基本練習一文。

在起飛過程中對處螺旋槳滑流和P-Factor的主要方法如下:
1。 逐漸緩慢地加油門,使飛機逐漸加速
2。 機首隨著加速會向上漂,壓杆,控制升降舵壓一下機首
3。 觀察外部,飛機是否在跑道中心線,如果發生偏向,輕輕踩右側腳舵,修正方向即可
4。 離地後繼續觀察外部參照物,如果發生偏向,輕輕踩右側腳舵,修正方向即可


另外我的建議是為了追求真實感,一定要買個腳舵,這個東西太有價值了。
我現在用的是下面這個Saitek的Pro Flight Rudder Pedals,
Saitek Pro Flight Rudder Pedals


不過據說下圖的CH Products的Pro Pedals也很不錯,
CH Products Pro Pedals USB Flight Simulator Pedals ( 300-111 )
它們的價格都在100美元左右,絕對物有所值。

買了腳舵以後別忘了需要設置,
スクリーンショット(2012-09-29 7.47.35).png
方向舵和腳舵設定是一起的,即"yaw"項目;
還有左右剎車,left toe brake和right toe brake兩個項目,一共3個項目就可以了。


影響螺旋槳飛機穩定性的還有一個陀螺效應因素,因為對於飛機可以把轉動的發動機想像成一個陀螺。
陀螺有兩個特點:進動性和定軸性。當高速旋轉的陀螺遇到外力時,它的軸的方向是不會隨著外力的方向發生改變的,而是軸圍繞著一個定點進動。大家如果玩過陀螺就會知道,陀螺在地上旋轉時軸會不斷地扭動,這就是進動。 簡單來說,陀螺效應就是旋轉的物體有保持其旋轉方向(旋轉軸的方向)的慣性。
可以把駕駛盤對飛機的操作考慮為陀螺的外力,因此任何時刻施加一個擾動螺旋槳旋轉面的力,合成力位於旋轉方向的前面90度位置,方向和施加的力是一樣的,將導致一個俯仰運動或者偏移量運動,或者兩種運動的合成,具體依賴於力的作用點。

具體的說:
拉杆使機首向上操作會產生右偏移量;
壓杆使機首低頭操作會產生左偏移量;
向右轉向操作會使機首低頭;
向左轉向操作會使機首向上。

關於如何記住近動性對機首偏移的影響,可以參考本站的轉彎(turn)的基本練習一文。

知道了陀螺效應對飛機姿態的影響,就可以適當操作升降舵和方向舵來防止不必要的俯仰和偏移量運動。

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