操纵杆和方向舵：领悟飞行技艺的精髓

这本书首次出版于1944年，至今畅销美国。    

 

    《操纵杆和方向舵》一书精确而详细地讲解了飞行技艺，说明了飞行员在飞行时应该做什么，以及为什么这么做。它在美国持续在版72年，销量越来越好，因为飞行教员发现，这本书以一种学员容易理解的、通俗易懂的方式，讲解了飞行技艺的重要内容。这本书让任何人都能读懂，任何专业人士都能获益。    

〔美〕沃夫冈•朗维舍首次单飞是在1934年。在他的飞行早期，他强烈地感受到一种矛盾：在操纵飞机时，语言和现实往往不相符。飞行员口中说的和他实际做的并不一样。而飞行员实际在做什么却鲜有资料提及。    

部分 机翼

    一个倾斜的平面    因此，如果忘掉这些过于学术化的知识，机翼就容易理解得多；根据分析，机翼实际上就是空气导流板。它是一个倾斜的平面，虽然巧妙弯曲且拥有精心设计的流线造型，但它本质上仍是一个斜面。毕竟，这正是我们把飞机这种迷人而奇妙的机器称为air-plane（“air”指空气，“plane”指平面）的原因。    我们必须理解的是飞机（airplane）中关于平面（plane）的部分。这个平面是倾斜的，它穿过空气时会与空气形成一个角度，并因此将空气向下推，这有点儿类似铲雪车上的倾斜平面通过顶着积雪向前移动的方式将积雪推到两边。这个平面倾斜的角度，即平面与空气相遇时二者形成的角度，对任何一个飞行员来说都是飞行中重要的东西。这个角度就是迎角。    ……    为什么会失速？    假设此时你在一个安全的高度做后一次飞行试验。将你的油门调到800转/ 分，然后努力保持你的飞行高度。你知道接下来将发生什么。这是不可能完成的任务。在你试图维持飞行高度时，你会向后拉杆，这时飞机的飞行速度会慢下来；此时你仍然需要继续向后拉杆，使机头更高一些。终，飞机会失速。很多飞行员都不能理解为什么失速会真的发生，也不能理解失速与迎角之间是什么关系。事实上，作为解释飞行中很多问题的关键，迎角也是解开飞机失速之谜的钥匙。    失速不是因为速度不够    首先，我们来看一些错误的观点。很多学员都认为，飞机每次失速的直接原因都是飞行速度不够。“机翼上表面气流的速度不够快，因此不能产生足够的升力”。事实并非如此，失速并不是直接由速度不足引起的。当作用于飞机的离心力过大时，飞机就可能在飞行速度很快时失速。例如，飞机在进行机身倾斜60°的转弯时，它的失速速度大约是正常直线飞行时的1.5 倍；在飞机猛然退出俯冲状态时情况也是类似的。只要你突然向后拉杆并且拉杆幅度足够大，无论飞行速度有多快，哪怕是在极速状态下，飞机都有可能失速。    反过来讲， 即便飞行速度很慢，慢到比正常的失速速度还慢得多，机翼还是有可能产生升力。举个例子，假设你驾驶一辆轻型飞机，以大约32 千米/时的速度在地面滑跑，飞机的尾部刚刚离开地面。在这种情况下，机翼会产生相当大的升力，这个升力虽然还不足以托起整架飞机，以至于飞机不会离开地面，但是它能够承担飞机大部分的重量，从而减小了机轮处的压力。如果飞机在沙滩或者泥地上滑跑，那么情况将非常明显。简而言之，飞行速度不够不是飞机失速的直接原因，而飞行速度足够也不能完全保证飞机不失速。    ……    转弯的定律    飞机能够快速进行急转弯的能力，通常被称为飞机的机动性。它不只事关战斗机的飞行员，而且关系到每一架飞机中做任何一个飞行动作的飞行员。那些制约飞行员进行紧急的、大坡度的急转弯的定律，同样影响着他进行的每一个小转弯，以及他对飞行路线的每一次轻微的修正。（这些定律和操纵杆后拉幅度与机翼作用力的协调问题、过载，以及直线运动的持续性有着密切的关联。）在这里我们不会通过数学分析来讲解其中的关联，而是简单地告诉你这些定律是什么，以及它们是如何影响飞行员的。决定飞机转弯能力的因素有三个，迄今为止，重要的因素是飞行速度。    飞行的速度越快，飞机转弯需要的空间就越大，而且会大很多。当飞机的倾斜坡度一定时，飞行的速度如果变为原来的2 倍，转弯需要的空间就是原来的4 倍。    例如，以中坡度转弯时，时速约160 千米的飞机需要约300 米的距离来进行转弯（转弯半径约为150 米）；时速约320 千米的飞机以相同的坡度转弯，就需要1200 米的距离。每当飞行员换到一架速度更快的飞机上时，上述特征便会在时间扰乱他的全部计划。他会超出所有转弯界线，让自己转得太远，或者他会发现自己总是不得不让飞机的倾斜坡度比预想的更大。但这还不算完。    速度更快的飞机转弯时所需的时间也更长！当倾斜坡度一定时，如果飞行速度是原先的2 倍，那么转弯所需的时间也是原来的2 倍。例如，以中坡度转弯时，时速约160 千米的飞机需要半分钟的时间完成转向，时速约为320千米的飞机以相同的坡度转弯时则需要1 分钟的时间。如果一定要在半分钟内完成转弯，那么飞机倾斜的坡度则要更大，同时操纵杆后拉的幅度也要更大，飞机必须以更接近失速的状态飞行。    ……    地平线    地平线是从水平方向望去，地面和天空交界处的线。对地面的观察者来说，地平线看上去永远都恰好保持在眼睛的高度。这就是为什么英文中“horizon”（地平线）含有水平的意思。当你驾驶飞机向高处爬升，地面逐渐在你脚下下沉时，你会期待地平线也逐渐向你的下方下沉。当然在情况下，在天文高度，你会看到地面成为球状，就像我们看到的月亮一样：地平线这时会成为大幅低于你的环状物。    这是人们通常的看法。但当飞行者爬升时，他发现地平线并没有保持在下方，而是跟着他一起爬升了。从1.6 米即与你自己身高差不多的高度到16000 米的飞在平流层的飞机的高度，地平线（几乎）总是和你的眼睛一样高。从你的眼睛到地平线的连线总是水平的。世界的边缘没有向下弯曲远离你，而是似乎向上卷起来了。地面没有呈现出凸面的球状，而是呈现出一个凹面的碗状。你好像悬浮在这个碗的半中央；碗的边缘即地平线好像把你环绕了起来。    由于地面的人看到的地面和天空与天上的人看到的并没有实际的区别，所以任何时间、任何地点，只要你观察地平线，就可发现这种效应。但是在地面上，在日常居住的熟悉环境中，我们的眼睛已经太习惯周围的景物以至于不会注意到这种效应。房屋、空地和树的存在，以及你认为你并不在碗中的想法，破坏了这种印象。但是哪怕在地面，这种碗状效应在特殊的环境下也会变得很强烈，尤其是对尚不熟悉环境的儿童和外地人。当科洛纳多次穿越天空晴朗无云且没有树木遮挡地平线的美洲大平原时，他向西班牙国王报告，在这一地区人总是有种在群山环绕的谷底骑行的感觉。来自美国内陆地区的游客次从南加利福尼亚的悬崖上眺望大海时，常会感觉海面高过陆地！    一个人的理智告诉他地平线应该在下方，但他的眼睛却告诉他地平线上升了。这种矛盾可以被很简单地解释：地球太大了，而我们通过飞机所达到的高度相对来说很小，就算是在高空飞行的飞机实际上也根本不够高！通过科学测量手段可以发现地平线的确在下方。例如，导航仪在测量一颗星星的“海拔高度”（从地平线上明显升高的角度）时，会考虑“眼睛的高度”，在精确测量时，导航仪在1.5 米的帆船甲板上和在15 米高的轮船舰桥上得到的结果是不同的。仔细观察从平流层拍摄的照片可以发现，相机是以非常小幅度的“从上往下”向地平线拍摄的。但是在一般的高度，这种地平线的“下降”幅度太小了，肉眼很难观察到。例如，从1200 米的高度看上去，地平线也只会比眼睛的高度低1°！