专业书籍解释是能量机动理论并不是什么“新创”的理论,它的本质就是能量守恒定律。(九年级的科学内容
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能量机动理论提供了一个简化的数学公式和图表,方便的进行战机能量的计算。
现在的战斗机,例如美国的三代和四代战机,通过机头的探测仪器,可以探测出飞机的迎角、侧滑角等,即可计算得得到气流的方向、得到飞机的速度矢量。同时,飞机上的过载传感器也就能计算出在速度矢量上的过载和垂直于速度矢量上的过载(这两者也可以用切向加速度和法向加速度来表示,但是由于不同资料对切向加速度和法向加速度的定义存在不同,所以这里不采用这种容易让人混淆的表示方法)。速度矢量上的过载在这里称为(Nx),也就是飞机是在加速还是减速。同时,在垂直于速度矢量上过载还可以进行分解,那就是侧力过载(Ny)和升力过载(Nz)。当侧滑角为0或者接近为0时,Ny为0或者接近为0;那就还剩下Nz这个升力过载,也就是升力指向方向的过载。 也就是说,在忽略侧滑的情况下,着重讨论阻力和升力,速度方向过载(Nx)和升力过载(Nz)。然后我们画一个图,在一定高度和速度下,纵坐标是角速度,也就是升力过载对应的角速度,而速度方向过载通过-200ps,-400ps等间接方式表示。这其实就是我们最常见的能量机动飞行包线图。也就是说,所谓的能量包线图的实质是表示飞机速度矢量上加速度和升力加速度两者之间的变化关系图(在一定外形、重量、高度、速度条件下)。
也就是是说,能量包线图上的纵坐标指的过载和盘旋角速度,是飞机上的过载传感器测得的升力过载,并不包含重力。由于飞机在飞行中还会受到重力或者地面滑跑时还是地面的支持力,所以飞机实际飞行时的合力=阻力+升力+重力三者的矢量之和。
例如:一架F-16如果在飞行包线图上能飞9g过载,20度的盘旋角速度,在实际水平盘旋飞行时,升力方向的9g还要与重力的1g进行矢量相加才能得到盘旋的向心加速度。也就是说,这架F-16在真实的现实水平盘旋中,是约8g向心加速度,大概18度/秒左右。一架F-16如果在飞行包线图上最小盘旋半径是1050英尺,过载是1.7g,在实际水平盘旋飞行时,升力方向的1.7g还要与重力的1g进行矢量相加才能得到盘旋的向心加速度。也就是说,这架F-16在真实的现实水平盘旋中,是约1.3g向心加速度,实际盘旋半径大概是1400-1500英尺。
再例如:F-16由水平盘旋改垂直向下盘旋,那向心加速度就是10g,这就是所谓的利用重力空战。如果F-16改为垂直向上盘旋,那向心加速度就只剩 8g了,此时飞机的盘旋性能减弱了。
再再例如:F-16要保持平飞,此时就必须依靠1g的升力过载,并且要垂直向上与重力1g抵消,才能保持平飞。也就是说能量飞行包线图上的保持平飞的速度不是包线的最左端(这里不考虑飞机加减速),而是包线图上1g过载的地方。也就是说,1g过载的图上显示有8度的盘旋角速度,一点都不奇怪,因为1g升力-1g重力=0,所以平飞;升力的8度盘旋角速度-8度的重力盘旋角速度=0,所以平飞。
再再再例如:另外一种包线图,也就是剩余功率为0时的1g过载包线图上,排除飞控、机体强度等限制,最上端为何代表最高平飞高度?通过上述解释,就很容易理解了。飞行包线图上的过载是升力方向过载而不是合力的总过载。在包线图的最高点,升力过载1g-重力1g=0,飞机就保持速度平飞了。
https://v.youku.com/v_show/id_XMTQ5NTM3NjIw.html视频中 F-16HUD,上面很清楚的看到1.2g过载平飞(严格说没有平飞,而是以2-3度小角度爬升)。