擾流板 (航空)
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擾流板（英語：spoiler），又稱減速板，為使用渦輪噴射發動機和渦扇發動機的固定翼航空器（包括噴射機和滑翔機）上常用的一種減速裝置。因為其結構簡單，可靠性高，從小型到大型飛機上的應用相當廣泛。民用客機的擾流板通常安裝在兩側的機翼上，使用時通過液壓系統頂起，有效地增加航空器前進的阻力並增大機翼上方的壓力，達到同時減緩飛行速度和降低飛行高度的目的。相對的，戰鬥機上的擾流板根據各自空氣動力設計的不同，安裝在不同的位置。另外，不少戰鬥機降落時需要靠釋放減速傘來縮短滑跑的距離。但是減速板的使用壽命有限，一般來講只能使用1000-3000個小時。
功能及作用
[編輯]擾流板一般有三種使用方法：第一種是在飛行過程中升起使用的，當兩邊機翼的擾流板升起時，流經機翼表面的氣流會被破壞，從而達到在空中用來減緩速度並降低高度。而升起多少片擾流板及角度則決定了飛機的當前減速力和下降速度，升起角度愈大或使用數量愈多，飛機減速能力較強，下降速度也較快，反之則弱和慢。第二種同樣地在飛行過程中使用的，通過操縱桿向左或向右轉動的信號傳送到擾流板上，使一側機翼上的擾流板升起，有效破壞兩側機翼的升力平衡，輔助副翼和配合使飛機達到轉向目的[1]，同樣的升起多少片擾流板及角度影響飛機轉向能力。第三種是飛機降落滑行時，兩側擾流板全數以最大角度升起，目的增加空氣阻力，消除升力，配合發動機反推和起落架制動，迅速降低滑行速度，縮短滑行距離。[2] 除了以上的三種外，值得一提的第四種是一種極為罕見的情況，僅存在大型民航機的操作理論上，雖然操作可行但考慮飛行安全絕對不會在實際上使用的。是一種在空中急減速，迅速下降同時也要轉向的情況，這時兩側擾流板全部會以最大角度升起，由於大型民航機機翼和操縱結構複雜，擾流板一般是連繫了操縱桿和自身擾流板收放系統，當轉動操縱桿轉向的同時，電腦會在全部擾流板最大角度升起的基礎下通過數位化電子飛行及線傳飛行控制系統自動計算出所有擾流板在轉向時所需使用數量和角度，計算結果通常是被抬起一側機翼上的擾流板使用的數量和角度較另一側已被壓低機翼上並全部最大角度升起的擾流板為略少或略低，但仍較一般普通轉向操作時數量為多和角度高，配合同樣連接線傳飛控系統的副翼上下擺動，以達到同時空中急減速，迅速下降及轉向動作。
擾流板幾乎是所有滑翔機上的標準配備。[3]如果滑翔機降落時通過機頭向下俯衝來降低高度，勢必會增加飛行的速度，對於滑翔機的降落非常不利。因為飛行員必須讓機鼻朝下，然而向下的角度又不能太大否則造成飛機墜毀。而使用擾流板則能有效地避開這個問題。
民用航空器也幾乎全數配備了擾流器，用來輔助減緩速度，會降低高度。但是其功能相對有限，因為飛行員可以通過減小發動機推力，展開襟翼等相對安全的方法，達到同樣的目的。但當飛機遇到亂流，也能配合副翼來防止飛機翻滾，使飛行更為舒適。[4]
然而航空器，特別是使用渦扇發動機的飛機降落滑行時，幾乎每次都會打開擾流板。因為擾流板能有效地增加阻力，配合發動機反推和輪胎制動，幫助飛機儘快減速。但是單憑擾流板的減速效果仍然非常有限，其真正的作用效果在於迅速減少機翼下方的升力，使飛機重力與升力的合力更大，從而增加輪胎與跑道的摩擦力，使得剎車制動的效果更加明顯。[3]
在使用往復式發動機的飛機上，擾流板的另外一個作用是防止發動機發生衝擊冷卻。如果飛機不依靠擾流板減速，則必須降低發動機推力。然而對於往復式發動機，迅速減少推力會使發熱量迅速降低，這個過程被稱為衝擊冷卻。而衝擊冷卻往往造成發動機氣缸爆裂等嚴重的後果。而使用擾流板來配合減速，飛行員可以緩慢地降低發動機推力，同樣有效地達到減速的目的，而避開衝擊冷卻的危險。[5]
擾流板的控制原理
[編輯]不同位置的擾流板功能也不同，內側擾流板主要用於減速，而外側擾流板則主要用於輔助飛機搖擺或左右翻滾。
大型客機上的擾流板還能輔助方向舵，控制飛機飛行姿態。因為當飛機速度較大時，方向舵的轉向功能有限，這時飛行員能通過升起飛機一側的擾流板，迅速降低一側機翼的升力，讓飛機失去平衡向一邊傾斜，從而達到轉向的目的。
現代幾乎所有的噴射機的擾流板，即使是線傳飛控的飛機，在擾流板的控制上，往往都是用液壓來控制。[6]
阻升器
[編輯]阻升器（lift dumpers）是一類特殊的擾流板，它只有伸出和縮回兩個位置。當擾流板完全打開時，作用與阻升器的效果相當。但是這在飛機的飛行過程中幾乎會造成飛機立即失速，所以是絕對禁止的。民航飛機擾流板系統按閉合迴路進行工作，由飛行員手動控制。[7] 阻升器的主要作用如下：
- 防止飛機在降落時在跑道上「彈跳」，這種情況在老式飛機上非常常見
- 迅速增加飛行的阻力
- 讓更多的重力加在飛機輪胎上，使得剎車效果更加明顯
阻升器的控制通常分為手動和自動兩種，當設置為自動的情況下，阻升器會在飛機降落觸地的瞬間自動打開。同樣，如果飛機使用的擾流板，這時候也會完全打開，往往能超過50度。
有些飛機的阻升器的制動效果非常明顯，例如BAe 146飛機，甚至不需要藉助發動機反推，僅靠擾流板就能迅速制動。
戰鬥機的擾流板
[編輯]和民用飛機不同，戰鬥機的擾流板安裝位置相當多變。早期的戰鬥機例如米格-15戰鬥機，其擾流板安裝在機尾，尾翼下方的兩側。70年代的戰鬥機，例如F-14雄貓式戰鬥機的擾流板則位於飛機尾部兩片尾翼的中間。現代大多數戰鬥機，如F-16戰隼戰鬥機、F-15鷹式戰鬥機、蘇-27戰鬥機和殲-11戰鬥機的擾流板均位於飛機背部。[8]
意外事故
[編輯]有時阻升器和擾流板也會釀成事故，原因往往是由於在飛機降落觸地前過早地打開造成飛機失速，或是飛機員以為設置為自動而忘記打開擾流板使得降落滑行距離過長，飛機衝出跑道。
- 加拿大航空621號班機空難 - 1970年7月5日，飛機在多倫多降落時，擾流板過早地打開造成飛機失速墜毀，機上100名乘客和9名機組人員全部喪生。
- 聯合航空553號班機空難 - 1973年12月8日，飛行員忘記收起擾流板，使得飛機在芝加哥中途國際機場墜毀，機上43人和地面2人喪生。[來源請求]
- 美國航空965號班機 - 1995年12月20日，班機於降落前在山區中迷失方向，當飛行員在收到近地警報時忘記收起擾流板進行爬升，使飛機爬升不及並撞山墜毀，機上163人僅4人生還。
- 美國航空1420號班機 - 1999年6月1日，飛機在風暴中降落小石城機場時，因飛行員忘記升起擾流板而導致飛機衝出跑道墜毀，機上連同機長在內共有11人喪生。
- 巴西天馬航空3054號航班 - 2007年7月17日，一架空中巴士A320-233客機在聖保羅孔戈尼亞斯國際機場降落時，客機右邊用於著陸時減速的推力反向器被阻塞，使得飛機完全靠擾流板減速[9]。最終飛機衝出跑道，高速撞入巴西天馬航空在加油站附近的辦公大樓並且爆炸。機上有186名人員和13名地面人員在事故中喪生[10]。
相關條目
[編輯]- 擾流板：其他名稱相同或相近的事物。
參考資料
[編輯]- ^ Spoilers - NASA. [2013-06-11]. （原始內容存檔於2009-09-11）.
- ^ Approach and Landing - TEM Analysis, p.2. (PDF). [2013-06-11]. （原始內容存檔 (PDF)於2008-10-14）.
- ^ 3.0 3.1 Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge - USFAA (PDF). [2013-06-11]. （原始內容存檔 (PDF)於2013-09-03）.
- ^ "Spoilers Aid Aileron Control." （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Popular Science, August 1948, p. 91, bottom of page.
- ^ Effect Of Spoiler Position On Aerodynamic Characteristics Of An Airfoil - Mohammad Mashud (PDF). [2013-06-11]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-12-31）.
- ^ 飛行擾流板控制系統指示故障總結 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 百度文庫/工程科技
- ^ [1]波音757飛機維護培訓手冊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 百度文庫/工程科技
- ^ 瞬間綻放的美麗：全球戰機施放減速傘靚照 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 新華軍事
- ^ Full cockpit-voice transcript of TAM A320 reveals clues to crash. flightglobal.com. [2008-03-19]. （原始內容存檔於2007-08-30）.
- ^ Brazil pilots' last words aired. BBC. 1 August 2007 [2008-03-19]. （原始內容存檔於2021-01-26）.