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旋不稳定性是可以容忍的。所以更重要的操控品质是高静态方向稳定性和最小化必要的上反
角的结果，大多数飞机显示出轻微的螺旋倾向。这个倾向向飞行员显示了一个事实：飞机不
能无限期的以无手操控方式飞行。
除高速掠翼设计之外，大多数现代飞机， 这些自由向摆动通常在很少的几个周期后自动消
失，除非空气持续的是阵风或者湍流。具有持续荷兰轨辊倾向的飞机通常配备了陀螺稳定的
偏航阻尼器。退一步说，荷兰轨辊倾向的飞机很让人不安。所以，制造商试图在过大和过小
方向稳定性之间寻找折中。对于飞机制造商来说，它们更愿意有螺旋不稳定性也不想要荷兰
轨辊倾向，大多数飞机设计有这样的特性。
螺旋不稳定性
当飞机的静态方向稳定性和维持横向平衡的上反角效应相比很强时，就会出现螺旋不稳定性。
当飞机的横向平衡被阵风打破后，就会产生侧滑，强烈的方向稳定性趋于使机头偏向合成的
相对风方向，而相对弱的上反角在横向平衡的恢复中滞后。由于这个偏航，转弯运动外测的
机翼比内侧的机翼速度要快，因此它的升力变的更大。这产生一个过分倾斜的倾向，如果飞
行员不纠正的话，会导致倾斜角变的越来越陡峭。同时，使飞机偏航到相对风方向强烈方向
稳定性实际上迫使机头向更低的姿态倾斜。然后向下的螺旋慢慢开始，如果飞行员不纠正，
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会逐渐增强为更陡峭的螺旋俯冲。通常，螺旋运动的发散率是慢慢增加的，飞行员可以毫不
费力的控制这个趋势。
所有的飞机在某种程度上都受到这个特性的影响，尽管所有其它普通参数可能是固有稳定的。
这个倾向通过一个事实告诉飞行员：飞机不能无限期以无手操控飞行。
为消除或者至少纠正这个不稳定性，在控制设备(机翼校平器)的开发上付出了大量的研究和
努力。螺旋条件的前期阶段要求飞行员非常仔细的应用恢复控制，或者可能引起结构上的过
量载荷。发生在通用航空飞机飞行中的结构化失效，这种条件下的不适当恢复可能是更多不
幸的根本原因，而不是其它任何单一因素。原因是螺旋条件下的空速快速的增大，降低这个
速度的向后升降舵力和拉高机头的力的应用使转弯变紧，载荷因子持续增加。【螺旋的时候
飞行员可能下意识的向后拉操纵杆，想拉起机头，实际上这会导致更难以改出螺旋】拖延的
非受控螺旋的结果总是一样的；要么飞行中结构化失效，坠落到地面，或者就是这两者。根
据记录最通常的原因是：飞行员失去视野参考，不能参考仪表来控制飞机，或者是同时发生
这两者。
飞行机动中的空气动力学受力
转弯受力
如果从后面看一个平直飞行的飞机，如图3－20，而且如果作用于飞机的力可以看见的话，
两个力(升力和重力)是显然的，如果飞机处于倾斜状态，可以明显的看到升力不再正好和重
力方向相反，升力作用在倾斜的方向上。实际情况是，当飞机倾斜时，升力作用方向是朝转
弯的中心且向上的，这是在考虑飞机转弯时要记住的一个基本事实。
一个物体如果静止或者沿直线匀速运动会一直保持静止或匀速直线运动，直到某个其它的力
作用于这个物体。飞机和任何其它运动物体类似，需要有一个侧向力使它转弯。在一个正常
的转弯中，这个是通过飞机的倾斜得到的，这时升力是向上和向内作用的。转弯时候的升力
被分解为两个分力，这两个分力成合适的角度。竖直作用的分力和重力成对，称为垂直升力
分量，另一个是水平的指向转弯的中心，称为水平升力分量，或者叫向心力。这个水平方向
的力把飞机从直线航迹拉动到转弯航迹上。离心力和飞机转弯时的向心力方向相反，大小相
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等。这就解释了为什么在正常转弯时使飞机转弯的力不是方向舵施加的。
飞机的驾驶不像小船或者汽车；为了转弯，它必须倾斜。如果飞机不倾斜，那么就没有让它
偏离原来直线航向的力。反过来说，当飞机倾斜时，它就会转弯，让它不滑到转弯的一侧。
良好的方向控制是基于一个事实，只要飞机倾斜它就会转弯。
这个事实一定要牢记在心，特别是保持飞机处于平直飞行时。单就飞机的倾斜使得它转弯来
说，飞机的总升力没有得到增加。然而就像指出的，倾斜时的升力分为两个分量：一个垂直
的和另一个水平的。这一分解降低了抵消重力的力，进而飞机的高度就会下降，需要增加额
外的力来抵消重力。这是通过增加迎角来实现的，直到升力的竖直分量再一次等于重量。由
于竖直分力随倾斜角度的增加而降低，那么就需要相应的增加迎角来产生足够的升力以平衡
飞机的重力。当进行恒定高度转弯时，一定要记住升力的竖直分量必须要等于飞机的重量才
能维持飞机的高度。
对于给定的空速，飞机转弯的快慢依赖于升力水平分量的大小。你会发现，升力的水平分量
和倾斜角成正比。逻辑上也遵守倾斜角增加时升力的水平分量也增加，也就加快了转弯速度。
因此，对于任何给定空速，转弯速度可以通过调整倾斜角来控制。
在水平转弯中，为提供足够的升力竖直分量来维持高度，迎角需要有一定的增加。由于机翼
阻力直接和迎角成正比，当升力增加时诱导阻力降低。这就导致空速的降低和倾斜角成比例，
小倾斜角的结果是空速的少量降低，大倾斜角时空速会降低很多。在水平转弯中，必须要增
加额外的推力来防止空速降低；需要的额外推力大小和倾斜角成比例。
为补偿额外的升力，如果要维持恒定高度，结果是如果转弯时空速增加，迎角必须降低，或
者倾斜角降低。如果倾斜角保持恒定，而迎角降低，转弯速度将会降低。所以，当空速增加
时为了保持恒速转弯，迎角必须保持恒定且倾斜角增加。
必须记住空速增加导致转弯半径增加，离心力直接和转弯半径成正比。在一次正确执行的转
弯中，升力的水平分力必须恰好等于向心力且方向相反。所以，当恒定角速度水平转弯时空
速增加，转弯半径也要增加。转弯半径的增加导致离心力的增加，这也必须通过增加升力的
水平分力来平衡，它只能通过增加倾斜角来增加。
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飞行员航空知识手册(27)
