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【科普知识】尾流丨Wake Vortex

2019-08-31 19:35

来源：澎湃新闻·澎湃号·媒体

概述

所有的飞机都会产生尾流。当飞机飞行时，在机翼下方的压力会增加，然后在机翼上方的压力会减少。因此在翼尖会产生压差，从而在机翼后部卷起气流。同样，也会在襟翼末端产生有限的气流。这些小的尾流全部合在一起，就形成了两股旋转的尾流。

从后面观察飞机尾流旋转方向：

左翼——顺时针

右翼——逆时针

所有飞行员都需要了解尾流知识。由于飞机的类型、飞行阶段和天气条件不同，飞机尾流的潜在影响可能会有所不同。在起飞和着陆阶段遇到尾流会更加危险，飞机越靠近地面，越难从尾流引发的姿态变化中改出。

因此，我们必须掌握尾流的基本特点、尾流的影响及遭遇尾流时的应对措施。

尾流的特点

大小: 尾流比较活跃的地方，其实只有非常小的直径，不会大于几米。但是因为气流旋转的速度，而蕴含着很大的能量。

下沉率: 在稳定的大气中，尾流下沉较慢，约300-500英尺/分钟。巡航时，尾流可以下降到距飞行高度约1000英尺，影响范围在15海里左右。离飞机越远，尾流下沉率就越小。

衰减率: 尾流的另一个重要参数是随着时间尾流强度的衰减率。各个飞机的尾流衰减率是不一样的。在平静的空气中，由于外部的干扰比较小，尾流的衰减率也相对较小，这就是为何飞机的间隔会比较大。

地面效应: 当飞机接近地面时，特别是低于翼展的高度，飞机产生的两条尾流倾向于各自往自己的方向于中心线外漂移，速度大致在2到3节。这种现象导致在有较小的侧风风量时，尾流于中心线的偏离较小，同时在有较大侧风时，尾流的偏移较大。

影响尾流的因素

飞机重量:飞机较重时，尾流强度会增大。这就是为什么现在ICAO的飞机分级基于最大起飞重量。但是在进近中其他因素同样影响飞机间隔。

机翼的特性:机翼的形状和载荷分布也会影响尾流特性，主要是影响尾流的衰减率。

小的翼展增加了尾流的衰减率。因此在一个翼展比较小的飞机后面飞行，我们遭遇的尾流也会比较小。同时研究也表明机翼载荷越大的飞机(襟翼的偏转离机身越近的为例)，尾流的衰减越快。

天气条件:对于尾流的发展和衰减天气条件是非常重要的。在颠簸比较严重的天气中，尾流消散的非常快，所以对于后面的飞机，就没有什么影响了。大风与颠簸是密切相关的，一般都会导致尾流的快速消散。

在静风条件下，尾流衰减的比较慢，因此会对后面的飞机产生较大影响。现在为了航空安全，所有的间隔都是假设飞机是在静风条件下飞行的。

尾流对飞行的影响

通常尾流主要影响飞机的是横滚操纵。在多数情况下，飞机都是横向的遭遇尾流。假设后机进入了前机的右侧尾流。从后看，这个尾流逆时针旋转。当左边机翼最初进入该尾流时，这个机翼的迎角增加，因而升力增加并比右机翼升力大。最初的横滚动作是往右的。然后当飞机进入尾流的中间时，飞机横滚向尾流的同一方向，即向左。这个横滚动作导致了遭遇尾流后的最大横滚速率。

总之，一个典型的遭遇尾流时，首先会有一个较小的横滚变化，然后会有更明显向反方向的横滚变化。在巡航中，这样的横滚变化一般都会产生很大的过载。

应对措施

一般的操纵反应会增强尾流的影响。

以遭遇右侧的尾流为例。如果飞行员对最初的横滚变化进行修正时，他会先往左修正，当进入尾流的核心时，尾流对横滚的影响也是往左，所以飞机的横滚变化将会因为飞行员的本能动作而加强。最终结果就是飞机的横滚角度将比飞行员不动杆更大。

遭遇尾流时不要使用方向舵。一个较大的方向舵偏转会导致显著的横滚变化，从而飞行员应对的第一反应是向另一侧修正坡度，这样会突然增大垂直安定面上的作用力，可能会导致结构的超限。

很多比较新的飞机因为有了电传操纵系统已经有了这方面的保护，但是任何方向舵的使用不能减轻尾流影响的程度，也不能让改出更平稳。

空客在验证试飞时已经证实，遭遇尾流时最好松杆。然而大部分的飞行员在遭遇尾流时都尝试尽量减小坡度。但是结果证明飞行员的尝试并没有让状况变好。很多飞行不安全事件表明飞行员此时的输入反倒会加剧不正常的姿态。

在一些比较严重遭遇尾流的情况中，自动驾驶也许会自动断开，但是大部分情况，自动驾驶能对尾流产生的横滚和俯仰应对的比较好。

综上所述，最佳应对尾流的措施是：

✔松杆

✔不要主动断开自动驾驶

如果自动驾驶断开，在采取任何措施之前，等待一个合理的时间让飞机稳定，然后：

✔将机翼水平

✔重新建立初始的巡航高度或标准的上升和下降轨迹。

谨记：

不要使用方向舵！

尾流防范——离场

在离场阶段，除了时间间隔之外，没有别的方法来避免尾流，由于起飞时的特征速度V1 Vr V2是由重量，天气条件，和跑道决定的，因此只能严格按照这些速度操纵。时间间隔已经给了足够的裕度让飞机避免尾流的影响。当没有执行ICAO的时间间隔，间隔是由管制员基于离场的轨迹和自身对安全的经验来保持最小的雷达间隔。

在一条长跑道，对于一架在运输航空器后起飞的轻型飞机来说，推荐选择一个离地点让轨迹远高于前机。