在高空中飞行的飞机,周围没有任何参照物,如何能够判断自己的速度呢?
其实很简单,就是依靠一种安装在飞机上的小部件来进行测量的,这个小部件就被称为“空速管”。最常见的空速管又名皮托管,原理十分简单,在飞机飞行的过程中,有两种空气会进入皮托管,一种是从皮托管正面吹进来的空气,被称为“冲压空气”,另一种是从皮托管侧面或飞机其他不迎风的部位吹进来的空气,称作“静压空气”。通过这两种空气流速的比值就可以计算出飞机的飞行速度。
空速管虽小,但对于现代飞机而言是至关重要的,因为现在的飞机存在着大量的自动控制系统,空速管提供的数据是自动控制系统工作的重要依据,如果空速管无法正常工作会发生什么?
飞机可能就要坠毁了。这绝不是危言耸听,在历史上这样的事情发生过不止一次,就连全身都是高科技的X-31也发生过这种看似低级的错误。1983年,德国的一家飞行器制造商MBB找到美国人,要合作研发一款机动性特别强、迎角极大、失速后仍然能够恢复飞行的高科技飞机。美国人欣然同意,于是X-31项目就正式启动了。
飞机之所以能够在天空中飞行,是因为机翼上下表面空气流速不同,从而产生压力差,为飞机提供升力。
飞机升力的大小与飞机飞行的角度密切相关,如果飞机向上倾斜的角度过大,也就是迎角过大,那么机翼表面的空气就可能与机翼发生脱离,从而导致升力瞬间消失,这种情况就被称之为飞机失速。失速是一件非常危险的事情,飞机将会失去控制向下坠落,对于普通的飞机而言,失速可以说是一件九死一生的事情。
但X-31不同,这架飞机的一大特点就是可以以超过70度的迎角飞行,即使在飞行过程中不慎发生失速,也可以自行调整回来。
不过X-31虽然能够以大迎角飞行,但普通的空速管却无法在如此大的迎角下正常工作,因为空速管只有在飞机水平飞行时才是最为准确的,当迎角发生改变,就必须要通过其他方法进行补偿计算,可像70度这么大的迎角,再怎么补偿也是测不准的,所以就必须要给这架特殊的飞机安装一个特殊的空速管,于是一种名为Kiel管的特殊空速管就被安装在了X-31上。至于Kiel管是如何实现大迎角准确测速的,技术原理并没有公布。
飞机在高空飞行是比较寒冷的,如果再遭遇湿润的空气,空速管就可能会结冰,所以普通的皮托管都是有加热装置的。
但是在给X-31安装Kiel管时并没有加装加热装置,因为这架飞机所在的爱德华兹空军基地气候温暖干燥,这就为后续的事故埋下了隐患。在X-31的一次飞行测试中,飞行员偶然发现驾驶舱外存在水汽,为防止空速管结冰,便按下了加热按钮,可飞行员并不知道Kiel管上并没有安装加热装置。
不久之后,空速管开始结冰,飞机的飞行速度出现了差错,于是飞行员在与地面沟通之后开始返航。
大概只过了5分钟,空速管就被彻底冻住了,于是飞机系统显示的速度迅速变为了0。此时飞机的控制系统判定飞机已经处于失速状态,于是开始调整飞行姿态试图挽救,这一下飞机就彻底失控了,飞行员赶忙启动了弹射座椅逃生,几分钟后这架X-31便坠毁了。所幸这场事故没有造成人员伤亡。
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