每日一篇機師知識助你考上機師(13)
【副翼 Aileron】
飛機要向左、向右轉彎,並不是單純把機頭轉向左邊或右邊,而是要先讓飛機產生滾轉(Roll),建立傾斜角(Bank Angle)。
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而控制飛機 Roll 最主要的操縱面,就是:
副翼(Aileron)
副翼屬於飛機的主要飛行操縱面(Primary Flight Control Surface),通常位於左右機翼的後緣外側(Outboard Trailing Edge),靠近翼尖的位置。
它最重要的特色是:左右副翼會反方向作動。
也就是:
一邊向上(Aileron Up)→ 另一邊向下(Aileron Down)
藉由改變左右機翼產生的升力,形成滾轉力矩(Rolling Moment),讓飛機繞著**縱軸(Longitudinal Axis)**旋轉。
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1️⃣① 副翼如何控制飛機?
假設飛行員將操縱桿:向左操作
此時:
左副翼 ↑
左翼的有效彎度與局部升力減少
→ Left Wing Lift ↓
同時:
右副翼 ↓
右翼的有效彎度與局部升力增加
→ Right Wing Lift ↑
於是:右翼升力 > 左翼升力
產生向左的 Rolling Moment。
✈️ 最後飛機:
Roll Left → 建立 Left Bank
因此可以記成:操縱桿往哪邊,哪一側副翼就往上。
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2️⃣② 向右滾轉也是相同原理
如果飛行員:
Control Wheel / Sidestick → Right
則:
右副翼 ↑ → 右翼升力 ↓
左副翼 ↓ → 左翼升力 ↑
左右機翼產生升力差:
Left Lift > Right Lift
因此飛機會:Roll Right → Right Bank
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3️⃣③ Roll、Pitch、Yaw 不要搞混
飛機有三個基本旋轉運動:
‼️Roll(滾轉)
→ 繞 Longitudinal Axis 縱軸
→ 主要由 Aileron 副翼控制
‼️Pitch(俯仰)
→ 繞 Lateral Axis 橫軸
→ 主要由 Elevator 升降舵控制
‼️Yaw(偏航)
→ 繞 Vertical Axis 垂直軸
→ 主要由 Rudder 方向舵控制
所以考試看到:
Aileron → Roll → Longitudinal Axis
這三個觀念要直接連在一起。
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4️⃣④ 副翼真正的作用不是「直接讓飛機轉彎」
‼️‼️‼️‼️這是一個很容易搞錯的地方。‼️‼️‼️‼️‼️
副翼最直接的作用是:
控制 Roll,而不是直接控制 Heading。
當副翼使飛機產生 Bank Angle 後,原本大致向上的升力向量(Lift Vector)也會跟著傾斜。
此時升力可以理解成具有:
Vertical Component維持飛機高度以及
Horizontal Component提供轉彎所需要的向心作用
因此飛機才會開始沿著彎曲的航跡轉向。
所以完整概念是:
Aileron=》Roll=〉Bank Angle=》Lift Vector Tilts
=〉產生水平分量=》Aircraft Turns
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5️⃣⑤ 為什麼轉彎時還要使用 Rudder?
理想情況下,我們希望飛機在轉彎時保持:
Coordinated Turn(協調轉彎)
但副翼偏轉除了改變升力,也會改變阻力。
尤其是:向下偏轉的副翼
通常會增加該側機翼的升力,同時也可能增加較多阻力。
這可能使飛機的機頭短暫朝與預期轉彎方向相反的一側偏航。
這個現象稱為:Adverse Yaw(反向偏航)
例如準備:Roll Left
左副翼 ↑
右副翼 ↓
右翼阻力可能增加較多,使機頭產生向右偏航的傾向。
因此飛行員需要適當配合:Rudder來維持協調飛行。
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6️⃣⑥ Aileron 與 Spoiler 的關係
大型民航機除了使用 Ailerons 控制 Roll 外,部分 Spoilers 也能協助滾轉。
這類功能通常稱為:Roll Spoiler / Spoileron
例如飛機向左 Roll:
左側 Roll Spoiler 升起=》左翼 Lift ↓=〉進一步幫助飛機向左滾轉。
因此部分大型飛機的 Roll Control 並不是只依靠 Ailerons,而可能是:Aileron + Roll Spoiler共同完成。
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7️⃣⑦ Differential Aileron 是什麼?
為了降低 Adverse Yaw,一些飛機會讓兩側副翼的偏轉角度並不完全相同。
通常:
Up-going Aileron 偏轉角度較大
Down-going Aileron 偏轉角度較小
這種設計稱為:Differential Aileron(差動副翼)
目的之一就是減少向下副翼產生的額外阻力,降低 Adverse Yaw 的影響。
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8️⃣⑧ 副翼通常裝在哪裡?
一般會位於:Wing Trailing Edge + Outboard Section
也就是:機翼後緣、較靠近翼尖的位置。
原因之一是距離飛機縱軸越遠,所產生的滾轉力矩效果通常越明顯。
不過不同飛機的設計並不完全相同。
部分大型客機還可能具有:
Outboard Aileron 外側副翼以及Inboard Aileron 內側副翼
並依照不同速度或飛行狀態使用。
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✈️ 今日最重要的觀念
‼️向左 Roll‼️
Left Aileron ↑ =》Left Lift ↓
Right Aileron ↓ → Right Lift ↑➡️ Aircraft Rolls Left
‼️向右 Roll‼️
Right Aileron ↑ →=》Right Lift ↓
Left Aileron ↓ → Left Lift ↑➡️ Aircraft Rolls Right
最後記住這組:
Aileron → Roll → Longitudinal Axis
Elevator → Pitch → Lateral Axis
Rudder → Yaw → Vertical Axis
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‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️‼️
💡機師面試常見問題
Q:What is the function of an aileron?
可以回答:
Ailerons are primary flight control surfaces located near the trailing edges of the wings. They move in opposite directions to create a difference in lift between the two wings, producing a rolling moment about the aircraft’s longitudinal axis.
如果想快速記憶,就記:
‼️‼️Stick Left → Left Aileron Up → Left Wing Down → Roll Left
‼️‼️Stick Right → Right Aileron Up → Right Wing Down → Roll Right
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最後⋯
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然後希望考生都能心想事成~~
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