源自| 容定齋

我相信很多人在學(xué)習(xí)飛機(jī)性能時(shí)把大部分注意力都放在了V1、VR、V2這三個(gè)速度上，如果不是專門搞性能的人員，對其它速度的了解基本就停留在了符號和名字的對應(yīng)關(guān)系上，好一點(diǎn)的大概能說出這個(gè)速度發(fā)生的時(shí)刻和簡單的原理。

至于速度在實(shí)際飛行中的應(yīng)用，對飛行的影響，很少有人能說的明明白白的，畢竟考試不考嘛。

Vmcg（地面最小操縱速度）就是這些“冷門”速度之一。

之所以打引號是因?yàn)檫@個(gè)速度其實(shí)一點(diǎn)也不冷門，運(yùn)行中的很多限制和影響都與其緊密相關(guān)，今天我們就來詳細(xì)講一講Vmcg。

定義和原理

為了確保文章的邏輯完整性，還是要先說一下定義，已經(jīng)了解的朋友可以直接跳過。

Vmcg，也就是地面最小操縱速度，是飛機(jī)在跑道上滑跑過程中一發(fā)失效，另一側(cè)完好發(fā)動機(jī)的推力會將飛機(jī)推向一邊，飛行員通過操縱方向舵偏轉(zhuǎn)與空氣相互作用，可以使飛機(jī)恢復(fù)至與跑道中線平行的方向繼續(xù)滑跑的最小速度。

在實(shí)際運(yùn)行中，關(guān)于Vmcg有一個(gè)非常重要的限制，就是Vmcg≤V1。通俗地理解就是當(dāng)飛機(jī)速度達(dá)到V1后繼續(xù)起飛時(shí)，如果此時(shí)Vmcg≥V1，那么就會存在無法控制飛機(jī)方向的風(fēng)險(xiǎn)，因此Vmcg必須小于等于V1。

飛機(jī)的很多性能限制和變化都是基于這個(gè)關(guān)系而來的，這個(gè)我們在后面會展開講。

另外，在這里還需要提前說明白三個(gè)問題，有利于對文章后面內(nèi)容的理解。

1.飛行員是通過操縱方向舵與空氣相互作用來控制飛機(jī)的方向，而非使用前輪轉(zhuǎn)彎。

方向舵與空氣的相互作用力大小與飛機(jī)滑跑的速度直接相關(guān)，只有在一定速度的基礎(chǔ)上，這個(gè)作用力才會起到控制飛機(jī)的作用，因此才有最小速度這一說法。

如果使用前輪轉(zhuǎn)彎來控制飛機(jī)方向，那就不存在最小速度的說法了，只要飛機(jī)動起來，無論多慢，前輪轉(zhuǎn)彎都能控制方向。

而飛機(jī)在起飛滑跑時(shí)，并不會通過前輪轉(zhuǎn)彎來控制方向，原因有二：

首先，在飛機(jī)高速滑跑時(shí)，前輪轉(zhuǎn)彎根本不足以控制飛機(jī)的方向，這個(gè)時(shí)候只有方向舵所帶來的氣動力能控制住飛機(jī)。而且，如果此時(shí)操縱前輪進(jìn)行大角度轉(zhuǎn)彎甚至?xí)o起落架帶來損傷。

其次是在飛機(jī)駕駛艙的操作設(shè)計(jì)上也不允許這么做，前輪轉(zhuǎn)彎是通過轉(zhuǎn)向手輪完成的，在飛機(jī)起飛滑跑時(shí)，飛行員一手油門一手桿，不可能再去操作轉(zhuǎn)向手輪。

雖然在地面通過腳蹬控制方向舵時(shí)前輪轉(zhuǎn)彎也會跟著小幅聯(lián)動，但是聯(lián)動的角度非常小，一般不會超過7°，這個(gè)是用來在速度不是很快時(shí)補(bǔ)償飛機(jī)偏轉(zhuǎn)需求的。

而當(dāng)飛機(jī)達(dá)到一定速度時(shí)，方向舵腳蹬與前輪轉(zhuǎn)彎會脫開聯(lián)動。

2.飛機(jī)滑跑時(shí)方向可控的定義是：飛機(jī)機(jī)翼可以保持水平，可以保持原來的滑跑放行，并且從一發(fā)失效到恢復(fù)至原來的滑跑方向，飛機(jī)偏移原路線的距離不超過9米，也就是30英尺。

CCAR-25部中還規(guī)定，在Vmcg速度時(shí)，當(dāng)臨界發(fā)動機(jī)突然停車，飛行員在腳蹬上使用最大不超過68公斤的操縱力，就能使飛機(jī)保持方向，同時(shí)采用正常駕駛技巧就能安全地繼續(xù)起飛。

3.規(guī)章（CCAR25.149 ）里規(guī)定每種起飛形態(tài)下的飛機(jī)應(yīng)采取最保守的計(jì)算方式來確定Vmcg：

（1）飛機(jī)處于每一種起飛形態(tài)，或者按申請人的選擇，處于最臨界的起飛形態(tài)；

（2）工作發(fā)動機(jī)處于最大可用起飛功率推力狀態(tài)；

（3）重心在最不利的位置；

（4）飛機(jī)按起飛狀態(tài)配平；

（5）起飛重量范圍內(nèi)的最不利重量。

換句話說，飛機(jī)手冊中給出的Vmcg是飛機(jī)在特定形態(tài)下可以得到的最大的最小操縱速度。

自身因素的影響

1.飛機(jī)推力

Vmcg隨著飛機(jī)的推力增大而增大。

從定義中就能看出來，Vmcg與推力直接相關(guān)。飛機(jī)的推力增大，一發(fā)失效時(shí)，就需要方向舵與空氣間產(chǎn)生更大的作用力來抵消正常發(fā)動機(jī)推動飛機(jī)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力矩，因此Vmcg也必須也跟著增大。

所以同一機(jī)型中，大推力飛機(jī)的Vmcg要比小推力飛機(jī)的大。

然而在一些短跑道機(jī)場運(yùn)行時(shí)，由于大推力飛機(jī)的Vmcg大，從而V1也大，那么就可能出現(xiàn)飛機(jī)在中斷起飛后，剩余跑道長度不夠用的情況。

為了確保滿足跑道長度的使用要求，只能限制大推力飛機(jī)的最大起飛重量。

這就可能出現(xiàn)大推力飛機(jī)的最大起飛重量反而低于小推力了飛機(jī)的最大起飛重量。

2.飛機(jī)重量

Vmcg隨著飛機(jī)的重量增大而減小。

隨著飛機(jī)重量的增加，飛機(jī)的慣性增大，同時(shí)飛機(jī)輪胎與道面之間的摩擦力增加，這兩個(gè)變化均不利于一發(fā)失效時(shí)正常發(fā)動機(jī)推動飛機(jī)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此Vmcg會隨之減小。

也可以理解成，飛機(jī)在起飛滑跑時(shí)，重量越大，越有利于控制方向。

而且如果是在污染跑道上運(yùn)行，一些大推力飛機(jī)還有可能受到最小起飛重量的限制。

首先是因?yàn)樵谖廴镜烂嫔线\(yùn)行，飛機(jī)的輪胎與道面之間的摩擦力會降低，V1會隨之減小。

其次是由于飛機(jī)前輪與與道面的摩擦力降低，一發(fā)失效時(shí)，正常發(fā)動機(jī)的推力更容易推動飛機(jī)偏轉(zhuǎn)，從而Vmcg會隨之增大。

如果此時(shí)飛機(jī)的重量較輕，慣性較小，就會導(dǎo)致Vmcg進(jìn)一步增大，很可能超過V1，導(dǎo)致飛機(jī)不能安全起飛。

為了避免這種情況出現(xiàn)，一般會采取兩種方法：

一是增加飛機(jī)的重量，也就是限制飛機(jī)的最小起飛重量，以此增大飛機(jī)輪胎與道面之間的摩擦力，從而增大V1減小Vmcg，確保Vmcg≤V1。

二是采取減推力起飛，在污染跑道上采取減額定功率起飛，可以降低發(fā)動機(jī)的推力，從而降低Vmcg，也能確保Vmcg≤V1。

3.飛機(jī)重心位置

Vmcg隨著飛機(jī)重心前移而減小。

在前面定義和原理部分我們提到過，Vmcg是按照飛機(jī)重心處于最不利位置的情況來確定的。也就是說，只要飛機(jī)重心處于合規(guī)的范圍內(nèi)，實(shí)際的Vmcg一定不會超過飛機(jī)手冊中給出的Vmcg。

當(dāng)飛機(jī)重心在合規(guī)范圍內(nèi)前移時(shí)，會增加飛機(jī)前輪與道面之間的摩擦力，從而不利于一發(fā)失效時(shí)正常發(fā)動機(jī)推動飛機(jī)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，Vmcg也會隨之減小。

4.引氣系統(tǒng)

引氣系統(tǒng)不工作時(shí)，Vmcg增大。

當(dāng)飛機(jī)的引氣系統(tǒng)不工作時(shí)，發(fā)動機(jī)推力增大。這個(gè)跟我們在做起飛分析時(shí)，發(fā)動機(jī)引氣開關(guān)對推力大小的影響是一個(gè)道理。

根據(jù)前面發(fā)動機(jī)推力大小對Vmcg的影響可以得知：當(dāng)飛機(jī)的引氣引氣系統(tǒng)不工作時(shí)，Vmcg會增大。

外部因素的影響

1.濕跑道

在濕跑道上運(yùn)行，Vmcg增大。

飛機(jī)在濕跑道上運(yùn)行，輪胎與道面之間的摩擦力減小，一發(fā)失效時(shí)正常發(fā)動機(jī)的推力更容易推動發(fā)動機(jī)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此Vmcg會增大。

一般情況下，如果僅是濕跑道而非污染跑道，道面摩擦系數(shù)通常較好，因此Vmcg不會增加太多，對運(yùn)行影響很小。

2.污染跑道

在污染跑道上運(yùn)行，Vmcg增大。

飛機(jī)在污染跑道上運(yùn)行，Vmcg的變化原理與濕跑道相同。但是相對濕跑道，飛機(jī)在污染跑道上的起飛性能會明顯惡化，Vmcg會較為顯著地增加。

這在減推力起飛的應(yīng)用中有所體現(xiàn)，眾所周知，只有減額定功率起飛可以在污染跑道上使用，而靈活溫度起飛是不允許的。

原因就在于飛機(jī)在污染跑道上運(yùn)行時(shí)，Vmcg會增大，V1會減小，如果使用靈活溫度起飛，可能會出現(xiàn)Vmcg大于V1的情況，存在安全隱患。

但靈活溫度起飛是可以在濕跑道上使用的。

可能有的朋友就會問了，那為什么污染跑道上可以使用減額定功率起飛呢？

簡單來說，是因?yàn)闇p額定功率起飛每個(gè)推力對應(yīng)的V1和Vmcg都是經(jīng)過驗(yàn)證審定的，可以確保V1≥Vmcg。

而且這兩種減推力起飛方法在確定Vmcg時(shí)使用的推力基準(zhǔn)也不一樣，這個(gè)說起來就比較復(fù)雜了，有空再專門寫。

3.外界溫度

外界溫度升高，Vmcg減小。

這個(gè)很好理解，外界溫度升高，空氣密度減小，飛機(jī)發(fā)動機(jī)的推力減小，Vmcg也隨之減小。

當(dāng)然，空氣密度減小，在相同速度下，飛機(jī)方向舵與空氣間的作用力也會減小，理論上會使Vmcg增大。

但在實(shí)際情況中，隨著外界溫度升高，發(fā)動機(jī)推力的減小程度遠(yuǎn)多于方向舵與空氣間作用力的減小程度，因此Vmcg變化趨勢仍是減小。

4.機(jī)場高度

機(jī)場高度增加，Vmcg減小。

機(jī)場高度增加與外界溫度升高對Vmcg影響的原理相同，都是由于空氣密度減小導(dǎo)致發(fā)動機(jī)推力減小，從而Vmcg也隨之減小。