着陆

飞行器从空中安全接触地面、水面、跑道等并停止的一系列过程。

着陆

概述

着陆(着陸,landing)是指飞机、航天器、无人机等飞行器结束飞行状态,安全接触地面、水面或其他着陆点,并减速直至停止的一系列过程。它并不仅仅指机轮触地的那一瞬间,而是涵盖从进近(approach)、拉平(flare)、接地(touchdown)、滑跑(rollout)直至停止的全部阶段。着陆被列为飞行所有阶段中风险最高的环节,飞行员的技术水平、机体设计、气象条件与管制系统共同发挥作用。

主要内容

着陆的物理原理

飞机之所以能够升空,是因为升力(lift)大于重力;而着陆则是刻意减小这一升力,使机体下降的过程。飞行员会降低速度、调整迎角,并展开襟翼(flap)和缝翼(slat),以便在低速下仍能维持升力。在接地前,会稍稍抬起机头以进一步降低速度,执行拉平动作,从而将垂直下降率降至最低。此时理想的垂直下降率通常为每分钟100~200英尺,一旦超过这一水平,便会被归为重着陆(hard landing)。

着陆程序

标准着陆按以下阶段进行。第一,从管制员处获得着陆许可,并进入下降与进近航线。第二,利用ILS(仪表着陆系统)或目视参照物对准跑道中心线。第三,放下起落架与襟翼,并核对检查单。第四,在进入跑道前执行拉平,并让主轮先接地。第五,使用扰流板、推力反向器(反推)和刹车减速,并驶离跑道。

着陆装置与系统

起落架(landing gear)是吸收着陆冲击的缓冲装置,在大型客机上,主轮与前轮均由液压驱动。跑道上设有辅助精密进近的ILS、跑道末端灯、进近灯、PAPI等目视助航设施。此外,自动着陆(autoland)系统可支持机体在CAT III级恶劣天气条件下自行着陆。

着陆的类型

着陆可根据目的与环境划分为多种类型。水平着陆是如飞机那样在跑道上滑跑后停止的方式,垂直着陆则是直升机、VTOL飞行器或航天器垂直下降落地的方式。软着陆(soft landing)指毫无冲击地平稳接地,重着陆则指伴随强烈冲击的接地。在航天领域,着陆会结合利用大气阻力进行的气动减速、反推火箭点火、降落伞展开等多种手段。太空探索技术公司(SpaceX)的猎鹰9号助推器已将借助反推在海上平台或地面垂直着陆的可重复使用技术投入商业化应用。

着陆的风险因素

着陆会面临风切变、侧风、跑道结冰、大雾、着陆装置故障、鸟击等多种风险。尤其是侧风着陆,要求采用将机头朝向上风方向偏转进近的蟹形(crab)技巧或机翼下沉(wing low)技巧。若以过高速度接地,可能会冲出跑道(overrun),因此大多数机场都设有跑道末端安全区(RESA)和发动机推力制动装置。

最新动向

2024~2025年,自主着陆与可重复使用运载器着陆技术正快速发展。利用基于AI的视觉系统与传感器融合、无需飞行员即可精准着陆的无人机和eVTOL飞行器的实证验证正在扩大,面向城市空中交通(UAM)商业化的垂直起降场着陆认证标准也正在制定完善。在航天领域,SpaceX的星舰(Starship)正尝试借助发射塔“机械哥斯拉”进行塔架捕获式着陆,朝着完全可重复使用迈进;月球与火星着陆器的精确着陆制导算法也在不断升级。此外在航空领域,正在开展结合地面监视雷达与ADS-B数据的着陆防撞系统研究,以及旨在减少着陆时排放的电动飞机研究。气候变化导致的湍流与异常天气增多,进一步凸显了着陆安全研究的重要性。

相关主题

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