失速

在流体动力学，失速（英语：stall）是指翼型气动迎角（Angle of attack）增加到一定程度（达到临界值）时，翼型所产生的升力（lift force）突然减小的一种状态。翼型气动迎角超过该临界值之前，翼型的升力是随迎角增加而递增的；但是迎角超过该临界值后，翼型的升力将递减。由于大部分有关失速的讨论都与航空有关，以下集中论述失速与飞机（固定翼飞机）的关系。简单来说，飞机失速意味着机翼上产生的升力突然减少，从而导致飞机的飞行高度快速降低。注意失速并不意味着发动机停止了工作或是飞机失去了前进的速度。对于大部分飞机，如果发生失速飞机就会立即开始下降。此时飞行员要增加空速从而让机翼可以以较小的迎角产生足够的升力来摆脱失速状态。一旦从失速中恢复，气流就可以重新平稳地从机翼上下流过。如果操作得当，整个过程并不危险并且只会损失较小的高度。飞行员在训练时通常会被指导如何识别，避免失速以及如何让飞机从失速中恢复，而展示在失速时控制飞机的能力是获得资格认证所必须的。一般来讲，失速最危险的情形只出现在没有足够的高度来恢复到正常状态的时候，比如飞机正在起飞、着陆或者翻越障碍。一种特殊的情形是飞机在失速的同时绕偏摆轴进行自旋，被称为尾旋。这主要是由于两侧机翼出现不协调的失速，飞机围绕失速严重的一侧机翼方向发生旋转造成的。由于这个飞行状态具有很高的下降率且会对机体结构造成极大破坏，所以在低空条件下如不及时改出是十分危险的。飞机接近失速状态时的一个征兆是对控制的反应迟滞，因为接触控制板的气流变弱了。而一旦飞机进入失速状态，由于机翼旁形成的湍流，机体可能会产生抖动(buffet)。另一方面，现代飞机通常都具有失速警告。接近失速速度时，驾驶杆上安装的抖杆器会被启动(机上的警报器会发出 Stall~ Stall 的警报音)，从而使驾驶杆发生好似失速状态时的抖动，提示驾驶员飞机已经接近失速状态，以便驾驶员能够提前采取措施。另外还有声音警告的提示方式。对于电脑控制的飞机，在正常法则下飞行时，由于电脑系统提供的安全保护，迎角通常是不会达到引起失速的大小的。飞机是否失速只取决于迎角的大小，而非空速的快慢。但是因为在一定的条件下二者之间有关联，所以实际应用中经常会使用到“失速速度”的概念。一架处于失速速度的飞机不能爬升，一架低于失速速度的飞机无法阻止其下降。当飞机做平稳的飞行时，需要升力与重力之间达成平衡，即需要升力的大小保持恒定。而空速越慢的飞机就需要越大的迎角来保持相同的升力，所以若飞机的速度下降就要同时加大迎角。随着速度不断降低，到了某一点迎角越过临界值时，飞机将再也无法获得足够的升力，于是开始向下坠落。这一点的速度就被称为失速速度。当飞机进行爬升或转向的时候，因为需要额外的升力来提供加速度，飞机会在一个更高的速度就发生失速。这个速度可能大大超出正常的失速速度。 一般地，飞机侧倾角度和失速速度的增幅的关系如下：比如，当飞机处于45°倾角时，失速速度是正常平飞时的1.19倍对于翼型而言，失速的主要原因一般是大迎角下，上翼面的附面层分离而导致的上下翼面压差降低。而对应三角翼，主要原因是三角翼前缘涡破裂。中华航空006号班机使用波音747SP飞机，从台北于下午4:40起飞，预定于当地时间下午1:25降落在洛杉矶国际机场。在1985年2月19日，该航班突然发生意外，导致机上其中两名乘客重伤以及飞机受到严重的损毁。原因是该飞机飞行十小时之后，其中一具发动机失去动力。虽然当时仍有数分钟可以处理这个状况，但是飞行员仍无法成功控制因发动机失效所导致的不平衡推力。这架飞机最后失速不断翻滚并以接近音速的速度下坠9000米，并同时受到高速与高压的冲击。最后飞行员重新控制飞机并转降在旧金山国际机场。伯根航空301号班机是一架隶属土耳其的一间包机公司伯根航空的波音757-23A，1996年2月6日，飞机于多米尼加共和国首都圣多明哥起飞后五分钟突然向左倾侧，摔进海里，机上189人（含机组员），无一生还。其后的空难原因调查揭示仪器发生错误的主要原因是飞机驾驶舱外下方的皮托管受损或被堵塞。飞机起飞后约一分钟，驾驶员将飞机设定为自动飞行状态。此时飞机的仰角提高，出现这种状态，是因为飞机空速过高，自动驾驶系统便会抬高机鼻以达至减速效果。但自动驾驶系统只是以机上的仪表显示的资讯给予反应，虽然当时机长的空速表显示飞机超速，可是实际上，副机长的空速表所显示的速度不断减少，却是飞机当时的真正状况。机长却忽略副机长的显示器，因而鲁莽地将节流阀往后拉，结果导致飞机失速。当飞机失速时，副机长及后备机长曾向机长建议让飞机机鼻朝下，让飞机以俯冲姿态，令空气在飞机机翼下流过产生升力，飞机便可停止下坠，但当时机长对机员建议完全没有回应。可能是机长当时已方寸大乱，又或是机长认为他有相当驾驶757的经验，自尊心令他忽视只有75小时驾驶757经验的副机长的建议。无论如何，他们错过仍有足够高度下挽救飞机的机会，最终导致189人死亡。西加勒比海航空708号班机是西加勒比航空公司的包机。2005年8月16日（星期二），该架包机坠毁于委内瑞拉北部的山区，导致机上152名乘客和8名机组人员全部罹难。这架包机为麦克唐纳-道格拉斯公司的MD-82，从巴拿马的巴拿马城托库门国际机场（ICAO：MPTY）起飞，前往马提尼克的法兰西堡（ICAO：TFFF）。机长在探讨机身积冰的问题后把会降低的推力的除冰系统关闭，但是后来又打开结果导致飞机在FL330无法保持高度，最后在机组下降到FL310之前飞机进入深度失速。但是机组向塔台汇报称一个发动机熄火，随后汇报第二个发动机也熄火，（实际上是机长对飞机仪表数据做出的错误判断。）于是机长请求在马拉开波进行紧急迫降。飞机以近10000ft/min的速度快速下降一直没有从深度失速状态改出。最后飞机在当地时间3:45am（世界协调时的7:45am）坠毁于委内瑞拉苏利亚州西部马奇奎斯的一个牧场（距离哥伦比亚边境约30公里），机上160人无人生还。法国航空447号班机于2009年5月31日从里约热内卢起飞，飞往巴黎，这是一架空客A330-200型客机。航班在35,000英尺的高空巡航飞行一个半小时之后遇到风暴，用于测量风速的皮托管被冻住。由于空速测量失效，飞行控制系统计算机已无法自行处理，于是它们把飞机控制权移交给两名飞行员（移交控制权的时候会发出警报声）。不可思议的是，驾驶飞机的副机长博南决定迅速攀升到飞机的最大升限38,000英尺——也就是在这个时候飞机开始失速，飞机进入气流的角度太大以致于机翼无法提供足够的升力。尽管失速的警报一直在响、另一位机师和机长极力挽回，但是博南对警报置之不理，仍然让机鼻保持朝上——然而事实上飞机正笔直地坠向大海。博南所要做的只是把机鼻拉下来，让飞机重新获得升力——但是他没有这么做。这次悲剧共导致228人遇难，其发生的关键性因素就是失速警报被忽略。法国民航安全调查分析局质疑飞行员对于这样的警报所给予的“最低关注度”。“飞行员的训练并不能够提供确实的证据来确保飞行员获得相关的技能。”