倒飞的刺激和物理原理

一架银色飞机飞过内华达州棕色的沙漠山丘，飞行员丹尼斯·布恩准备将机头朝上，对准地平线，让我们翻滚起来。我被绑在他后面，坐在这架 38 英尺长的飞机上唯一的另一个座位上，当我们爬升时，我感到向后推。然后，他熟练地执行了副翼翻滚，迅速将飞机翻了个底朝天，然后又翻了个身。

“哇哦，天哪，”我说道。我记得当时有短暂的迷失感，但翻转在几秒钟内就结束了。

几分钟后，布恩驾驶着他的 AT-6C 飞机（一架经过修复的 1942 年制造的飞机）降落在雷诺斯特德机场。“这架飞机的功能非常强大，”越战老兵、前空军试飞员学校教员布恩在飞行后倚着机翼告诉我。

除非乘坐小型特技飞机，否则大多数人没有机会倒飞。相反，他们在商业航班上直立坐着，像在家里一样吃花生和看电影。但是，如果你是“我爱飞行”阵营的一员，乘坐 T-6 或类似飞机进行翻滚是一种经典动作，值得尝试，或者至少值得考虑。

那一刻，我驾驶的 T-6 并不是我第一次倒飞。那次飞行经历让我倍感荣幸，那次飞行是驾驶空军 F-16 进行的一次体力消耗很大的飞行，在一次陡峭的爬升结束时，我的飞行员让我们短暂倒飞，然后，慢慢地让飞机倒飞，然后再倒飞回来。那次，我说出了同样的话：“哇哦，天哪。”

随它去吧

滚转实际上有多种形式——飞行员可以进行副翼滚转、点滚转、桶滚转和慢滚转——飞行员可以讨论或辩论它们的微妙之处。你可能认为桶滚转是最简单的，但这个特技实际上比你想象的要复杂一些：它涉及滚转中的部分循环，飞机在机动中途改变航向。在北飞的飞行员在做桶滚转时，在特技过程中会短暂地向西或向东。最终，最简单的理解普通滚转的方式是飞机绕其长轴旋转，从直立到倒置再到正面朝上。

飞行员还可以让飞机以保持重力（航空界简称为 G）的方式滚动，这样人们就不会感到被地球引力拉倒了。这种效果甚至可以让仪表板上的一杯茶保持不洒出来。这与稳定倒飞不同，后者会让飞行员和乘客倒挂在安全带上；或者机翼始终垂直于地面飞行，在这种情况下，您会侧挂在安全带上——我在那次 F-16 飞行中就经历过这种动作。

历史上最著名的翻滚动作可能是飞行员阿尔文·“特克斯”·约翰斯顿 1955 年在华盛顿州上空驾驶大型波音 707 原型机进行的翻滚动作。运输客机未获得特技飞行认证，因此飞行员不能进行特技飞行；特技飞机的设计可承受一定数量的正 G 和负 G，因此适合进行翻滚和翻筋斗。

“当我们谈论特技动作时，我们会想到滚转、翻滚、旋转，”安柏瑞德航空大学航空航天工程教授兼飞行员理查德·P·安德森 (Richard P. Anderson) 说道。大多数特技飞行都以某种方式结合了这三种动作。“滚转无疑是你要做的基本动作之一，也是特技飞行中你要做的第一个动作之一，”他解释道。

与飞机融为一体

掌握滚转技巧可以帮助飞行员更好地了解他们与所驾驶飞机的关系及其性能。这对乘客来说也非常有启发意义。“滚转是一种经典动作，它真正拓宽了飞行员的视野，让他们了解飞机的能力，”普渡大学航空和交通技术副教授兼飞行员布莱恩·迪尔曼说。“通过整个体验，他们越来越成为飞机的一部分”，并将飞机视为“他们自己的延伸，而不是他们坐在里面的机器。”

从空气动力学角度来看，“飞机并不知道你是倒飞的”，迪尔曼补充道；飞机只是对周围流动的介质做出反应。不过，当飞机倒飞时，飞行员必须考虑的一个方面是机翼对迎面而来的空气的迎角：他们可能需要将机头抬得比正面飞行时更高，这样机翼才能产生适当的升力。

迪尔曼说，为了让学生飞行员熟悉倒飞，他喜欢和他们一起做一项练习，那就是让他们指向驾驶舱中的空速指示器，无论是正面朝上还是倒着朝上。这让他们明白，无论飞机的方向如何，飞行员和驾驶舱仪表之间的物理关系都是不变的。（想象一下坐在办公桌前，但房间突然翻转。你的电脑鼠标还在原来的位置和手上，屏幕上的文字仍然是正面朝上的。）

一些飞行员在那一刻意识到“（仪表与他们）的关系并没有改变，”迪尔曼说。“只是外面的景象不同了。”

《大众科学》在内华达州的地面（和空中）报道了里诺飞行比赛。查看我们在此次活动中展示的飞机图片、沙漠中高速飞行比赛的详细数据，以及战斗机飞行员训练所用飞机的过去和未来。

本故事最初发表于 2019 年 10 月 1 日。