搜索
四代机基本知识之翱翔之翼“Foraplanetoflywell,itmustbebeautiful.”一架飞的好的飞机，必定是架漂亮的飞机。这话还真给说对了，从最初莱特兄弟的骨架式飞机，到第一架实用的喷气式战机Me262，再到今天闪着无数高科技第四代的F22，这飞机真是越来越耐看了。得益于人们对空气性质的不断深入了解，人们设计的飞机越来越符合空气动力的要求。自然飞机的性能是越来越好。飞机该有什么样的翅膀，什么样的外形，这跟它作什么样的功用密切相关。最初人们是通过观察鸟类的翅膀来一点一点进行摸索的。毕竟在没有任何可用的经验面前，模仿鸟类是最保险的。鸟儿在大自然里生活了千百万年能适应下来，必然有他的道理。早期的时候人们走了歪路，朝扑翼机的方向发展，把翅膀拍上拍下的，他们也不想想他们那时候是什么破材料科技。直到后来搞固定翼飞机，才算进了门道。点击查看大图：古代人天天看星星，于是成了天文学家。天天看河流，于是成了水利学家。天天看石头，成了地质学家。近代人天天看鸟儿，于是鸟人出现了。。。。。。。囧（这段话怎么这么耳熟呢？）说起鸟人，其实做个鸟人还真一直是很多人的梦想，不过现代的鸟人不再傻呵呵的煽翅膀了，换上了固定翼，再加上几个发动机，于是。。。。。终于。。。。。。。点击查看大图：点击查看大图：现代鸟人，此公名叫罗西，是前瑞士战斗机飞行员。他于08年5月穿着这套鸟人装成功飞越阿尔卑斯山。对飞机机翼而言，翼型的选择对飞机的气动性能有直接的影响，这里有几个基本知识可以作为参考。点击查看大图：这里面，大家只要知道下展弦比。展弦比大的，机翼一般都是又细又长，这种机翼的升力很大，低空低速性能很好，但缺点是阻力大。而展弦比小的，一般机翼很短，比如三角翼，展弦比小的高速性能好，一般的战斗机都采用小展弦比机翼。点击查看大图：滑翔机的机翼就是典型的大展弦比机翼，它又细又长，这样就能获得最大的升力，反正滑翔机追求的不是速度，大展弦比的低速性能很好，借助气流，可以飞很远。点击查看大图：信天翁是鸟类中翅膀最长的，体型大的翅膀展开可以达到2.5米长，这种大展弦比的翅膀赋予它极佳的滑翔能力，是鸟类中绝对的滑翔冠军。它一年中，除了交配外，其余时间都在天空渡过，包括吃喝拉撒睡，它能像海豚一样左右脑交替休息，这样就能一边飞翔一边睡觉。大家想象一下，一边吃东西，一边消化，一边睡觉还一边拉屎，而且还不停的在天上飞，这是一种什么样的人生境界啊！！！！！！而对于高速飞行的飞机，波阻占很大**例，要想使波阻系数降低，就应该减小展弦比。总的来说，对于亚音速的飞机，应该采用大展弦比的机翼，而超音速飞机则应该采用小展弦比。还有一个是根稍比，就是机翼的翼根与翼尖之比。对亚音速飞机而言，还要考虑诱导阻力的影响。根稍比越大，诱导阻力的影响越大，根稍比越小，诱导阻力的影响越小。那么什么是诱导阻力呢？由于机翼的升力原理是通过机翼使下表面的气流压力大，上表面的压力小，通过这压力差，来产生升力。但到了机翼翼尖两端，上下两股气流的交汇处，由于下面的高压气流会绕过机翼的翼尖，朝上翼面的低压区流去。因此在翼尖会产生漩涡，由于它改变流经翼尖附近气流的方向，增加了附加的阻力，而且还降低了升力。因为它是由升力诱导出来的，所以叫诱导阻力。点击查看大图：从第二图中可以看出，在机翼的翼尖，下面的高压气流会流向上面，形成涡流。点击查看大图：怎么样，这张图显示的够清楚了吧，在飞机的翼尖，形成了强烈的涡流。由于这股涡流改变了气流的正常流向，会形成额外的阻力。不过也可以很清楚的看到，对翼尖涡流而言，内侧的气流向下，而外侧的气流向上，是股免费的升力流，这么好的事情，大自然里的动物是绝不会白白浪费的。点击查看大图：《大雁南飞图》天气凉了，树叶黄了，一片片叶子从树上落下来，天空那么高那么蓝，一群大雁往南飞，一会儿排成个人字，一会儿排成个一字，啊！秋天到了。怎么样，大家回忆起小学一年级的那篇课文没？大雁为什么要排成人字形或一字形呢？上面那张飞机涡流图给出了很清晰的答案。领头大雁翅膀的翼尖拉出涡流，由于涡流的外侧是股向上的升力气流。这样队伍后面的小雁就可以免费享受到那股上升气流，小雁只需花很少的力气就能进行长途飞行。当然，队伍后面的爽了，领头的大哥就得劳神了。点击查看大图：由于诱导阻力对升力也有破坏，很多飞机在翼尖安装了这个翼尖小翼，来阻碍上下表面气流的扰流。这样就能减小诱导阻力，还能增加升力，经济性也有提高。翼尖小翼的安装有很多种，有向上翘的，有向下翻的，也有上下都翻的。这就看个人的口味了。点击查看大图：除了飞机外，F1也在它的扰流板尖端安装类似的大翼面，这样一方面能增加纵向稳定性，一方面能减少诱导阻力。这是法拉利车队2009的最新战车F60。后面站的自然是马萨和莱科宁。对机翼的升力而言，仅凭高中知识所知道的机翼上下压力差形成升力还不足以解释全面。一般的机翼，前面厚后面薄，由于空气是有黏性的，机翼上表面的气流会沿着表面的形状从厚的地方向薄的地方移动，是种自上而下的移动。既然这股气流是向下吹的，那么根据顿第三定律，力的平衡，F1＝－F2。气流往下吹，自然有股抬升的力量作用于机翼上。这股向下吹的气流叫作下洗气流。而机翼抬升的角度越大，或者说攻角越大，下洗的作用越明显，升力也就越大。点击查看大图：气流沿着机翼表面的方向进行向下的移动，这股气流称之为下洗气流。机翼的攻角越大，下洗的效果越明显，升力自然就越大。所以我们看到飞机起飞时，都要抬起头，这样就能增大机翼的攻角，增加下洗，也就增大了升力，飞机就从跑道上腾飞起来。点击查看大图：点击查看大图：机翼的下洗气流，加上翼尖的涡流。使飞机穿过云层后留下了一个浪漫的爱心符号。好玩么，我再来一张。哈哈点击查看大图：米格29拉出了一个搞笑的笑脸。。后掠角增大机翼的后掠角，可以提高临界马赫数，延缓激波的产生。飞机在稀薄空气中飞行与在浓密空气中飞行相比，明显在稀薄空气飞行的阻力小，浓厚空气的飞行阻力大。而在同水平的空气中高速飞行时，由于空气是可压缩的，飞机高速飞行时，机翼前缘的空气被压缩，密度增大，相当于增加了前面空气的阻力。另一方面，如果机翼前面的空气被同步压缩，那么阻力增加速度明显增大，但如果分批的被压缩，那么阻力增大的速率就会降低，延缓激波的产生。所以高速飞行的飞机都采用后掠角，使空气不至于被同步压缩。点击查看大图：在亚音速时，前面的压力波会以音速跑到飞机的前面，扰动集中不起来。当飞机刚好达到音速的时候，所有的压力波刚好集中在一块，阻力突然增大。当飞机超过音速时，声波扰动来不及传到飞机前面去，前面的空气直接受到飞机的突然压缩，形成很明显的锥形。经过激波，气体的压强，密度，温度突然升高，而流速突然下降。压强突然的跃升会有强烈的爆响。所以超音速时能听到刺耳的音爆声。点击查看大图：超音速时候，由于锥后的气压突然降低，如果空气湿度够的话，就能汽化，能看到很明显的锥点击查看大图：这是美国海军蓝天使表演队的F18在近海面突破音速，可以看到激波形成的冲击波打到海面上，带有明显的破坏性。点击查看大图：这张就看的更近了在超音速时，如果机翼延伸到激波锥外，则不仅气动阻力大，冲击波还对机翼有破坏性。而后掠角机翼，则刚好“躲”在锥后的低压区，对降低气动阻力有利。后掠角机翼一般采用三角翼，小展弦比的三角翼虽然高速性能好，但低速性能差，起降的时候不得不把机头高高的抬起，以增加升力，起降速度还非常快。所以对跑道的要求很高，跑道还很长。点击查看大图：采用无尾三角翼的协和式，虽然能以2倍音速巡航，但低速性能差，起降的时候不仅仰角比一般的亚音速飞机大，前起落架也明显高于后面，使得它即使在地面仍然保持抬头。这样起飞时能保持一个迎角，增加升力。帮助它顺利起飞。点击查看大图：看看毛子的图144，一对难兄难弟，图144的机头抬的更高，这样起飞时能获得更大的仰角。不过图144还有个秘密武器，驾驶舱后面有对可伸缩的鸭翼，帮助它低速时顺利起降。即使这样，他还是要靠这个抬头来辅助起飞。点击查看大图：图144打开鸭翼的时候。机翼边条在讲机翼边条前，我常长真臻得先讲一下失速，因为边条的作用很大程度上就是为了改善飞机大仰角性能的，能极大的推迟失速。因为飞机做纵向机动时，飞机靠仰头，再往上飞。而作水平机动时，飞机会先侧身，然后做仰头动作，这样完成水平机动。因此飞机的仰角性能非常的重要。失速飞机从水平状态作大仰角机动时，会有个先抬头的动作，但这时候不会马上朝上飞，由于惯性，飞机抬起头，露出大肚皮朝前飞一小会儿时间，然后再朝上飞。但这个肚皮朝前飞的一小会儿时间，却是最关键的时间。搞的不好就会失速，那么我们先来看两个例子。让大家认识下什么是失速及失速的后果。第一例鹰狮大闹蟠桃园点击查看大图：点击查看大图：1993年8月8号，一架瑞典的JAS39鹰狮为斯德哥尔摩当地的庆祝节日做表演，飞机正飞的high，准备做大仰角机动给居民们表演，好让那些土包子们开开眼界，瞧瞧咱们本国刚刚服役才2个月的新式战斗机。点击查看大图：飞机的仰角继续增大，这时候飞行员突然发觉不对，抬过头了，怎么飞机有了垂直的姿势，却没有垂直的动作呢？点击查看大图：这时候飞行员意识到飞机失速，很识趣的知道自己改不出来了。毕竟飞机是国家的，小命是自己的，内心怀着强烈的人权大于主权的信念，毫不犹豫的跳伞了。。。。。。点击查看大图：飞行员跳伞后，这个“活死人”直接往下掉。这图里都可以看到后面的教堂了。地面不明真相的群众们目瞪口呆。咱们土包子确实没见过这等场面。点击查看大图：轰的一声，掉进了附近的花园里，狼烟四起，群众们大呼过瘾。今天这节日过的真热闹。第二例魔王火烧白云城点击查看大图：1994年6月24日，美国费尔柴德空军基地（Fairchildairbase），主驾驶员霍兰德驾驶着一架B52作低空表演。点击查看大图：飞机飞到跑道尽头后，这位大侠驾机作了一个空中大回环，一切良好。击查看大图：大回环后，他继续大回环动作，镜头里已经能很明显的看到整个机背了。整架飞机侧面已经接近于垂直了。这位老兄，直接把轰炸机当成战斗机来开了。点击查看大图：回环回环再回环，这大爷连续做完几个高难度体操后，就开始做最后的动作了。所谓一套体操做完了，自然要做落地结束动作了点击查看大图：这时候飞机已经直接掉高度了，一头栽下去。他确实是在做落地动作，他也确实做到了。看看周围谁在给他们喝彩，飞机镜头右边是被飞机机翼切断的高压电线，闪着电光（红圈处），左边是一个油库，前面是高强度水泥，他不是一个人在战斗，他不是一个人在战斗！！！！！点击查看大图：轰的一声，好大的一个红色棉花糖。场面真是壮观啊。。。。。。点击查看大图：让我们看看从别的镜头处拍摄到的画面吧，这可绝不是PS的，货真价实的镜头哦。整架B52直接侧面垂直与地面成90度。怎么样，这图够刺激了吧？你霍大爷的，见过开飞机的没见过这么开飞机的，而且还是轰炸机。点击查看大图：从这张google图上，标识了飞机的飞行路线，真是一个超级大回环啊。。。。。。。这两个例子，一个是从正面大角度，一个是侧面大角度，分别演示了失速的后果。那么本来飞的好好的，怎么突然就这样子了呢？让我们从风洞演示里看看究竟吧。点击查看大图：这是机翼小仰角时的风洞演示图，可以看到，一切良好。上表面气流密集，流速快，气压低，气流沿着机翼还有个下洗的过程，带来额外的升力。点击查看大图：机翼的仰角增大，这时候，下洗气流的角度也越往下，机翼的升力增大。事实上，机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用，而不是靠下表面正压力的作用，一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右，下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。也就是说机翼的上表面比下表面更加重要！飞机更多的是被吸上天的，而不是被托上天的！点击查看大图：机翼仰角更大了，这时候看到什么不同了么？由于仰角太大，机翼后面的气流没有汇合在一起。后面形成了一个巨大的“真空”。这个“真空”可真要命，想想看，机翼前面有正常压力的气流吹打着机翼，机翼后面是“真空”，根据伯努力原理，机翼往哪儿飞？当然是往后面飞啦！更加郁闷的是，你飞的越快，后面的“真空区”越大，带来的吸力也越大。怎