有問有答
空中茶寮
z問:
為什麼協和客機的機頭是可下偏式機頭?
答:作為一款曾進行過商業運營的超音速客機,“協和”對減小飛行阻力(尤其是超聲速波阻)的要求要遠高於其他客機,因此該機的機身極其修長,機頭也呈細長尖錐型。這使得飛行員的視野非常狹小。另外,該機的機翼選用了三角翼,這種適用於高速飛行的機翼在低速起降的時候需要較大的迎角才能產生足夠的升力,因此飛機在起降階段必須采取高高上揚的姿態,坐在狹小座艙內的飛行員更難看到機場跑道了。因此,協和客機的機頭在起降的滑跑階段會下偏5°來改善飛行員視野(在降落前的進場階段會下降12.5°來使飛行員找準跑道)。
上海馮一乘:
我小學五年級開始就深受《航空知識》的熏陶。在貴刊的影響下,我對航空理論知識方麵非常感興趣,已經自學了一部分空氣動力學基礎理論,想請教一個問題。機翼上的升力是因為繞翼環量導致機翼上下表麵流速不同壓強不同引起的,而通常我們所說升力大多集中在翼型25%弦長處,這用繞翼環量理論如何解釋?
答:用環量來解釋升力的庫塔-茹可夫斯基理論奠定了二維機翼理論的基礎。該理論自1906年提出,在計算和解釋升力方麵和1726年提出的伯努利原理相輔相成。但是,“升力大多集中在翼型25%弦長處”的說法有些不夠嚴謹。25%弦長(一般稱作四分之一弦長)在薄翼型理論中有著重要地位。在理想不可壓縮流體中,如果翼型的迎角、厚度和彎度都很小的話,翼麵的迎角、厚度和彎度這三者對氣動力的影響可以分開考慮,這便是薄翼理論。薄翼在空氣中會受到升力、阻力以及俯仰力矩的作用。如果對四分之一弦長處計算薄翼所受的力矩時,我們會發現該力矩不隨迎角的變化而變化,這個力矩被稱為零升力矩,而這個位置則被叫做翼型的焦點(具體的推導公式請參考《空氣動力學》等相關教材)。將氣動力抽象為作用在翼型焦點上的升力、阻力和零升力矩的做法是一種較為合理的近似。但是,當翼型擁有一定的厚度和彎度後,焦點的位置就不會待在25%弦長處不動了。比如大多數翼型的焦點位置在23%到24%弦長之間,而層流翼型的焦點則較為靠後,在26%到27%弦長之間。在更為複雜的小展弦比機翼和帶有後掠角的機翼上,這種針對二維薄翼型的簡化理論顯得更加不準確了,這時就需要引入升力麵理論等與實際情況更相符的模型了。
NWPU STUDNT 問:
1、在擁有了高性能高質量的全向推力矢量發動機之後,戰機的方向舵與控製係統能不能夠取消從而大量減重?
答:推力矢量發動機的出現的確使得戰鬥機的方向舵在某些情況下顯得多餘。無方向舵甚至無垂直尾翼的戰鬥機已成為各國研究的一個方向。美國X-36無人機就取消了垂直尾翼和水平尾翼,依靠矢量發動機和副翼的配合來控製方向。但是,無方向舵的布局要想在有人駕駛的高速戰鬥機上應用還需較長時間。一旦發動機推力減小或者熄火,無方向舵戰鬥機的控製能力會大幅下降,甚至會危及人機安全。另外,高速戰鬥機的機身細長,單憑推力矢量發動機難以高效地使飛機實現偏航穩定。不過,在導彈領域,推力矢量發動機對舵麵的取代做得相當大膽。歐洲的AIM-132格鬥導彈取消了全部空氣動力控製舵麵,僅保留了4個小小的固定式安定麵,完全依賴矢量發動機來控製導彈的飛行方向。