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航空基本知识--飞机与机翼

只看楼主收藏回复

我一直觉得吧里发航空基础知识的帖子比较少,而航空模型又以真实为背景,这是与动漫模玩不同的,所以了解些相关知识可能玩儿起来会觉得更有意思。
我其实之前有过写此类帖子的想法,怎奈觉得能力有限,这类知识贴本来应该交给更优秀的人写,但在吧里确实没看到多少。正好前几天又谈起这个问题,决定试一试。当然每人都应该有自己的玩儿法,我这里也仅仅提供一种思路,供人参考。
本贴面向毫无相关知识的新人,只讲最最基础的知识,力图表述内容尽量简单,也限于本人知识面有限吧,算抛砖引玉,希望今后有大佬发更好的相关帖子。
……但愿别被吞贴……


IP属地:北京来自Android客户端1楼2021-05-20 07:58回复
    加油


    IP属地:广东来自iPhone客户端2楼2021-05-20 08:14
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      首先,想象一架飞机在空中做匀速直线飞行,也就是说受力处于平衡状态~这里要用到一些非常简单的高中受力分析知识。
      水平方向,发动机的推力和空气阻力相等(如下图1)。
      而垂直方向,重力和机翼产生的升力相等(如下图2)。
      升力是一种非常有趣的力,简单的说,它是物体被空气包裹,并且高速穿过它产生的,想象一下老师挥舞教鞭时的风声……而机翼可以使这种力量更好的施展它的效能,能在一定速度范围内托起一架飞机并使其稳定飞行。



      IP属地:北京来自Android客户端3楼2021-05-20 08:25
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        完了?机翼之前一直认为是伯努利,但解释不了为啥上面速度快,一开始认为到达机翼后缘时间一样来解释,直到后面看到科恩达才大致明白…


        IP属地:浙江来自iPhone客户端4楼2021-05-20 08:32
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          这里讲个有趣的故事,过去对升力的认识有两种看法,一种比较传统简称B原理吧;另一种比较新,简称V原理吧……
          过去都是讲B再讲V,大家可以想象一下,你看B就云山雾罩的,然后好容易觉得自己算明白了,结果人家告诉你,这玩意儿已经过时了,我们以后主要用的是V原理……你什么感觉,人快崩溃了你知道么……所以一定要看新书,新书现在基本省略B原理,直接讲V原理。


          IP属地:北京来自Android客户端5楼2021-05-20 08:49
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            当然了,飞机除去水平飞行,要转弯,爬升,下降……战斗机还要特技飞行……完成这些动作的本质,其实就是飞行员要改变飞机的受力,使飞机从一个平衡状态到另一个平衡状态的过程。
            而飞行员的手段除去调整发动机推力,还要运用所谓~辅助翼(如图)。
            辅助翼装在飞机的机翼上,主要有副翼、襟翼、前缘襟翼,缝翼等,不同名字主要是因为它们结构不同,可不论叫什么名字,作用其实差不多,主要通过转动增加机翼的升力,如果开到比较大的角度可以增加阻力。一般而言副翼产生升力最好,但结构也最复杂,襟翼之类次之,但结构更简单。
            尾翼的作用使飞机更稳定,上面装有升降舵,控制飞机上仰和俯冲,而现代战斗机(比如F4、MiG23什么的)的尾翼全部可以动,还能对飞机转弯等动作起更大作用,就是所谓全动式平尾。
            另外还有个要提的就是垂直尾翼上的方向舵,其实在现代飞机里并不是主要控制飞机转向的。这个名字只是沿袭自莱特飞机时代,现代飞机太大了,只靠它转弯显然不够用,但它仍然有辅助调整飞机方向的作用。


            IP属地:北京来自Android客户端6楼2021-05-20 11:26
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              先搬根板凳儿和上好佳黄瓜味儿薯片放这儿,过会儿再来~


              IP属地:四川来自iPhone客户端7楼2021-05-20 15:57
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                在继续讨论打破飞机平衡状态之前,还有些东西要说明:
                我们已经知道,飞机机翼被空气包裹,并以一定速度穿过空气,产生升力。换句话说,升力是整个机翼,也包括尾翼产生的,但在机翼不同位置产生的升力大小乃至方向都不同,所以为了方便,人们把升力相对集中的地方假定为“升力中心”,也叫“焦点”。
                说句题外话,喜欢J10的朋友可能会听过这个词,在评价J10机动性时往往会用到“鸭翼布局使飞机气动中心(焦点)前移”这样的话,这牵扯了焦点和重心的位置关系(如图)。
                但这里要记住,我们之后提到的升力方向只简化为焦点的方向,并且也忽略焦点与重心的位置关系。


                IP属地:北京来自Android客户端8楼2021-05-20 18:03
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                  飞机转弯:
                  如果想要让处于平衡状态的飞机向左转,就要像骑自行车那样,向左拐车把的同时向右调整人的重心,以避免摔倒。除去莱特时代的飞机,单靠人力移动重心不可行,所以飞行员会增大右侧机翼的升力,具体做法就是放下右边的襟翼,可以通过控制操纵杆或襟翼的电门实现。
                  这时飞机因为左右翼升力不平衡而向左侧滚转。此刻升力的压力比平飞就大了,既要帮助提供平衡重力,又要提供向心力。
                  飞机转弯有两个方面,一个是转弯半径的大小,这个取决于飞机转弯时的倾角,倾角越大,转弯半径越小,但转弯半径越小会让飞行员承受更大向心力,机翼能提供的富裕升力也更小;看照片会发现战斗机经常做那种把机身竖起来的转向,就是为了追求小的转弯半径。这就是通常所说的*G转弯。
                  另一个是转弯速率的快慢,也就是单位时间内可以转多少度。在衡量这个数据时通常会给定飞机的倾角,这时候又会出现三种情况:
                  1.飞机升力恰好能平衡重力,飞机可以维持速度和高度,处于一种“稳定盘旋”的状态,也就是军迷讨论战斗机性能时老说的“稳盘”或者Ps=0;
                  2.升力>重力,这时飞机有富裕能力,就能边转弯边加速,或者边转弯边爬升高度,但转弯速度会很慢;
                  3.升力<重力,这时飞机可以转得很快,但因为升力不够,需要付出降低速度、降低高度或者提供额外动力,甚至兼而有之的代价。在军迷讨论飞机性能时说的“瞬盘”就指这个。


                  IP属地:北京来自Android客户端9楼2021-05-21 07:52
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                    爬升:
                    (如图)一旦飞机开始爬升,不仅要克服重力、阻力,甚至一部分升力也会阻碍飞机上升,这时飞行员除了放下两侧襟翼增大升力外,有时还要适当增加动力。所以飞机爬升时,动力越高,重量越轻的飞机会占有更大优势。
                    飞行员爬升时,通常有两种方法可以选:
                    第一个是选择飞机所在高度A与想要达到的高度B之间距离最近,如果小于这个距离爬升,机翼,那怕再加上动力,也不能提供足够的升力,飞机就别说爬升了,可能会直接掉下去……这就是该机的最大爬升角。
                    另一个是选择飞机所在高度A与想要达到高度B之间时间最短,但会付出走更远距离的代价。这就是该机最佳爬升角。
                    这两种爬升方法再实际中各有用途,但作为战斗机肯定希望这两条路径越接近越好。其方法就是尽量增加发动机推力,并减少自身重量。也就是现代战斗机强调“推重比”的原因之一。


                    IP属地:北京来自Android客户端10楼2021-05-22 07:58
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                      俯冲:
                      和爬升的受力情况就相反了,这时升力,重力都会帮助动力加速,飞行员就需要关小动力(俯冲比较急的时候),或者把襟翼打开到比较大的角度增加阻力,使飞机不会因为冲得太快而坠毁。
                      有些飞机甚至安装了专门的“俯冲襟翼”,如果有SBD俯冲轰炸机的模型可以观察一下,它们的机翼内侧就有个挖了很多小洞洞的部分。其作用就是为了使飞机向敌人目标俯冲时增加飞机控制能力。


                      IP属地:北京来自Android客户端11楼2021-05-22 08:45
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                        不管是转弯、爬升还是俯冲,一旦完成动作,飞行员还需要把飞机重新恢复成受力平衡状态。
                        过去就靠手动调节,相当麻烦;现代飞机自动化好了,机载电脑会辅助完成这个操作。


                        IP属地:北京来自Android客户端12楼2021-05-22 08:53
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                          在初步了解飞机如何转弯、爬升和俯冲后,会发现升力起了非常重要的作用,那么是什么决定了升力的大小呢?主要三个方面:
                          1.包裹机翼的气流速度,飞行员放下襟翼或者增加推力就可以增加机翼气流速度,从而增加升力,这就需要设计出足够优雅的机翼,以便包裹它的空气能更好的流动;
                          2.机翼的水平投影面积,它决定了机翼负载的大小,有些科普书会用一个装水的杯子来形容,装满的水好比升力。飞机水平飞行,就好比正常杯子装满水,当飞机做出飞行动作时(比如爬升时),就好比不断倾斜杯子,那么杯子能装的水也会逐渐减小,如果飞行员一直放任飞机,让它自行运动,最终机翼就会失去足够的升力,这便是“失速”(如图,仅仅是个示意,对于“包裹的空气”描述比较传统,但本文目的就是简单感受一下,并不影响表达);
                          3.空气密度,空气密度越大会增大机翼的升力,但同时大的空气密度也会使飞机阻力增大。
                          所以,飞机产生升力的能力,机翼的作用非常之大,如何拥有一个完美的机翼,是航空领域的一个终极目标。



                          IP属地:北京来自Android客户端13楼2021-05-23 09:58
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                            技术贴必须支持下


                            IP属地:广西来自Android客户端14楼2021-05-23 10:29
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                              不错不错 虽然是航空工业的一员 但是还是受教了


                              IP属地:北京来自iPhone客户端15楼2021-05-25 16:58
                              收起回复