鸭翼布局:气动布局的转折点。

 时间:2024-10-31 15:16:29

一架飞机,是靠什么产生升力,从而使之飞行,没错就是机翼,那么你有又对飞机的机翼有多少了解呢?

方法/步骤

1、随着航空工业的发展,科学家所思考的不仅仅局限于飞机的发动机,当然我们都知道发动机的推力越大,就说杖莹镔痃明发动机越好,但是一架飞机的气穰惩较瘁动布局的好与坏更能直接的影响飞机飞行安全、飞行速度、飞行的距离,设置还能影响飞机所消耗的燃料的多少等等。就在这时候,工程师们发现了边条翼的作用,战斗机高空高速性能和起降性能之间的矛盾得到解决,于是从那以后很长一段时间内,各国战斗机都开始使用边条翼。比如耳熟能详的俄罗斯苏-27战斗机,美国的F-15,F-16等等一大批都使用了边条翼设计。似乎一切都在朝着边条翼的路上发展,战斗机的气动布局已经非常完美了。

2、那么问题来了:为什么非得把水平尾翼放在主翼之后呢?如果把尾翼搬到主翼之前会发生什么呢?这时候我们也许会想到世界上第一架飞机,它的水平尾翼就是在主意之前但是这种设计缺乏纵向恢复力矩,导致飞机非常难以控制。速度慢的时候还能靠飞行员操作改回来,速度快的话那分分钟就是机毁人亡!......

鸭翼布局:气动布局的转折点。

3、飞机属于大气层内飞行的飞行器,需要利用空气产生升力。气动布局说通俗点就是它的外形,目前世界上所有的飞机气动布局都是根据空气动力学原理设计的,不同的外形有着不同的飞行性能。现在世界上比较常见的气动布局主要有四种。

鸭翼布局:气动布局的转折点。

4、第一,常规布局。也就是水平尾翼布局,提供升力的大主翼在前,控制飞机纵向爬升和下降的小尾翼在后。第二,无尾三角翼布局。这种布局法国人最喜欢,达索公司的战斗机大多采用无尾三角翼布局。这种布局的特点是只有三角翼作为主翼,利用主翼后面的襟翼来控制战斗机纵向的爬升和下降。这种布局除了达索的战斗机之外,航天飞机和一些飞航式导弹身上也能见到。

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5、第三,三翼面布局。三翼面布局非常好理解,就是在常规布局的前提下,再在主翼前面加一对小机翼。比如沈飞当年的雪鸮战斗机方案▼就是典型的三翼面布局。据说这种气动布局结合了鸭翼和常规布局的特点,不过目前为止还没有大规模运用。我也还了解的不多,等我多看几个论文再来和大家聊它,今天的舞台是鸭翼的。

鸭翼布局:气动布局的转折点。

6、第四,鸭式气动布局,也叫作鸭翼气动布局,或者叫它鸭翼-三角翼气动布局。世界上第一架飞机飞行者号飞机就是鸭式气动布局,控制纵向爬升和下降的小翼在前,而提供升力的主翼在后,和常规布局相比正好相反。

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7、那么什么是鸭翼呢?如果你是好空爱好者,那就好描述了,就是有些飞机座舱下边位置的那个小翅膀,那就是鸭翼。我们都知道我们国产5代战机歼-20,利用的就是鸭翼鸭翼布局。其主要作用就是提升战斗机的飞行机动性能,例如:在空中可以小半径翻跟头,如果安装上矢量发动机,可以说:“空中无敌!”

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8、但是鸭翼也分为两种,一种是可以活动的,如上图中的狮式战斗机它偏转的很明显,它的箧咦切诏作用也很直观,就是控制飞机的飞行姿态,同时也惮我鸷截能提高飞机的机动性能。另一种就是不可活动的主要安装在机头的位置,这种鸭翼的作用和边条翼一样,只能拉出涡流,不能控制战斗机飞行姿态,飞行姿态的控制还得靠主翼后部的襟翼活动。这种固定的其实没多大意义,但是其主要的功能就是提升飞机的飞行稳定性,并且可以产生更大的升力。所以目前主流的鸭翼布局大多是可以活动的真鸭翼。

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9、那么下面我们就讲一讲鸭翼的作用。鸭翼的作腩柽鬣盛用主要表现为三个方面:第一,像边条翼一样,拉出涡流,在主翼上表面产生低压区,从而增大机翼上下表面的压强差。在(一)中我们知道,使用三角翼的溆赎髦疲战斗机展弦比非常小,可以躲在机头产生的激波之后,但是升力特性较差,导致起降性能非常难看。于是边条翼出现,三角翼设计偏居一隅。但是鸭翼的出现,让三角翼重振雄风,重新成为主流机翼设计之一。鸭翼一般配合三角翼设计,在起降时,鸭翼在飞控系统控制下朝着特定方向偏转,为三角翼带来涡流,提升低速条件下优秀的飞行性能。

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10、第二,不会产生负升力,偏转时不会让飞机总升力损耗。使用常规布局的飞机主翼在重力后面,所以为了保持飞机俯仰方向的安定性,其水平尾翼产生的升力是向下的而鸭翼则不一样,使用鸭翼气动布局时,重心位于主翼与鸭翼之间,所以鸭翼和主翼都是产生升力的。

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11、第三,可以带来更长的控制力矩,使战斗机拥有更加出色的机动性。鸭翼一般使用在喷气式战斗机上,喷气式战斗机发动机后置,重心也相对后移。像F-22这种常规布局,重心在机身靠后,前半部分基本没什么重量,所以主翼设计的非常靠后。为了配平机身,水平尾翼甚至伸出机尾之外。就算如此,水平尾翼离重心的距离比较近,因而力矩也更小。而鸭翼装在机头,离发动机很远,力矩更大,控制飞机也更加轻松,于是装有鸭翼的战斗机拥有更为出色的机动性。

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12、为什么还是有很多战斗机没有采用鸭翼布局呢?早在很多年前,就有人试过鸭翼气动布局,但是因为纵向稳定性实在是太差而放弃。为什么鸭翼会这么难以控制呢?经过大量的风洞试验之后,工程师们发现,鸭翼在拉出涡流时,产生的涡流会和主翼气流作用。两股气流遇到一起就打架了,然后飞机就变得不稳定。这个时候飞行员操纵杆动一动,战斗机能动三动,单纯以人力根本无法控制住飞机。

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13、但是随着科技的进步这还是困难吗?并不是!人类成功了!

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