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发表于 2016-2-10 09:12:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
翼载荷指的是飞机的重量除以机翼的面积.是飞机设计时的一个重要参数。由基本升力公式和物理知识可知.在其他条件一致的前提下.进行相同过载机动时翼载荷和升力系数成正比,即:翼载荷越低,达到相同过载的升力系数也越低.而低的升力系数意味着低的诱导阻力系数,这也意味着更高的SEP值。从这个角度来讲,翼载荷越低,SEP值越高。但是,为了达到低翼载我们不得不加大机翼面积,这又会增加飞机的摩擦阻力和飞机的重量,因此翼载荷越低,SEP值又越低。这时就要应用Trade-off的分析方法,为飞机选取合适的翼载荷参数。
     一般来说空战格斗发生在亚音速区域,因而追求高机动的战斗机就要寻求低的翼载荷。但这并不是故事的全部,我们将又一次看到Trade-off方法的运用。  达到低翼载最有效的办法是使用三角翼,因为可以用较低的结构重量得到较大的翼面积。但是三角翼的展弦比[注1]普遍较小,因而诱导阻力[注2]较大,在升力系数很大时尤其严重.结果造成采用三角翼的飞机在高过载机动飞行时SEP值过低。如果为了降低诱导阻力而采用展弦比较大的其他形状.那么机翼不仅会增大翼载荷,还会增大超音速时的波阻,使得超音速性能下降。
       通过又一次运用Trade-off的方法,我们可以找到一种相对最优的机翼平面形状,以尽量平衡各方面的性能要求。事实上,一种简单的作法就是保留三角翼的基本架构.但是将三角翼前缘的后掠角适当减小以增大展弦比,同时切掉容易引起翼端气流分离的尖尖的角,这就是所谓的切尖三角翼。后来的F-1 5和F-16的机翼基本平面形状都是切尖三角翼,正是能量机动理论Trade-off分析的结果。当然,在伯伊德发展Trade-off方法的时候,F-15和 F-16连影子都还没有。
   [注1]展弦比:展弦比即飞机机翼的翼展和机翼平均弦长的比值。所谓“弦长”是指在机翼平行于机身纵向对称平面(它把飞机分成对称的左右两半)的剖面上,前缘最凸点到后缘最凸点的直线距离。展弦比等于飞机翼展的平方除以机翼面积,比如我国J-8II战斗机翼展9.342米,机翼面积42.2平方米,所以它的展弦比就是: 9.342*9.342/42.2≈2.1。__x
   展弦比的大小对飞机飞行性能有明显的影响。展弦比增大时,机翼的诱导阻力会降低,从而可以提高飞机的机动性和增加亚音速航程,但波阻就会增加,以致会影响飞机的超音速飞行性能,所以亚音速飞机一般选用大展弦比机翼;而超音速战斗机展弦比一般选择2.0~4.0。
      展弦比还影响机翼产生的升力,如果机翼面积相同,那么只要飞机没有接近失速状态,在相同条件下展弦比大的机翼产生的升力也大,因而能减小飞机的起飞和降落滑跑距离和提高机动性。
     强调提高亚、跨音速机动性的第3代战斗机展弦比一般都选得比较大,但法国“幻影”2000只有2.03,因为它的主要作战任务是防空截击(其次才是争夺制空权),要求飞机在爬升到预定的拦截高度后能高速接近敌机。不过通过采用高新技术进行良好的综合设计,“幻影”2000在具有优异高空高速性能的同时较好地兼顾了亚、跨音速机动性。这是我国在20世纪 80年代的评估中认为它比F-16更好的最重要原因之一。)
        随着空气动力学、新概念操纵技术 (创新的控制舵面、推力矢量技术等)和飞机飞行控制系统技术的进一步发展,小展弦比机翼很可能会成为新型的有人或无人战斗机首选的设计。
   [注2]诱导阻力:机翼的升力就是它上下表面的压力差。有升力时,机翼下表面受到的空气压力比上表面要大,所以下表面的气流会绕过冀尖流向上表面,这样就形成了翼尖旋涡,并发展成翼尖涡流。
     翼尖涡流在向后流动时受到机翼向下的压力,会向下偏转,即所谓的“下洗”。由于升力的方向是跟气流的流动方向垂直的,所以下洗涡流产生的升力指向机翼的后上方,对机翼会有一个向后“拉”的作用,这样就形成了诱导阻力。由此可见,诱导阻力是由于升力“诱导”产生的,如果没有升力,诱导阻力也等于零(实际上是正比关系)。
     在进行机动或低速飞行时,诱导阻力通常是阻力的主要组成部分。所以减小诱导阻力可以提高飞机的机动性和亚音速飞行时的航程,但减小诱导阻力的设计有可能导致零升阻力增大。如果遇见这样的技术矛盾时,如何解决要看飞机的主要设计要求是什么。通常注重空战机动性和亚音速航程的战斗机主要考虑减小诱导阻力,比如F-16;而注重拦截能力和高速飞行的战斗机更注重减小零升阻力(主要是激波阻力),比如米格-21。
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