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为啥喷火战机被视为优雅的化身?这对椭圆形机翼实在太奇怪
发布时间: 2020-01-11 来源:未知 点击次数:

原标题:为啥喷火战机被视为优雅的化身?这对椭圆形机翼实在太奇怪

【军武次位面】作者:骑猪骑士

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二战爆发前,英国的航空工程师们与他们的德国同走有关相等亲昵,"喷火"的设计师雷金纳德·米切尔曾致信德国同走恩斯特·海因克尔,祝贺他设计的"闪电70"(70 Blitz)打破世界纪录。恩斯特1932年设计的"闪电70"是一架5座高速邮政飞机。一个主要的特征是椭圆形的机翼。另一个是其光滑的机身外观。

▲"闪电70"又叫He-70,推出后打破了6项世界记录

那时的英国战斗机都是过时的双翼飞机,米切尔对恩斯特精心设计的"闪电70"的赞许让人们联想到"喷火"的设计是"复制"或"剽窃"或受"闪电"影响的。多年后,负责喷火机翼设计的添拿大裔空气动力学家贝弗利·申斯顿否认了这一点,其他飞机也行使过椭圆形机翼,其上风多所周知的。

1907年英国理论家弗雷德里克·兰切斯特就经由过程计算阐述了椭圆机翼的益处。申斯顿很早就为"喷火"选择了机翼的形状。米切尔想用更薄的机翼前缘,但是皇家空军请求在每侧安置四挺7.7毫米机枪。为了原谅这4挺机枪,机翼前缘被设计得很厚,椭圆形的机翼从离翼根最远的地方最先变窄。申斯顿对米切尔说"吾才不管它是不是椭圆,只要它能原谅机枪就走!"

▲二战中的两型著名战机超级"海喷火"和"野马"

理论上来说椭圆机翼的益处在于其产生的阻力是最幼的。诱导阻力是原由产生升力而产生的阻力,而不是由外观摩擦和飞机经过涡流所产生的阻力。诱导阻力随着飞机减速和机翼与空气夹角的添大而添大,主要影响爬升速度和机动性。另一方面,摩擦阻力会影响最高速度。兰切斯特用数学表清新当升力分布面为椭圆型时,诱导阻力最幼。但这只是理论,实际的飞机有机身和发动机机舱,限制面以及机翼下散炎器进气口和武器,一切这些因素都会使升力分布偏离了理想的椭圆形。

即使行使了椭圆形的机翼,也有一些机型的性能并不写意,比如霍克的"海怒"战斗机远不如"喷火"式。美国共和公司的P-47行使与战前设计的P-35相通的机翼。机翼的前缘挺直、外翼后后掠,后缘为半椭圆形,在实现椭圆形面积分布是同时降矮了制造机翼前缘的难度。

▲霍克"海怒"战斗机

▲P-47战机

其他公司尝试了梯形的机翼,用两个三个梯形组成近似的椭圆, 真人游戏娱乐平台发现梯形并不清晰地劣于椭圆形,并且照样保留的翼尖的椭圆。直到北美公司的P-51和格鲁曼公司的F6F的展现,这两型飞机屏舍翼尖的圆角。F6F在尾翼翼尖保留了圆角,P-51的程度尾翼和垂直尾翼的弯线与机翼相通锋利。末了发现,"理想的"椭圆升力分布和翼尖形状宛如并异国太大的有关。

倒鸥翼的是德国Blohm&Voss公司极富制造力的首席设计师理查德·沃格特的最喜欢。他将其用于一栽俯冲轰炸机,以及一栽用于在南大泰西上空飞走的四发水上飞机Ha 139。沃格特又尝试了在三发水上飞机Ha 138上尝试了正鸥翼。水上飞机的设计师频繁行使鸥翼让发动机远隔水面。但是沃格特的思想与多迥异。他设计的三发飞机Ha 138的机翼成一个锋利的V型,发动机安置在夹角下的一个挂架上。原形表明,这栽设计的空气动力学性能专门差,以至于他不得不必平直翼来代替鸥翼。

▲Ha 139水上飞机

▲F-4U"海盗"也行使了倒鸥翼设计

机翼的尺寸也是影响性能的主要因素。机翼的长度与其弦长之比称为展弦比。在19世纪,人们经由过程不益看察鸟类就发现了,大翼展和展弦比的机翼能够减轻减幼阻力,但是这栽机翼在飞走中控制性较差,而与短而宽的矮展弦比的机翼更扎实。亚音速飞机的机翼分为两大类。用于战斗机等迅速、高机动性飞机的机翼往往比较薄,展弦比为5或6。为运输而设计的飞机展弦比更高,清淡为10或更高,并且为了原谅必要的内部组织,机翼很厚。

机翼设计的另一个主要的特征是截面形状。法国,德国,英国和美国的等航空钻研机构已经设计了正当各栽速度和机翼载荷的机翼形状。这些机翼形状都是用抽象的数学方程外示的,然后经由过程风洞测试测量了这些形状的空气动力学特性,飞机设计人员将从现在录中选择正当的形状。

德国科学家麦克斯·芒克在机翼形状方面做了很多奠基性的钻研,他于1920年以技术顾问的身分进入NACA兰利实验室,并终极成为空气动力学负责人。蒙克是一个很难与之共处的人,他专制,刻板,执着于等级制度,对人不敏感,并且原由英语程度不高。1927年,兰利分部负责人集体辞职外示对他不悦之后,芒克被迫脱离,在一所大学教书

在1930年代后期,NACA空气动力学行家伊士曼·雅各布斯开发了一栽用于设计翼型的编制,在复杂的数学公式中产生一组所需的解。第一个成功是用于P-51"野马"的"层流翼型"。从理论上讲,保持机翼上方的空气腻滑起伏可使阻力减半。在实践中,空气会在机翼外观形成微弱的湍流。层流翼型的最大厚度位置更靠后缘,前缘半径较幼,上外观比较平整,空气能够尽能够在更长的距离上添速,这就推迟了湍流的产生,

▲传统翼型(上)和层流翼

每栽机型都是理论与实际的碰撞。飞机原料的性能、必要原谅乘客和货物、首落架的请求以及随之而来的离地间隙、冷却、可维护性等等需求都在理论和实际中间造成了重大的作梗。设计师面临的提战是将实验室的理想形状与实际请求相结相符。特出的航空设计师的标志是一栽能力。这栽能力不是将一个特征发挥到极致,而是将很多相互矛盾的元素结相符成一个成功的团体。解决这个难题的手段永世不会惟独一栽,倘若有的话,末了惟独一栽完善的飞机。

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