主题:【原创】像鸟儿一样腾飞(一) -- 晨枫
当初法国人有说法,说美国人有什么想法,先造出来测试;苏联人有什么想法,要用计算机反复模拟,最后才造出来实物;法国人是somewhere between.
中国是连个汽车发动机都造不好,现在奇瑞或吉利好象能造低档发动机了,老的国营大厂一汽二汽可能再要二三十年才能造发动机。
比用引射产生升力更科幻的是所谓Coanda效应。Henri Coanda是一个罗马尼亚物理学家,他在著名工程师Gustav Effel(就是设计埃菲尔铁塔和纽约自由女神结构的那个Effel)的支持下,开始研究流体力学,发现了所谓“边界层吸附效应”(boundary layer attachment,也称射流效应),通常也称Coanda效应(所以也有直译为康达效应的)。Coanda效应指出,如果平顺地流动的流体经过具有一定弯度的凸表面的时候,有向凸表面吸附的趋向。开自来水的时候,如果手指碰到水柱,水会沿着手臂的下侧往下淌,而不是按重力方向从龙头直接往下流。
Coanda效应,注意水柱足够接近调羹表面后,会“抵抗”重力的作用而吸附到调羹表面,沿表面运动
利用Coanda效应,可以有意识地诱导空气气流,在机翼上表面产生比飞机和空气相对速度更大的气流速度,提高升力。70年代时,美国空军已经意识到C-130在速度、航程和载重上的局限,希望用喷气式中型战术运输机取代,这就是“先进中型短距起落运输机”(Advanced Medium STOL Transport)计划的由来。经过60年代的无功而返,美国空军已经不再强调垂直起落,所以AMST只要求短距起落。波音和麦道的AMST方案分别入选,参加对比试飞。波音的方案YC-14利用Coanda效应,发动机置于机翼前缘上方,喷流直接吹拂由于襟翼放下而弯度大增的机翼上表面,不光直接产生Coanda效应,还诱导周边的气流,一同产生增升效果。YC-14的试飞是成功的,但这时国防部采购政策正在助理国防部长David Packard手里大刀阔斧地改革,AMST计划最终被取消了。波音YC-14的“上表面吹气增升”(Upper Surface Blowing,简称USB,不是计算机上的那个USB啊)最终墙里开花墙外香,被安东诺夫用到安-72上,后者成为第一架采用USB的量产型飞机。
波音YC-14用所谓“上表面吹气增升”,用喷气气流加速上翼面的气流流速(实际上就是Coanda效应),实现短距起落
YC-14在德国海德堡空军基地演示的时候,发动机强大的吸力,把地上的水吸溜进发动机去了
安-72是第一架利用Coanda效应的量产型飞机
安-72的起落距离很短,但炽热的发动机喷流对机翼上表面的烧蚀严重,平飞中喷流依然流经机翼上表面,损失推进效率,油耗高
不过Coanda效应不是只能用于短距起落飞机的。用好了,Coanda效应可以实现垂直起落,这其中的佼佼者就是加拿大Avro的Avrocar。关于飞碟的传说很多,最后大多被证明只是人们的想象,但Avrocar确实很像飞碟,这大概是最接近传奇式的飞碟的飞行器了。Avrocar就像一个上面圆浑的大碟子,中间是进气的圆孔,周边是一圈小喷嘴。发动机产生高压排气,通过周边的喷嘴喷出,拉动上方气流,沿上表面高速从中心向周边流动,在飞行器静止的时候就可以形成升力,达到垂直起飞。垂直起飞后,重新调整周边喷嘴的气流分布,就可以实现喷气推进,一旦达到一定速度,飞碟本身的形状就可以产生气动升力,这时转入正常飞行。Avrocar是美国陆军VZ系列垂直起落研究机中的一个,在试飞中演示了垂直起落能力,但无法飞出地效高度,一进入无地效飞行,飞行控制就显得力不从心,飞行稳定性没法解决,最后下马了,留下一段飞碟的佳话。
加拿大Avro公司(就是曾经研制下马了的CF-105 Avro Arrow的那个公司)研制过涵道风扇达成Coanda效应产生升力的Avrocar
Avrocar是历史上最接近传奇式的飞碟的飞行器了,采用中央的涵道风扇进气,喷气从碟的周边喷出,拉动上表面气流,在上表面形成Coanda效应,产生升力,达到垂直起飞。在加速实现气动升力后,爬升并转入正常飞行
Avrocar离地飘行。尽管“飞碟”在理论上可以飞起来,实际上,Avrocar从来没有真正飞起来过,离开地效后,飞行稳定性问题没法解决
但是Avrocar引发了很多关于飞碟和外星人的联想
实际上,出资Avrocar的美国军方对飞碟的应用是很实际的
我想终极模样大概就是飞碟了吧,配上一个反重力装置.....yy中。
虚幻上的dddaaa1976提到过,我国也有预研,
另外请教一下老大, an70的桨扇发动机对机翼是否也有类似的作用?
浆扇的slipstream(尾流)不知道能不能达到喷气发动机的均匀度,如果能的话,应该也可以利用射流效应。
中国在这方面的研制好像挺有心得?
这个东西很有意思,不过没有在这次的计划里面,以后看机会吧。
地效飞行器方面,俄罗斯还是世界第一,中国也是别有一功。
玩得如何?
欢迎归来:)
飞碟之类的太过离奇,更实际的还是在普通布局的固定翼飞机上做文章。倾转发动机、倾转机翼、倾转机身都太兴师动众,不是只要把推力矢量转一个向就成了吗?这就是推力偏转(deflected slipstream,也称升力襟翼,因为特大的襟翼是垂直起落升力的主要来源)的概念。实现起来,把特大号的襟翼放下来,螺旋桨或喷气发动机对着猛吹,襟翼就把推力矢量向下偏转。由于发动机直接向襟翼吹气,也有把这叫做喷气襟翼,但在英文里和吹气襟翼是一个词,都是blown flap,不过这和通常所说的吹气襟翼不是一回事。仔细分别的话,前者是翼下吹气襟翼(under-the-wing blown flap),后者是翼上吹气襟翼(over-the-wing blown flap)。要注意的是,推力偏转不是向量推力(vectored thrust),发动机喷口并不转动,推力偏转是通过襟翼完成的。Ryan 92 VZ-3是这方面的先驱。螺旋桨时代,推力矢量比较“散”,这也是利用Coanda效应的上表面吹气增升很难在螺旋桨飞机上实现的道理,所以Ryan要用异常巨大的襟翼和翼尖包围的垂板,来实现升力襟翼。Fairchild VZ-5比Ryan更进一步,使机头往上抬起30度,利用地效进一步增加升力襟翼的增升作用,这已经接近Freewing的概念了。法国布雷盖(后并入达索)的941型短距起落客机是第一个在量产飞机上使用升力襟翼技术的,美国的美国航空公司(American Airlines)等研究过将布雷盖941用于美国国内城际通勤航线,由于种种原因,最后没有实现。第一个将升力襟翼用于喷气飞机的是麦克唐纳YC-15,这是和波音YC-14竞争AMST计划的麦克唐纳方案。由于喷气发动机的喷流均匀一致,从襟翼向下偏转的喷流还对机翼上表面的气流起到一定的Coanda效应,进一步增加升力。AMST下马后,波音没有对“上表面吹气增升”进一步研究,但麦克唐纳把升力襟翼用于C-17,使升力襟翼终成正果。不过不管是YC-15还是C-17,重点都不再是垂直起落,而是短距起落。
Ryan 92 VZ-3是采用升力襟翼的先驱
Fairchild 224 VZ-5更进一步,前机身有一个自然的30度上仰,进一步增强增升效果,T形尾顶端后有一个小螺旋桨,用于悬停是辅佐姿态控制
但是实用型的升力襟翼还是法国人先走一步,借助升力襟翼技术,布雷盖941已能够在特别窄小的场地起落著称
在美国,美航(American Airlines)也对把布雷盖941用于市中心机场到市中心机场的中短途航线很感兴趣
麦道YC-15用“喷气襟翼”增升,说白了,就是用特大号的襟翼,有发动机喷气流对着直接吹,产生向下的偏转,达到增升
YC-15和波音的YC-14一起,竞争取代C-130的“先进中型短距起落运输机”(Advanced Medium Short Take off and Landing Transport,简称AMST)计划
[imga]http://images.google.com/url?q=http://www.aerofiles.com/mdd-yc15.jpg[/imga]
这里容易看到特大襟翼打开时的情景。AMST计划最后取消了,YC-14和YC-15都没有投产,但YC-15的喷气襟翼技术日后用到C-17上
从前机轮离地的角度,就可以对YC-15短距起飞的能力有所领略
YC-15的升力襟翼在C-17上开花结果了,C-17也可以用特大号的襟翼实现短距起落,不过考虑到C-17造价不菲,C-17用于前线野战机场的机会恐怕不多
C-17也可以玩“吸水”的把戏
C-17的“吸水”把戏是什么意思啊?没懂
恭喜:意外获得【西西河通宝】一枚
谢谢:作者意外获得【西西河通宝】一枚
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