黑字传奇 第七百九十八章 课堂之能量机动二

第七百九十八章 课堂之能量机动二

现用翼载荷为例来简单说明这一点。

翼载荷指的是飞机的重量除以机翼的面积，这是飞机设计时的一个重要引数，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引数。

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普遍较小，因而诱导阻力较大，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，使得超音速效能下降。

透过又一次运用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效能要求，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。

后来的美国八十年代设计的F-15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。

现在伯伊德已经有了一个比较完善的能量机动理论了，他开始在各个基地对各种军衔的人作报告，听众们的反应由惊讶、怀疑或是不屑，到最后都不得不信服。

伯伊德的福音终于传开了，他和克里斯蒂一起获得了美国空军1964年的科学成就奖。

1966年秋美国空军将他召进五角大楼，让他重新审查麻烦不断的F-X计划，伯伊德推翻了当时所有的F-X方案，定下了后来F-15的基调，由于这项工作，伯伊德甚至被某些人称为--F-15之父。

然而，好戏还在后头呢。

我们现在来解释一下名词。

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。

展弦比的大小对飞机飞行效能有明显的影响，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效能，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，但法国的幻影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，不过透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效能的同时较好地兼顾了亚、跨音速机动性，这是我们在20世纪80年代的评估中认为它是重要机型的最重要原因之一。

随着空气动力学、新概念操纵技术，像创新的控制舵面、推力向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。

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，这实际上是正比关系。

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，其中主要是激波阻力的改善，比如米格-21。

飞机的机动过载包括纵向过载、侧向过载和法向过载，其中法向过载近似等于飞机升力和重量的比值，由于在使飞机改变航迹所有的力中升力最大，所以这是衡量飞机机动性最重要的指标之一。

法向过载越大，说明飞机可以更大程度地弯曲航迹，机动性也就越好。