第八十七章 风雨兼程

纸说道：“在低速飞行中，大展弦比的平直机翼升力系数较大，诱导阻力小。在亚音速飞行中，后掠机翼可以延缓激波的产生并减弱激波的强度，继而减小波阻。当进入超音速飞行阶段后，激波已经是不可避免，可采用小展弦比、三角机翼和边条机翼等有利于减小不足的设计。”

    “为了减小超音速飞行时所产生的激波阻力，我们可以采取的机翼平面形状有，后掠机翼、三角形机翼、小展弦比机翼、变后掠翼机翼、边条机翼，常采用除了正常式布局外的鸭式布局或无平尾式布局。当然，也是各有优缺点。”

    “说来听听！”张宇放下图纸，为王助端来一杯凉茶润润喉，然后又像一个小学生一样静静的坐着，等候王助的解释。

    “刚才我给你说了，后掠机翼能够提高临界马赫数，即便超过之后也能进一步减小波阻。但它并不是完美的，当一定速度的气流吹过后掠翼时，会有一部分气流将沿着机翼的方向流动，使得附层面从翼根到翼尖逐渐变厚，并在翼尖处造成气流分离。”

    “当迎角增加到一定程度的时候，会产生翼尖失速，扩展到机翼中部和根部后，继而造成大面积的失速。这个过程估计将会非常之快，同时还会造成飞机的猛然抬头，飞行变得极不稳定，以至于驾驶员会在得不到警告的情况下这些恐怖现象就已发生。当然，我们能做的就是在机翼上表面加装翼刀和在机翼前缘制作锯齿或缺口，使得气流形成漩涡或气动翼刀，由此阻止气流沿机翼方向上的流动。”

    “机翼前后掠角的增大，后掠机翼翼根结构的受力将急剧恶化，结构重量也会增加。且低速时的空气动力特性也将恶化，使得飞机的升力下降阻力增加，因此在飞行马赫数达到二的时候，机翼有效速度小于一，明显只能采用三角形机翼。”

    “三角形机翼和大后掠角基本相似，具有前缘后掠角大、展弦比小和相对厚度小的特点，翼根部分比较长，在相对厚度不变的情况下，有助于增加翼根处的相对厚度，继而改善根部的受力状况和减轻结构重量。机翼结构高度不变，降低机翼相对厚度以降低波阻。”

    “三角形机翼的空气动力性能很好，机翼的焦点位置从跨声速飞行岛超音速变化，比其他平面的机翼变化量都要小，有助于保证飞机的横向稳定性。但是在亚音速飞行时升阻比较低，巡航特性不好。在大迎角飞行时才能获得足够的升力系数，在着陆时为了不妨碍驾驶员向下的视野，机头注定不能抬得太高，飞机的迎角不能太大，所以三角形机翼的飞机着陆性能肯定很差。”

    “所以，超音速飞机采用小展弦比、大后掠翼机翼，后掠角度大可以降低波阻，对超音速飞行有利，但却有因为展弦比和翼展都很小，低速飞行性能差，起飞和着陆距离都很长的缺点。所以往后走，飞机在高速与低速之间的性能要求是很矛盾的。变后掠翼可以很好的解决该问题，起飞和着陆的时候采用较小的后掠角，展弦比最大有利于低速巡航经济性和较大的起飞着陆升力。超音速飞行时，采用较大的后掠角度，机翼展弦比随之下降，有利于减小飞行阻力。但很明显，这样的飞机注定结构复杂，气动中心变化大了之后，光是平衡问题就够折腾了。”

    “为了解决超音速高速飞行和低速飞行的矛盾，最好的途径就是采用边条机翼。它应该由边条和后翼两部分组成。由于有大后掠的边条，使得整个机翼的有效后掠角度增大，减小激波阻力。而有基本翼的存在，整个机翼的有效展弦比增大，减小低亚声速飞行以及跨声速飞行时的诱导阻力。可以说比较完美的解决了高低速兼优的困难，当然如何确定出好的有边条机翼设计，这将是一项非常困难的工程。”

    “鸭式飞机其实就是将水平尾翼移到了机翼之前，由于水平尾翼位于重心之前，在正常迎角飞行时，鸭翼将产生正的升力以保持飞机的平衡，所以它对全机升力的贡献是有积极作用的。而在大迎角飞行时，鸭翼前缘产生的脱体漩涡，在沿着机翼上表面向后流动时，会产生类似于边条翼的有利干扰，使得机翼的升力增大，对改善飞机的起降性能非常有利。超音速飞行要想实现短距离起降的设计要求，采用鸭式布局是很有必要的。”

    “无尾式布局飞机的机身和机翼都将比较细长，机翼面积较大，飞机重心靠后，采用无尾式布局可以减小平尾部件所产生的阻力，飞机的俯仰操作通过机翼后缘的升降副翼实现，当左右机翼上的升降副翼同时向上或向下时，即可产生俯仰操作力矩，起到升降舵的作用。当左右机翼上的升降副翼向相反方向偏转时，产生横向操作力矩起到副翼的作用。这种飞机外形结构简单，但却有着操控性困难的问题……”

    王助显然还不知道，他所说的最后一种布局也就是无尾式飞机，其实就是后世隐形飞机的气动布局，而鸭式布局飞机和边条机翼飞机，都是后世战斗机气动布局的经典，另一个时空的航空大国美利坚，他们的F－14战斗机就是变后掠翼式飞机，F－16飞机就是边条机翼式飞机，当然共和国的J－10和瑞典的JA－37飞机就是鸭式布局。当然这些先进的设计理念和部分图纸，都已经被张宇剽窃到了王助的资料库里，此时王助给张宇看的一些图纸就是他们详细研究之后，结合自身情况作出的一些成果。

    “这张图上的设计挺不错的啊！采用相对厚度小的对称翼型，最大厚度位置靠近翼弦中间，翼型前缘曲率半径就小了，翼剖面外形轮廓变化比较平缓，直接有利于提高马赫临界数，延缓激波的产生。即便超过了临界后，翼剖面在较大的超音速情况下，机翼前缘所形成的也是斜激波，有利于减小波阻。”

    “是啊，这是天才般的设计。波阻较小的翼型有双弧形、菱形、楔形和双菱形，研究证明翼型的相对厚度的确与波阻有密切关系，波阻大致与相对厚度的平方成正比，厚度增加两倍，则波阻增加四倍。采用相对厚度比较小的一定是翼型发展的必然趋势，但我们还没有那个技术手段确定应该取多大的相对厚度。就像刚才我所说的那些机翼样式一样，说起来简单，真要是把理论化为了实际图纸，光是各种数据的计算量，咱们就可以劳心费神……”

    “这问题我可解决不了，航空事业本来就是一项巨大的系统性工程，我知道光是确定一个设计是否合理，那需要计算的东西就抵得上统计局一年的工作量。你们有没有想过…”张宇说到这儿，示意让王助在靠近一点。“我说你们有没有想发明一种计算机器，辅助你们解决这些庞大的计算问题，甚至是帮助你们设计飞机、用数据模拟代替繁琐的实验验证……”

    “你说的是机械式计算机？这玩意儿帮助做些纯计算问题还行，人工辅助设计，我看还不是咱们这会儿就能实现的！”王助说着直摇头，看来他是的确被那些繁星一样杂乱的数据苦恼很久了，如果真有办法解决这些问题，他们也不会三四个月才弄出些臆想图。

    “那照你这么说，这些图纸上的超音速飞机，岂不是要十年以上才能飞入蓝天？”

    “或许用不着那么久，五年之内应该能行。当然前提是我们的中航动力公司进展顺利，如果能有源源不断的高素质人才加入攻关队伍，我相信时间会更短效果更好。”

    王助说的是实话，当前的飞机和后世的有很大不同，没有繁多的电子设备需要配套研究，到目前为止无线电对讲系统就是最先进的电子设备，空中格斗时代的飞机肯定是比不上要超视距作战的，不过做人就应该有追求，做事就应该有目标，中航既然下定了决心要在喷气式方面有所建树，那就再也没有后退的道理。

    既然选择了方向，那就风雨无阻，一路兼程！

    ps：今日又是一个周四，加更章节到来。感谢诸位的支持，尤其是永恒的破灭、依帆流影等好友的打赏，谢谢。

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