铁翼沧桑——固定翼军用作战飞机发展历程
方方
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一战期间的技术发展 翼型 一战之前,航空先驱者们尚未意识到翼型厚度对机翼结构的影响。当时的传统翼型是“上突下凹”型——做过简易飞机模型的朋友应该对此有较深的印象。然而在当时的技术和工艺条件下,这样的翼型在结构上是极其脆弱的。如果是单翼机,就需要大量的支柱、张线进行加强。因此,这时候的单翼机在升力、强度/重量等方面都比不上双/多翼机。这也是双翼机成为此后 20 年间设计主流的原因之一。到了 1912 年,RAF6 翼型出现,将翼型下表面设计为平直面,增大了翼型厚度,提高了机翼结构强度,成为一战期间飞机的主流翼型。
RAF6 翼型 静稳定度 在英国 BE.2C 飞机出现之前,早期的飞机都是静不稳定的。只是由于由于其速度较低,尚在飞行员直觉反应可以控制的范围内,所以并不需要复杂的操纵系统。而静不稳定却赋予了飞机求更好的敏捷性和机动性。因此,象 BE.2C 这样的“静稳定”飞机,很容易就成为德国福克式战斗机的盘中美餐,在当时实际上是不受欢迎的。但 BE.2C 作为改变飞机静稳定度的首次成功尝试,却有其积极意义。因为当时人们已经开始认识到,随着飞行速度的增大,静不稳定飞机将越来越难以控制。
BE.2C 副翼 作为飞机重要气动控制面之一的副翼,也是在一战期间逐渐发展的。当时的设计思想非常单纯:要滚转更快,副翼就要更大。但实际上,这种大型副翼偏转时严重破坏了翼型,使得滚转力矩并不如想象中那么大,却改变了飞机的阻力分布,使得飞行员压杆时,飞机首先产生偏航运动,然后才产生滚转运动。另一方面,大的副翼需要的横向操纵力矩也大。而当时的飞机往往在纵向和航向都是静不稳定的,操纵力矩极小。三轴控制力矩的不平衡,给飞行员操纵带来极大困难。以至于现代飞行员在飞过了号称一战最好的索普威恩“骆驼”式战斗机之后,感叹到:“如果‘骆驼’是一战时最好的飞机,那么请上帝帮帮那些驾驶最差飞机的飞行员吧。” 发动机 发动机也在一战期间获得了高速发展。在一战前,法国和德国是发动机研制方面的领头羊。其中法国在转缸式发动机方面取得了突出成就,而德国则在直列式液冷发动机方面处于领先地位。螺旋桨则主要采用德国人发明的分层木制结构。当时发动机发展的重点是提高功率重量比和可靠性。转缸式发动机散热效率高,重量轻,在一战前期得到迅速发展。但由于所有气缸绕轴旋转,会产生极大的陀螺力矩,严重影响飞机操纵。因此在一战后期逐渐销声匿迹。相反,相对笨重的直列式发动机,尽管存在局部过热问题,但却具有极大的发展潜力,最终超越了转缸式发动机,成为此后数十年间活塞式发动机的主流。
转缸式发动机 |
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