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是否存在完全或几乎没有滑翔能力的固定翼飞机? 第1页

  

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气动是个很奇妙的东西……

一方面,连没有或几乎没有机翼的东西都能滑翔:

另一方面,某些明明长着机翼的东西却的确几乎没有滑翔能力:

初代鹞子由于可以利用矢量推力垂直/短距起降,机翼低速性能变得不再重要,因此设计了只有14.12平方米的超小机翼。除了以此减轻机翼结构重量和简化结构方便维护[1]之外,最初设想主要作为攻击机的鹞子还试图以此通过增大翼载荷的方式提高低空高速突防时的稳定性。

虽然这样的设计考虑也不可谓不合理,但这导致鹞子在最大起飞重量(约12-14吨)下的翼载荷接近1吨/平方米,滑翔比更是达到了令人崩溃的3……

糟糕的滑翔比导致RN在改进海鹞FA.2时直接取消了RAT,因为3的滑翔比根本不可能进行什么有实用意义的滑翔,RAT装了也基本等于死重。

同时过小的翼面积还差点导致RAF拒收鹞GR.1,因为翼面积太小导致最大盘旋过载不达标,RAF要求6G的最大过载,而鹞子最初只能达到5.5G[2]

某种程度上,超大翼载荷导致的诱导阻力爆表也是鹞子短腿的罪魁祸首之一,虽然垂直起降本身就非常耗油。为了缓解这种问题,霍克甚至给初代鹞子设计了一个被称为“转场翼尖(Ferry Tip)”的翼梢小翼替换件,每个长27英寸(68.5cm)。当需要进行远程飞行时,把这个东西装到鹞子的翼尖上,总共能增加0.91m的翼展,稍微改善一下展弦比和翼面积以拯救鹞子的升阻比。

当然,后来四等人在改进鹞II时,通过加大机翼(AV-8B的翼面积增加到22.61平方米,近乎翻倍)把鹞子的载荷航程性能足足提高了一倍,翼载也降低到了相对神志正常的400-500千克/平方米,滑翔性能就相应改善了不少。

在铁幕的彼端,也有一位相对不那么出名的您完全不要机翼是吗选手——

完全没有查到关于这东西滑翔性能的资料,不过我怀疑毛子的确完全没考虑过这东西滑翔的可能性——据说雅克38甚至连滑跑起降的可能性都没考虑过,短距起飞的技巧还是海航的飞行员们自己琢磨出来的。

同时,考虑到雅克38的性能比鹞子还令人崩溃,只能说这东西能飞就是奇迹了。

此外,还有一个更出名的被广泛认为“几乎不能滑翔”的固定翼飞机——

嗯,虽然这么说,但F-104的滑翔比其实比初代鹞子要好些,更接近航天飞机的水平。实际上,由于F-104的气动设计在高速下的低阻力,在高亚声速和跨声速的巡航速度下它反而能有相当不错的9.2升阻比。尽管如此,其低速下的滑翔性能非常糟糕。

类似的例子也出现在(可能很多人并不意外)大名鼎鼎的双J79驱动飞行板砖、号称倒飞比正飞阻力小的F-4饭桶,不是,鬼怪上。鬼怪在巡航时的升阻比约为11-12,但根据一位F-4 WSO的评论,该机在滑翔时的性能同样可以与航天飞机相媲美,他们一般用的换算关系是每1,000ft(300米)高度可以滑翔1英里(1.6km),倒算下来滑翔比是5.3左右。同时滑翔速度也很快,平均每分钟飞行4英里,平均速度在200节左右。

此外根据在某篇网站上查到的数据,美系军用飞机发动机停车迫降的标准程序是在机场上空指定的高度关闭发动机,完成一圈360度盘旋,然后降落到跑道上。对于T-33教练机来说,这个高度是2,500ft(约800米),其他机型的数字则在3,000到5,000ft(900到1,500米)。

而F-104的数字是20,000ft(6,100米)……

而根据一位真的“有幸”驾驶F-104完成了一次滑翔迫降的试飞员所述,在这个过程中,飞机的下降率达到了10,000ft每分钟(50米/秒)。的确,这几个数字和航天飞机的差不多……

至于毛子那边则有现成的低速性能和航天飞机一样糟糕的飞机可用——暴风雪的着陆训练机是米格25。

关于米格25被用作暴风雪教练机的情况可参考文章:【翻译】飞行报告:米格25UP教练机 - 知乎 (zhihu.com)

尽管如此,针对题主的“几乎不能滑翔”而言的话,几个性能数字可能并不能作出判断。比如F-104的翼载荷虽然也很高,但滑翔性能看起来并没有所流传的那么差劲。此外也有一些飞机看起来好像滑翔性能还不错,但实际上却非常差劲。

很多时候翼载荷和滑翔比/升阻比也并不具有显而易见的关系。比如许多民航客机的翼载荷达到了会让作战飞机和轻型飞机昏厥的500-800千克/平方米,但因为翼型本身偏向低速升力性能、减阻措施优秀,加上尺寸大,升阻比/滑翔比通常非常之高,平均都在10-25。

此外,升阻比很多时候不一定等于滑翔比,因为发动机的故障情况会显著影响飞机的阻力。即便发动机故障没有对飞机造成其他的破坏,处在风转状态的发动机本身也会从动力源变成阻力源,从而导致飞机的阻力增加。比如前面提到的饭桶,低速状态下的实际升阻比在8左右,但滑翔比则只有5-6。

此外,滑翔比本身也不一定能代表飞机的滑翔性能。

比如A-7E,作为舰载攻击机的优秀例子,该机拥有12的升阻比和相当好的载荷航程性能,且在发动机故障的情况下滑翔比约为7,看起来似乎即便在发动机停车的情况下也能安然滑翔降落。

然而手册却非常不建议该机进行滑翔迫降。飞行员被要求除非迫不得已或是弹射座椅故障,否则应该在下降到1,500ft高度之前尽快弹射。

这是出于两个原因:其一,在1,500ft高度以下,A-7E的滑翔迫降剖面很难保持在弹射座椅包线之内,因此如果滑翔迫降失败,飞行员没有最后的保险措施;其二,A-7E的应急液压系统可能无法在滑翔速度下提供足够的液压压力供飞行员操纵飞机。

同样的,可以说鹞子的3升阻比理论上并不会导致其无法进行滑翔着陆(毕竟与其相当的升力体都能滑翔着陆),但以鹞子的气动和飞控设计,可能还有起落架构造,要驾驶鹞子完成一个航天飞机式的大角度俯冲拉平,或许NASA的试飞员有可能做到[3],但对大部分飞行员而言显然是不可能的事,与其尝试不如弹射。这实际上可能是大部分“完全或几乎没有滑翔能力的固定翼飞机”的真正原因。

当然,如果要解答题主的“完全或几乎没有滑翔能力的固定翼飞机”,那么从上面的内容来看,最早一代的鹞子和雅克38这些垂直起降飞机或许可以满足题主的要求。至于被广泛吐槽的F-104,虽然它的滑翔性能的确很糟糕,但至少还在“能操纵”的范围之内。

参考

  1. ^ 得益于较小的面积,整个鹞系列的主翼实际上是一整块结构,通过6个接头与机身连接,在维护时可以轻松地整个拆下来。这同时也是为了换发——与常规起降飞机发动机位于尾部不同,为了垂直起降,鹞的发动机位于机身中部的重心附近,因此要换发的唯一办法就是先拆掉机翼
  2. ^ 霍克起初提出可以使用推力矢量来提供额外升力,但RAF考虑到这样会导致飞机损失水平推力并急剧减速而严词拒绝。霍克最后不得不重新设计鹞生产型的机翼
  3. ^ 或许还有霍克公司的试飞员——鹞子的验证机P.1127最初为了确保悬停稳定性而装设了三轴控制增稳系统,但这几位大兄弟在试飞过后觉得飞行员完全可以靠手操稳定驾驭鹞子的悬停,因此提出去掉鹞生产型上的控制增稳系统。他们是什么感觉我不知道,我只知道RN和RAF的飞行员评价鹞子的悬停像踩着独轮车走钢丝



  

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