问题

固定翼垂直起降飞机如f35,降落时如何避免失速的?

回答
固定翼垂直起降(VTOL)飞机,比如 F35B,在降落过程中规避失速,是个工程上的大智慧,涉及到对空气动力学原理的精妙运用和先进的控制技术。不像我们熟悉的传统固定翼飞机那样,依靠前飞的速度来维持升力,VTOL 飞机在降落时切换到垂直模式,这个时候,“飞”这个概念就和我们通常理解的不太一样了。

首先,我们要明白失速是怎么回事。飞机失速,简单来说,就是机翼的迎角(机翼弦线与相对气流方向的夹角)过大,导致流过机翼上表面的气流分离,升力骤减,飞机失去控制。传统飞机降落时,会减速,但只要保持一定的空速,升力就还在。

F35B 降落时的“不怕失速”秘诀,其实是它不靠“飞”来获得升力,而是靠“推力”来对抗重力。

让我们一步步拆解它的降落过程:

1. 模式转换:从固定翼到垂直起降。
F35B 在接近着陆点时,会开始一系列复杂的模式转换。它需要将发动机推力的方向从水平向后,调整为向下。
这里面最关键的部件就是那个升力风扇(LiftFan)。它位于驾驶舱后方,由发动机的主传动轴驱动,可以向下吹出强大的气流。
同时,发动机喷管的设计也非常巧妙。它可以通过一个“翻转式喷管”(Swiveling Nozzle),将原本向后的推力,向上(对于降落来说就是向下)偏转约 90 度。
这两个气流来源(升力风扇和翻转式喷管)共同作用,产生了巨大的向上的推力,足以抵消飞机的重力。

2. 垂直下降的本质:推力控制。
在垂直下降过程中,飞机的“飞行”状态已经变成了“悬停”或“垂直下降”。它不再依靠机翼产生升力,而是完全由发动机提供的向上的推力来支撑。
飞机的速度不再是空速,而是对地速度。它就像一个拥有强大反重力引擎的无人机一样,通过精确控制发动机的推力大小和方向来下降。
失速的定义在这里就不适用了。 因为它不是靠机翼上的气流来获得升力。即使飞机在垂直下降时速度为零,只要发动机还在提供足够的向上推力,它就不会失速。

3. 姿态控制与稳定:如何保持稳定下降?
虽然不担心失速,但如何在垂直下降时保持稳定,不侧翻、不倾斜,是一个巨大的挑战。
F35B 装备了先进的飞行控制系统(Flight Control System,FCS),这个系统是整个 VTOL 降落的“大脑”。它会实时接收来自各种传感器(如姿态传感器、高度计、GPS 等)的数据。
为了保持稳定,它会利用两个关键的辅助手段:
滚转控制喷嘴(Roll Posts): 在机翼的尖端各有一个小型的喷气口,可以喷出部分发动机推力。通过精确控制这些喷嘴喷气的强度和方向,可以实现飞机的滚转(左右倾斜)控制,用来抵消任何不希望的侧倾。
俯仰和偏航控制: 发动机的翻转式喷管可以通过轻微的偏转来控制俯仰(前后倾斜)和偏航(左右转动)。同时,升力风扇的进气口也可以通过改变叶片角度来辅助控制。

4. 降落轨迹的控制:精确而平缓。
飞行员会设定一个期望的下降率和下降轨迹。F35B 的飞行控制系统会根据这个目标,自动调整升力风扇的转速、翻转式喷管的角度以及滚转控制喷嘴的输出,以精确地遵循这个轨迹。
它就像一个非常精密的起重机,缓慢而稳定地将飞机“放下”地面。

总结一下,F35B 在降落时避免失速的核心不是在低速时维持机翼升力,而是彻底改变了升力来源:

它不再依靠“飞行”获得升力,而是完全依赖发动机提供的“推力”。
通过升力风扇和翻转式喷管,将发动机推力向下,直接对抗重力。
其先进的飞行控制系统负责精确调节推力的大小和方向,以及通过滚转控制喷嘴和喷管的偏转,来保持飞机的稳定姿态和受控下降。

所以,对于 F35B 这样的飞机来说,降落时“失速”这个概念,在垂直下降模式下已经不成立了。它是在用一种完全不同的方式来完成“着陆”这个动作。

网友意见

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肥电B降落的时候首先是通过一定仰角来进行减速,在这个过程当中机翼是随机身快速的减低速度,并最终失去速度进入不可控状态。此时机身通过向机身上部喷射的气流来保持高度。并通过控制气流的方向控制平衡及进行短距离的移动。机翼和各种控制面由于速度不足早已经失去了对机身的控制力。

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