图文与视频内容一致(推荐观看视频):
欢迎收看本期节目,作为“襟翼”学家,今天为大家深度剖析——
襟翼是如何出现的
?
讲
襟翼
之前,有必要和大家聊聊飞机的历史。莱特兄弟发明第一架飞机是在1903年,这家飞机在空中试飞了四次,最长的一次也仅仅只有一分钟,这个持久力简直…即便如此,这一名场面也足以载入史册。第一个襟翼设计是在1908年。也就是说,在这五年的时间内,是没有襟翼这个东西的。为什么会出现襟翼?襟翼又是不是飞机设计的必需品?
飞机终归是一个交通工具,能
拉更多的人、飞更快的速度
是它亘古不变的追求。
这个背景下,为了可以达到
安全离地
和
平稳着陆
的要求,如何增加升力就成了设计们迫切要攻克的难题。
从某种程度上看,
襟翼的出现是飞机发展进程中必然的结果
。
我们知道了襟翼的增升作用,想弄清它的设计原理,很有必要和大家说说升力是怎么形成的。
关于
飞机升力
的通俗解释,一般有两种说法,
牛顿第三定律
、
伯努利定律
。
由于这两个名字有点绕口,所以,在之后的视频中,我会把它们简称为牛三和努力。
首先讲讲牛三,这种原理认为,
升力源于空气对机翼底部的反作用力
。
表面上看这个思路好像没有问题,但你仔细一想,这无非就是从结果反推原理。
我们再来说说努力,伯努利根据能量守恒定律推出:
流体的静压和动压之和是一个常数
,对应到相应的机翼上,上下部气流会同时到达终点。
由于翼型构造的特殊原因,上表面路程较长,所以,气流速度较快。
动压增加,静压必然会减小,上下静压差使飞机形成了升力。
表面上看这个思路好像也没有问题,但你再仔细一想,上下表面气流为什么会同时到达终点?
你在叠纸飞机的时候,有没有专门设计一个路程差?
在贴吧、论坛上,总能看到这类回复:
“原来伯努利定律确实是错的,还记得高中时候,和老师争得面红耳赤,小时候教材的编者也很不专业。
”
这个…
牛三和努力只是狭隘,而不是错误
。
实际上,气流对飞机升力的影响是非常复杂的,这两种解释虽然漏洞百出,但是
用于解释各类飞控设计却非常易懂
。
所以说,它们广泛出现在各类大学教材中。
教材中,其实还有另外一个比较准确的升力公式。
知道了伯努利定律和升力公式,现在,我们来思考一个问题。怎么增加升力?换言之,如何设计襟翼?
第一个思路,改变翼型弯度,使上下表面形成气流速度差;第二个思路,根据升力公式,增加机翼面积。
奇怪的是,
早期的飞机设计大部分与科学技术发展缺乏联系
,当时,很多设计甚至反向帮助了理论的形成。
我们就在理性和感性的矛盾之中,以不可思议的速度前进着。
形成速度差
有一个最简单的办法,形成
路程差
,也就是掰弯机翼。
1908年,法曼提出了人类历史上第一个襟翼设计,将
机翼后缘设计成可绕轴转动的小翼面
,达到让机翼掰弯的效果。
谈起这段历史时,很多人会认为,落后的材料科学是这种设计的无奈之选。
事实上,莱特兄弟发明飞机之后,注册了他们可以想到的所有专利,这种后缘转动的小翼面巧妙地攻破了专利壁垒。
1914年,萨拉热窝枪声点燃了欧洲的炸药桶,第一次世界大战正式爆炸。
战争是残酷的,但它却是社会进步与科学技术的催化剂。
航空业迅速发展,千奇百怪的襟翼设计轮番登场,
但始终无法跳出弯曲机翼的思维怪圈
。
1919年,德国飞行员拉赫曼在医院养伤,忽然想到,如果可以在
襟翼前缘设计出一个缝隙
,流向上缘的气流会形成更大的压力差,