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变着花样飞

2021-08-16程峰

百科探秘·航空航天 2021年8期
关键词:纸飞机机翼布局

程峰

1903年12月17日,莱特兄弟的飞行者1号首飞成功,我们通常把这一天视为飞机诞生的日子。飞行者1号是人类历史上第一架成功载人飞行的飞机,它选择了鸭式布局,即主机翼在后部,控制升降的小机翼在前部。因此也可以说鸭式布局是历史最悠久的机翼布局模式。现在,鸭式布局主要应用在高机动性的战斗机上,比如欧洲的JAS-39“鹰狮”战斗机、阵风战斗机、台风战斗机,还有我们国家的骄傲——歼-10和歼-20战斗机。

在之前的文章里我們介绍过,飞机在空中飞行时,由于机头部分先遇到空气,所以机身周围会产生人字形波浪线。常规的机翼布局,气流流过飞机头部后直接就作用到了主机翼上。所以流经主机翼的气流态势比较稳定。而鸭式布局就不一样了,鸭翼在主机翼的前方,气流会先经过鸭翼再吹到主机翼。在这种情况下,鸭翼的一举一动都会影响主机翼上的气流状态,所以鸭式布局是一种不稳定的气动布局。不过,不稳定也意味着机动性较高。

接下来,我们一起来制作一架鸭式战斗机,共同探索一下它的性能特点吧。这是一次很有意思的探索,所以我们就把这次折的战机命名为探索者战机,编号X-9。

放飞纸飞机

因为鸭式飞机调节的方式比较特别,并且具有一定的挑战性,所以在完成之前我们可以先体验一下初始状态下探索者战机的飞行效果。

用拇指和食指捏住机身下方梯形的位置,试着将纸飞机向前投出,不出意外的话,它可以保持水平姿态向前飞行。

初步试飞完成后,我们就可以开始调节鸭翼了。

这架鸭式飞机我们采用的是与歼-20一样的全动式翼面。说起这种全动式翼面,还是在飞机进入超音速时代后才慢慢流行起来的。

早期的飞机,水平尾翼前面的部分是固定的,后面的部分是可以做俯仰动作的升降舵。在亚音速飞行时代,这种设计可以很好地控制飞机飞行。不过,进入超音速飞行时代后,人们发现这种设计无法顺利将飞机拉升,于是就发明了一种新的结构,即让整个水平尾翼都能进行俯仰动作的“全动式水平尾翼”。

调整好翼面后,用力将纸飞机向斜上方投出。此时,纸飞机的飞行迎角猛然增大,会突然抬头,然后伴随着一个急停飘落向地面。这种飞行姿态和苏-27战斗机类似。

鸭翼并不是简单地把水平尾翼放在主机翼前面,这种设计对飞行控制的影响是很大的。各位小飞行员们可以多尝试几次,也可以结合其他舵面的动作探索一下各种飞行状态。

剪出所有的舵面、翼面后,会对纸飞机的飞行姿态有一定的影响。我们先将各舵面的位置归位,然后试飞几次,再根据飞行结果微调各舵面,尽量让飞机保持平飞。记住:方向通过方向舵修正,俯仰姿态可以通过副翼修正。

鸭式飞机结构图

X-9折纸图纸

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