图八 中单翼
中单翼的风阻中心近似在拉力线平面上(为了对比方便,这里我们假设它在一个平面上)。对于图八我大概测量了一下。
图九
这个正面投影
图十
两种颜色线型所组成的图形面积,上部分299.47平方厘米,下部分279.06平方厘米。大概值,图形没勾的那么准。如果再勾上起落架及机轮,上下应当差不多。总体感觉还是下部风阻会大些,应当把电机拉力线再往下设计一点,遗憾的是这机子的头罩是成品头罩,没法变了,这是一个小小的遗憾之处吧。
图十一 下单翼
下单翼:风阻中心明显低于拉力线平面。
好了,对正面我们有了一个基本的概念了,下面我们来看侧面。
图十二
对于上单翼来说,风阻中心高于拉力线(这个不绝对,但大多数情况下是这样的,随着偏差值的增大,几率越高,当目视基本不能看出是上单翼布局时,风阻中心不高于拉力线的可能才存在),在电机拉力与风阻的共同作用下,飞机向前飞行时存在一个图示角度上,顺时针方向的扭矩。这是不能避免的,只要风阻中心不重叠于拉力线。这个扭矩就必定存在,只是大小的不同罢了。这个扭矩导致飞机有抬头的趋势,为了抵抗这个趋势。有以下三种解决方法:
1:让电机有一个下拉角度。
2:平尾设置负的安装角。
3:不予处理(一些
CD的厂家甚至不知道需要处理),通过试飞时改变平尾
活动面的
0位,而达到想要的效果(实际就是
0位时,使平尾活动面有一个负迎角)
这里多说几句,对于以上三种处理方式,不管哪一种,都只能减小上单翼这种抬头趋势,尽量做到低速飞行与高速飞行时,俯仰趋势达到我们能接受的程度,而不能随速度的增减同比例修正。
这是缺点,没办法。
图十三
对于中单翼,因为拉力线与风阻中心重叠,拉力大于风阻就往前飞,不上也不下。由于对称翼型在翼弦成水平状态时是不产生升力的,所以图示的角度是飞行速度无限大时才能发生的情况。正常飞行时机尾低,机头高,这样就存在了机翼迎角,这个迎角下产生的升力(这个升力是机翼、机身、平尾产生的升力和)等于机重就是平飞,当迎角过大时,升力大于机重,机体有升高的趋势时。平尾产生向上的升力加大。使平尾升高,减小了迎角,升力减小,升力趋向于机重。也就是说拉力线与风阻中心重叠的机型,有一个平飞时自动找平的特性,这个特性使得飞机能一直保持平飞,不管速度大小,只要不低于失速速度,他就是平飞。
图十四
下单翼翼型,对于这种翼型,把上单翼倒过来就是它。爷俩比JB,一个屌样。
风阻中心对上中下三种机翼布局的影响我们理清了。结论是:
水平正飞时,当机体风阻中心高于电机拉力线时,风阻对机体产生偏转力矩,这个力矩使飞机有抬头的趋势,风阻中心与电机拉力线偏差值越大抬头趋势越明显。为了修正这个抬头趋势,不论采取何种方法,都不能随速同步修正,只能在我们正常飞行速度范围内,达到我们可接受的程度,敏感玩家还是会感觉出低速与高速飞行时俯仰的差异。这种情况大多数发生在上单翼机型。
水平正飞时,当机体风阻中心重合于电机拉力线时,风阻不对机体产生任何偏转力矩。机体向电机的拉力方向前进,随着速度的增加,机翼迎角变小,但飞机始终处于正常的平飞状态。这种情况大多数发生在中单翼机型。
水平正飞时,当机体风阻中心低于电机拉力线时,风阻对机体产生偏转力矩,这个力矩使飞机有低头的趋势,风阻中心与电机拉力线偏差值越大低头趋势越明显。为了修正这个低头趋势,不论采取何种方法,都不能随速同步修正,只能在我们正常飞行速度范围内,达到我们可接受的程度,敏感玩家还是会感觉出低速与高速飞行时俯仰的差异。这种情况大多数发生在下单翼机型。
风阻中心对倒飞的影响与正飞基本一致,
只是上单翼倒飞时就相当于下单翼正飞。
中单翼倒飞时与正飞相同。
下单翼倒飞时相当于上单翼正飞。
嗯,又理清了一个。下面我们接着来。
2.1.4右拉角的影响
我们都知道飞机螺旋桨在转动时,会对机体产生一个反扭力矩。
图十五
绿色箭头是螺旋桨的转向,红色箭头是机身转向。这样是平飞不了的,机身会旋转。为了抵消这个力矩有几种方法,比如:改变副翼0位,使副翼产生一个反向力矩。或者增大垂尾上部面积,利用桨气流在垂尾上的作用产生反力矩。设计时使得左机翼比右机翼大。共轴双桨。等等,很多种方法。目前大家普遍认为最好的方法就是改变电机的拉力线,使它有一个右拉角度。见下图
图十六
由于右拉角度的存在,使得桨气流扫过左右机翼的面积不同。这机的右拉是3度,所以看起来不是很明显。但是看左右机翼浅绿色线条所选中的,没有被桨气流扫过的面积,我们还是可以看出差别的。
写到这里我犹豫了一下,本来我们要说的是电机右拉对上中下三种机翼布局飞行姿态的影响,现在提到右拉,忍不住多说几句。
我查了查相关资料,我能找到的资料里,没有能把电机右拉如何抵消反扭这个问题,用通俗易懂的语言表述清楚的,在这里我就把我的理解尽量用简单易懂的语言表述一下。作为题外话吧。
题外话开始
借用一下网络图片,见下图:
图十七
即便没有电机右拉角,由于桨气流从机头到机尾是逆时针旋转的,这个旋转气流作用到机身上(机翼、垂尾、机身上的任何零部件)都会产生一个与螺旋桨转向相反的力矩。这个力矩虽说不大,但它是存在的,并且没到可以忽视的程度。这是抵抗反扭的一部分。电机安装了右拉角,这个力矩也是存在的。
图十八
这张图有意增大了右拉角。这样看着更方便。红色线条之间的部分,清楚的反应出了桨气流扫过机翼、机体、甚至平尾的面积。比我的真实图视觉效果好多了。
好了,我们接着说抵抗反扭的主角,气流。网络图片已经不适用了。还是用我自己的吧。
首先交代几个名词,别人可能不是这样定义。但这里就按我这个定义引用。
桨气流:螺旋桨产生的气流。
空气流:飞机飞行时,空气相对于飞机的运动气流。
滑 流:飞机飞行时,空气流在螺旋桨的作用下改变运动轨迹而形成的气流。
桨气流速度大于空气流时飞机才会有反扭。
桨气流速度大于空气流,且空气流速度大于0时,才会产生滑流。
下面看图:
图十九
滑流的正面视角,示意图,角度方向别较真儿。
图二十
滑流的左侧面视角。
图二十一
滑流与左机翼的夹角关系。滑流与左机翼翼弦的夹角大于空气流与左机翼翼弦的夹角(平尾、垂尾也是这样)。
想象一下,滑流与右机翼翼弦的夹角小于空气流与右机翼翼弦的夹角(平尾、垂尾也是这样)。
图二十二
见图二十一还是看图比较直观。
简单来说就相当于:对滑流而言左侧迎角大,右侧迎角小。
再结合图十七,左侧滑流扫过机翼的面积大,右侧滑流扫过机翼的面积小。
那么左机翼大的翼面积加大的迎角所产生的升力,就大于右机翼小的翼面积加小的迎角所产生的升力,这样形成了一个逆时针的转矩。这个转矩是抵抗反扭的主力。(同理平尾左右,垂尾上下也会形成抵抗反扭力矩,只是它相对于机翼来说小很多,大多数情况下人们不说它罢了)
桨气流的作用机理与滑流基本一样,它也会产生抵抗反扭力矩,也是因为相对较小,一般不提。
好了,我们小小的总结一下;
1:螺旋桨气流作用于机身各部位的静压力,产生抵抗反扭力矩。
2:滑流作用于机翼,产生抵抗反扭力矩。
3:滑流作用于垂尾、平尾,产生抵抗反扭力矩。
4:桨气流作用于机翼,产生抵抗反扭力矩。
5:桨气流作用于垂尾、平尾,产生抵抗反扭力矩。
以上我觉得2是重点。
题外话结束
图二十三
为了便于对比,我们把上中下机翼都装上,左侧视角看左机翼。
滑流对上单翼翼弦的迎角最大,滑流对中单翼翼弦的迎角次之,滑流对下单翼翼弦的迎角最小。
图二十四
再看看右机翼,注意与左侧相比迎角变负了哦。
滑流对上单翼翼弦的迎角最小,滑流对中单翼翼弦的迎角次之,滑流对下单翼翼弦的迎角最大。
图二十五
从这个角度看滑流扫过上中下三种翼型的分界线,能看出差异吗?
因为差异很小,可能看不出差异。没关系,我要表达的意思是
。因为中单翼翼弦水平面处于滑流的直径上,所以滑流扫过中单翼的翼面积最大。如果上单翼翼弦水平面与下单翼翼弦水平面距滑流直径的距离相等,那么滑流扫过上单翼与下单翼的面积相等,且小于中单翼。
细细品味,应当能够理解。
那么左机翼的升力就是
上单翼小面积与大迎角,中单翼大面积与中迎角,下单翼小面积与小迎角。
右机翼的负向升力是:
上单翼小面积与小迎角,中单翼大面积与中迎角,下单翼小面积与大迎角。
看出来了吧,上单翼与下单翼是相同的。
现在要看的是中单翼产生的反扭力矩大,还是下单翼(或上单翼)产生的反扭力矩大。也就是说:小面积小迎角与小面积大迎角产生的力矩大,还是大面积中迎角与大面积中迎角产生的力矩大?这个我也不知道,我也没有办法测量计算。
但是我们可以猜测。
正好手里有这样两架飞机,机型相同、级数相同、翼展、机长几乎相同,材料相同,只是一架翼弦与拉力线距离较大,另一架几乎重叠。见下图:
图二十六
图中上面的是偏差较大的那架飞机的电机架下板,下面的是另一架偏差很小的那架飞机的电机架上板。很凑巧,偏差大的飞机右拉角明显大于偏差小的飞机右拉。关于这事我琢磨了好长时间,为什么几乎所有的飞机参数都相同,却一个右拉大一个右拉小呢?所以就怀疑到这里了,一个翼弦偏差大,一个翼弦偏差小。但这只是疑问,不做定论,我们拿它当作一个变数吧,希望有人能解开。
还有一点,由于上单翼或者下单翼左右机翼的升力中心不在拉力线上,使得这个反扭力矩会造成飞机偏航,虽说很小,但毕竟存在。
那么我们就得出了下面的结论:
就电机右拉对水平正倒飞的影响这个问题来说,中单翼布局是最让人放心的,上单翼或者下单翼除了会产生很小偏航外,还存在抵抗反扭力矩大小的变数。
2.1.5小结
终于把正倒飞解释的差不多了,我们来个小结。
重心的影响:中单翼最佳。
风阻中心的影响:中单翼最佳。
右拉角的影响:中单翼最佳。
结论:水平正倒飞性能最佳的机型,一定出自重心、风阻中心、电机拉力线重叠的中单翼布局。(下文再提到中单翼就指这样三重合的机型)
2.2左右正侧飞
就我飞过的机型而言,侧飞脾性基本都有,或大或小,而且都不相同,或向远离操作者方向偏航,或向接近操作者方向偏航,或有机身正摆平的趋势,或有机身倒飞的趋势。这到底是怎么回事呢?