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這是在1988年出版的論文集「Advanced Aerospace Aerodynamics」中的第一篇文章。 雖然是8年前的文章,但所談內容是回顧一些外形奇特的飛機設計概念,十年後再來看 還是有價值的。將其譯為中文,是希望能讓更多人分享。可能有些文字翻譯不是很恰 當,請多包涵。若希望閱讀原文,可以和我連絡。 --------------------------------------------------------------------------- 題目: What Drives Unique Configurations 作者:Jan Roskam Kansas大學航太工程學系 --------------------------------------------------------------------------- 摘要 --------------------------------------------------------------------------- 本文以幾個例子,說明嚴格或特殊的設計需求,如何「驅使」飛機設計者選擇「奇特」 (unique)的外形。 用來說明的例子包括飛翼(flying wing)、二或三個翼面的前翼機(canard)、以及連結 翼(joined wing)。也會作些簡短的歷史回顧。 --------------------------------------------------------------------------- 一、簡介 --------------------------------------------------------------------------- 本文的目的,在回顧幾個「驅使」奇特形狀的原因。「奇特」的定義在第二節中說明。 大部份飛機的設計為符合一個或幾個設計需求。這些設計需求對外形的選擇有主要的衝 擊。有些設計需求可成為真正的設計「驅動者」(driver)。接下來,可以導致選擇「奇 特」的外形。第三節回顧一下典型的設計需求。某些設計需求如何驅使選擇「奇特」外 形的例子,將於第四節中述說。 --------------------------------------------------------------------------- 二、「奇特」(unique)這個字的意義 --------------------------------------------------------------------------- 根據韋氏字典(Webster's dictionary),「unique」這個字有下列意義: 1. being the only one 2. being without a like or equal 3. very rare or uncommon: very unusual 4. strange 由這些定義,可以猜想一般人所說的「奇特」,或甚至飛機設計者所說的「奇特」,多 少與他們的背景有關。在一架「奇特」外形的飛機旁繞一段時間後,就不再是奇特了。 圖一中的波音B-47第一次出現時,被認為是奇特的。因為波音B-47的外形受到廣泛的仿 效,沒多久就變成相當平常的了。所以,當一種外形成功後,同時也不再是「奇特」的 了。 在數學的觀點上,飛機設計程序本身當然不是個「奇特」的程序。圖一是個明顯的例子 。這兩架針對相同任務設計出來的轟炸機(B-47及火神式),在其剛出現的年代都被視為 奇特的。是的,事實是兩個設計小組針對相同任務目標得到完全不同的結果,說明飛機 設計程序是「非唯一的」。 一個「傳統的」(conventional)外型可定義為,設計者及使用者共同有一些程度上的熟 悉及信任的外型。傳統外型最常見的例子就是古典的機翼/機身/尾翼設計,有超過百 分之九十的飛機使用。當設計者嘗試以傳統外型去達到極端或特殊的設計需求時,可能 無法得到滿意的結果。在此情況下,結果很可能是個「奇特」的飛機外型。參考資料1. 中,針對「奇特」或「非傳統」飛機設計概念作了最近的回顧。 第三節將對一般飛機設計需求作個回顧。 ---------------------------------------------------------------------------- 圖一:波音B-47H 及 火神式(AVRO Vulcan B2) [圖片自己去找來看] B-47H Vulcan B2 W-TO (lbs) 202,000 200,000 [起飛重量] S (ft^2) 1,400 3,964 [翼面積] S-wet (ft^2) 11,300 9,600 [表面積] b (ft) 116 111 [翼展] (W/S)-TO (psf) 144 50.5 [起飛翼負載] (W/b)-TO (lbs/ft) 1,741 1,801 [起飛展負載] A 9.6 3.1 [展弦比] Cf (assumed) 0.0030 0,0030 [摩擦係數] f (ft^2) 34.0 29.0 [ ? ] dCD/dCL^2 (e=0.8 assumed) 0.041 0.128 [渦流阻力常數] (L/D)max 15.8 16.4 [最大升阻比] CL-(L/D)max 0.77 0.24 [有最大升阻 比時的升力 係數] --------------------------------------------------------------------------- 參考文獻 1. Sterk, F.J. and Torenbeek, E., ``Unconventional Aircraft Concepts,'' Compendium of papers presented at a 1987 Symposium at the Delft University of Technology, Delft University Press, 1987.