4.2 極端耐航性
假設有個要求是針對載人觀測飛機的極端航程。這是1988年通用動力及AIAA合辦的學生
設計比賽的要求:72小時,在45,000呎高度,速度足以超越最大固定風速(172浬/小時)
。
Breguet耐航公式可用來決定螺旋槳飛機的耐航時間:
E = 375 (n_p/Vc_p) (L/D) ln(W_begin/W_end) (3)
其中 V 為速度(浬/小時)。
很清楚的,L/D 與重量比之間的取捨,又是設計的重點。此任務規格有四個額外的限制:
1. 可以讓一或二個機員舒適地乘坐
2. 指定的觀測儀器
3. 飛機必須可以折疊放入洛克希德 C-130 貨艙內
4. 符合 FAR 23 認證標準
這表示必須在機身表面積 (機員舒適及觀測儀器)、結構設計 (易於折疊及符合 FAR 23)
及允許的展弦比上妥協。圖三為作者學生完成的設計結果。重複使用Grumman F4F艦載戰
機所用的傾斜軸法,以符合折疊的要求。
由於所有額外的要求,設計希望達到的重量比 W_takeoff/W_empty 只有 2.2 ! 平均升阻
比要求為 24.6。
4.3 極端的升阻比
可以肯定的說,飛機設計者總是嘗試在其他設計限制下,獲得可能最高的升阻比。
在高性能滑翔機中,超高升阻比的趨勢產生一個有趣的極端現象。在參考資料3.中,說明
了最小滑翔角 (沿地面最長距離) 及最小沈降率 (最長滯空時間) 需滿足下列關係式:
r_min = 1/(L/D)_max (4)
RD_min = (W/S)(2/d) / (CL^3/CD^2)_max (5)
參考資料3.中也證明了這兩種情況都希望有最大的展弦比 A 及最小的零升力阻力係數。
在超高性能滑翔機上,這些條件導致了高展弦比機翼、層流翼型、飛行員斜躺及複合材
料製成的最小機身。展弦比 38.3 的 Schleicher ASW22 B 即為一例(圖四)。
在運輸機或轟炸機上要獲得可能最高的 L/D,一個明顯的想法是把機翼以外的所有東西
都去掉。結果就是飛翼。飛翼的發展在後面會討論。
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圖三、Kansas大學的 Summit (參考資料5.)
[這張圖大概不常見。這架飛機為結合翼設計。低主翼,一點點後掠。尾翼包含一
對 V 型短翼,上面架一個前掠、下反之機翼,與主翼展約 2/3 的位置連接在一
起。後推式螺旋槳。]
圖四、Schleicher ASW22 B (參考資料6.)
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參考資料
5. Schaller, R, et al, ``Preliminary Study of a High Altitude, Long Endurance,
Manned Aircraft,'' AIAA/General Dynamics Team Aircraft Design Competition
Report, June 1, 1988, The University of Kansas.
6. Jane's All The World's aircraft, 1987.
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