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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。 ---------------------------------------------------------------------------- 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.) ---------------------------------------------------------------------------- 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. --