报告周华同学，我认为你的凹槽机翼会让飞机栽跟头

minimoon

我认为主要是因为凹槽会增加机翼下部对前进方向的阻力，放大飞机的质心漂移导致飞机栽跟头。具体分析如图：
图中表示一个光滑平整的圆盘，忽略摩擦，在圆盘质量力的作用下，根据力平衡公理，小球将向圆心运动并最终停止在圆心处。这里：圆心就是就是圆盘质量体系的中心（质心）

minimoon

天空中飞行的飞机，是一个质量体系，相当于图1中的圆盘；除此之外还有一个与飞机一起运动的质量体系就是：飞机在飞行中对前方的空气进行压缩，使前方空气的密度增加，从而导致前方空气质量力的增强，这相当于图2中的红色区域；由于飞机连续压缩前方的空气，相对于地球参照系，飞机的质量和前面空气增加的质量构成一个新的质量体系，飞机的推进系统将推动这个新的质量体系运动，而不只是推动飞机运动，飞机周围的压力梯度，就象给飞机穿上了一件厚重的衣服，总和飞机一起运动。

minimoon

如果飞机推进力主轴是按照平飞时的动质心设计，那么飞机在减速时，系统质心会向飞机的静质心漂移，使飞机抬头，这样机腹面积变大，前方被压缩的空气迅速增加，使质心飞快的向下漂移，推进力主轴的转矩更大，由于机翼上部的压力更低，密度下降区域更大，这样飞机更容易栽跟头。
由此，俺推断，你的凹槽机翼根本无法飞上天。呵呵~~，建议你别再交专利年费咯~~~
不过我这个观点很粗糙，逻辑不太严谨，还请周老师多加指教，甚为感谢！！！

马叉虫

这位同学,你应该不是飞机专业的吧.因为飞机的平衡之类的问题在<<飞行力学>>这一门学科中已经分析的很清楚了
你的分析方法太麻烦,所谓的系统质心之类的说法完全没有必要.你只要考虑飞机本身的受力情况旧可以了,因为飞机周围空气密度,压力的变化都反映到了飞机受力的变化上.
你说的问题是存在的,但是在实际飞机上还有很多部件,象襟翼,升降舵都能起到配平力矩的作用,而且按照你的分析,所有的飞机都是存在这种问题的,但实际上是满天的飞机在飞,所以你的结论是不成立的.

周华

同意马叉虫同学的意见。另外，俺什么时候提出的凹槽飞机设计方案，俺怎么不记得了？

马叉虫

好象是北航高歌的专利,
不过这个凹槽机翼到有点象小肋减阻(鲨鱼皮有很多小的突起,实验表明这能有效的减小其在水中的阻力)的意思.

周华

高歌的设计是采用微小尺度的凹槽形成驻涡，最终达到减阻增升的目的，不会出现飞行稳定性问题。

马叉虫

哦,那跟鲨鱼皮减阻就是一个原理.

minimoon

[这个贴子最后由minimoon在 2006/02/05 04:31pm 第 1 次编辑]

下面引用由马叉虫在 2006/02/04 11:53am 发表的内容：
1、你的分析方法太麻烦,所谓的系统质心之类的说法完全没有必要.你只要考虑飞机本身的受力情况旧可以了,因为飞机周围空气密度,压力的变化都反映到了飞机受力的变化上
2、所有的飞机都是存在这种问题的,实际上是满天的飞机在飞,所以你的结论是不成立的

1、 飞机的动力和受外部的阻力是有区别的，飞机的动力可以使飞机往前飞，但外部的阻力却不能使飞机往后飞;飞机的动力偏离质心会使飞机转动，这个转动不是因为飞机外部的阻力产生的，不是吗？
2、 我看了百科全书，所有的飞机在超过一定迎角的时候都会栽跟头，叫做“尾旋”，据说因此死了不少飞行员呢。

马叉虫

我不知道你现在说的和我上面说的有什么联系,我还是回应你的问题.
1. 首先,你所做的分析是没有错,当飞机的推力与质心不在一条直线上时,是会使飞机 产生转动力矩.  但是实际情况是飞机所受的力除了阻力,发动机的推力之外,还有升力.总体来说,飞机在飞行中所受的力有:空气产生的升力和阻力,发动机的推力,还有自身的重力.使飞机产生转动力矩 的主要是升力和重力,而阻力和推力产生的转动力矩与其相比是很小的.所以在飞行控制中主要考虑升力产生的转动力矩的配平.这也就是战斗机基本上都采用小升力翼型的原因.因为在高速情况下,大升力翼型会产生巨大的升力和转动力矩,从而导致飞机翻跟头.
2. 关于尾旋    因为在一般情况下,翼型产生的升力与迎角是成正比关系的,即迎角越大,升力越大.但是当迎角超过一定的角度时,升力会急剧下降.因此当飞机的迎角大于一定的角度时,机翼的升力会急剧下降,导致飞机失速,从而陷入尾旋.
如果你对这些方面有兴趣,建议你看看<<飞行力学>>方面的书,里面说的很清楚.

minimoon

下面引用由周华在 2006/02/04 07:33pm 发表的内容：
高歌的设计是采用微小尺度的凹槽形成驻涡，最终达到减阻增升的目的，不会出现飞行稳定性问题。

凹槽会导致翼面摩擦阻力的增加，怎么可能减阻？再说了，凹槽会形成回旋剪切气流，不但产生高频噪音，而且使机翼蒙皮疲劳损坏，还会形成使气流向翼尖流动的涵道。
要使机翼增加升力，必须改变翼面上下的压差，凹槽只在机翼下方，只会使机翼下面的压强增加，这就导致翼下空气的密度增大，同时这个密度和机翼一起运动，就象是给机翼挂了一个附加油箱，当然会导致飞行稳定性的问题。难道你认为给机翼挂个附加油箱不会引起飞机质心的变化吗？

minimoon

下面引用由马叉虫在 2006/02/05 08:59am 发表的内容：
哦,那跟鲨鱼皮减阻就是一个原理.

呵呵，那还不如直接把鲨鱼皮拔下来直接贴在机翼上,顶天就是做个倒模，放大或者缩小而已，不是还有相似原理吗？哪儿能用到这个专利。

minimoon

下面引用由马叉虫在 2006/02/05 05:45pm 发表的内容：
使飞机产生转动力矩 的主要是升力和重力,而阻力和推力产生的转动力矩与其相比是很小的.所以在飞行控制中主要考虑升力产生的转动力矩的配平.这也就是战斗机基本上都采用小升力翼型的原因.

严重不同意你这看法！！！
产生转动力矩的原因是因为作用力偏离质心，无论多大的力，只要不偏离质心就不会产生转矩。
战机采用小升力机翼是为了获得更大的速度和更高的机动性。。。
关于尾旋，我虽然对飞行动力学一点也不通，但是我在电视上看过SU27的飞行表演，眼镜蛇机动都没有尾旋。而且飞机机腹朝天倒飞状态也没发生尾旋，所以我认为尾旋和机翼的升力突变没有必然的联系。但是我看百科全书的尾旋轨迹，在进入尾旋之前，无论是是倒飞还是正飞，都有一个抬头动作，是因为飞机抬头时迎角增加才造成尾旋的。

马叉虫

一般来讲,凹槽是会增加阻力.但是机翼和鲨鱼皮上的凹槽尺度是很微小的,这个时候的流动状态跟大尺度时的是不一样的.我上高等流体力学时专门有一节课就是讲小肋减阻的.
用鲨鱼皮做蒙皮这种调侃的话,我就不做解释了.
关于你的"产生转动力矩的原因是因为作用力偏离质心，无论多大的力，只要不偏离质心就不会产生转矩",我并没有否认啊.在实际的飞机中,焦点(气动力中心)和推力都是不过质心的,并且为了保证飞机的动平衡,焦点和质心是不能重合的.更何况飞机在飞行中随着然油的减少,质心是变化的,所以转矩的产生是不可避免的.我强调的只是转矩主要是升力产生的,阻力产生的转矩与之相比是很小的.
"战机采用小升力机翼是为了获得更大的速度和更高的机动性。。。"不知是哪里看来的看法,战机获得更大的速度似乎是跟发动机有关吧.实际原因是,在高速情况下,如果采用大升力机翼会产生太大的升力,而大的升力产生大的转矩,从而导致配平这个转矩困难,所以不能采用大升力翼型.
你说"是因为飞机抬头时迎角增加才造成尾旋的",跟我的解释不矛盾吧.因为抬头->迎角增加->升力急剧减小->重力大于升力->失速尾旋.苏27能做眼镜蛇机动跟他机头的鸭式设计有关,因此也就是他能做这个机动.但这并不表明他不会陷入尾旋.你看看现在能有多少飞行员能做这个机动,因为稍有差池,就陷入尾旋了.

流星客

哈哈,看了以后感觉, minimoon 的静力学知识丰富,想必是搞理论力学的吧.
飞机的设计是考虑静稳定的,没有人感把不稳的东西拿出来.就像高空走钢丝,没有平衡木,没有人会上去的.飞机一样有自己的平衡(稳定)装置,要比操纵舵干什么.
   至于飞机机翼上的小凸起块,那是有讲究,不会增加阻力,因为主要考虑涡对翼上表面的流动的影响,大尺度的分离会造成失速等问题,尾旋也就很难免的.
   所以我还是比较认可吗叉虫的观点的