Re: [问题] 螺旋桨与喷射引擎装在机翼的方式
楼主: ewings (火星人当研究生) 2014-09-11 00:37:40
※ 引述《cgy (北台湾东部丘陵线筹备处)》之铭言：
: ※ 引述《volup (科抖科)》之铭言：
: : 有个问题小弟心中一直不解
: : 就是为何同样是装在机翼上的引擎
: : 喷射引擎通常会连在一个像派龙一样的挂架向前向下延伸，
: : 螺旋桨引擎就会直接像被机翼贯穿一样，装在机翼中央呢?
: 螺旋桨的飞机定型的原因不外乎几个问题
: 螺旋桨奖叶旋转所需要净空较高，拉一个派龙架下来，会跟地面太接近，
: 另一、二战年间的大型运输机，的发动机是需要有人在旁边顾者(基本上
: 大型机机翼不是一片的，而是像BOX一样的东西，是有空间的)，发动机
: 调一个派龙架下来，机器人员无法监控发动机的状况(尤其一、二战之间
: ，机械式很多设备还没有成熟，多发动机的状况无法显示在前舱上，现场
: 机器人员就近看管(风起了容克斯G.38可见一般)。
: 时代过去了，飞机要求更大的航程，活塞发动机也较稳定，那些空间转换成为
: 燃油存放空间。
: (P.S. 刚开始机翼是帆布加木头的多翼机，所以发动机会注意到是放在两个机翼
: 中间，也可以说是挂起来的，飞机飞得慢又不高，机器人员可以随时走到机翼上
: 去看发动机状况)
: 喷射机刚投入于世界中，发动机的位置大概只有一个地方可以放，另外一个就是机翼里面
: ，因为喷射发动机管路比起活塞来得多，如果塞在机身里面，便无法武装，另如轰炸机
: ，英国流星式轰炸机，就是嵌在机翼里面，倒也没什么不好，倒是德国Me262发动机位置是在
: 机翼下面，严格来说他是跟主翼共用结构，还不是现在的派龙架下来。
: (喷射机刚出来挟者是速度很快，螺旋桨追不上，但是机动性不好，很少会拿来跟缠斗
: Me262 出来就是专打盟军轰炸机)
: 二战打完了，迎来世界空运发展高峰，欧洲人在航太市场上又拔得头筹，英国推出
: 彗星式客机，首次使用在民用喷射机，也是将四具发动机都嵌在机翼里，但是只能说
: 当年喷射发动机技术不是这么好，金属碎片常常会危害旁边的发动机和机翼，而且嵌在
: 机翼发动机不是这么好维修。1947年美国在玩B-47战略轰炸机，B-47的喷射发动机
: 位置就是用派龙架装喷射发动机，彗星式并没有使用B-47吊挂设计，英国人认为美国B-4
: 7轰炸机，发动机外挂是最丑的外型设计，不过事实证明发动机外挂，是比较好维修，
: 也比较安全。
: 虽然彗星式客机退场并不是因为主要发动机设计位置，但是后来客机就很少采用内嵌
: 是喷射发动机，就算是turbojet，当然现有涡扇发动机更不可能放到机翼里面。
: 不过英国人很执著于发动机内嵌的设计，后续英国3v (胜利者、火神、勇气)轰炸机全部
: 采用发动机内嵌机翼方式，发动机内嵌会让机翼外型空气阻力较为干净，
: 当然turbo fan与turbo jet 产生出来的动力与外型阻力一定有相互评估之后，使用
: turbofan。
大型客机使用挂架式设计的其他次要理由cgy已经讲完了，这边我再讲讲主要理由吧
最主要的理由在于减少阻力，或者更精确的讲是高次音速阻力....
虽然使用挂架设计会大幅增加机体表面积，使摩擦阻力提高，但是挂架式设计有个
最大的优点，能够使高次音速阻力大幅降低，这个优点就是引擎能装在机翼的前面
引擎能装在机翼前面和减少阻力有啥关系?? 这个就要回到二战时期的德国，
在Albert Betz博士进行大量的实验，证实前/后略翼在穿音速领域可以大幅减少
阻力提高性能，德国便开始设计各种前/后略翼的新型战机
在实验中它们发现要评估新型后略翼在高次音速的阻力非常的困难，只能靠实验
方式进行设计。而这时容克公司的研究员发现一个简单的方法，可以粗略的预估
是否会产生过大的阻力，而这个方法现在就称为"面积法则"
依照流体力学的理论，要计算超音速阻力需要把整架飞机的所有蒙皮上的阻力配
合震波全部积分起来才算得出来，困难度不亚于今天计算隐形战机。而容克公司
的研究员发现，如果让飞机的截面积随着轴线的变化较平缓时，阻力便会较低，
利用这个法则在设计时就可以比较简单估算阻力，不需要大量计算
这个定理在1952年被美国工程师重新发现，结果便是可乐瓶设计的机身，为了顺
应机翼带来的截面积，反过来减少机翼附近的机身面积来维持截面积变化平缓
而当年的容克飞机公司则是采用另一种思路..........
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直接用额外的荚舱增加截面积，使截面积变化更加平顺
看到这边我想比较聪明的人已经明白了，现在的客机引擎正是扮演前方荚舱的角色
也因为使用了挂架设计，所以引擎能摆在机翼的前方，使截面积变化能更平缓，也
大幅的减少了高亚音速阻力，如果引擎装在机翼里就享受不到这个优点，而且因为
机翼部分的截面积变化更剧烈，带来大量的阻力
至于有没有其他设计能到达与挂架设计一样效果的方法? 俄国的Tu-124将引擎装在
翼根处，并且将进气道延伸到机翼前缘之前，利用进气道增加的截面积来满足面积
法则，但是这种方法不适合两颗发动机以上，也就只有俄国采用，其他同样将引擎
装在翼根的国家，在面积法则重新发现后，就多半放弃在客机上使用翼根设计
另外机翼后方的大型尾桁也是具有同样延缓截面积变化的效用
螺旋桨客机Tu-114其实也有相同的考量，将引擎舱大幅的向前后延伸，也是利用引擎
舱来满足面积法则。 至于其他螺旋桨客机多半飞不到那么快，所以随便装也没差
: ※ 引述《volup (科抖科)》之铭言：
: : 有个问题小弟心中一直不解
: : 就是为何同样是装在机翼上的引擎
: : 喷射引擎通常会连在一个像派龙一样的挂架向前向下延伸，
: : 螺旋桨引擎就会直接像被机翼贯穿一样，装在机翼中央呢?
: 螺旋桨的飞机定型的原因不外乎几个问题
: 螺旋桨奖叶旋转所需要净空较高，拉一个派龙架下来，会跟地面太接近，
: 另一、二战年间的大型运输机，的发动机是需要有人在旁边顾者(基本上
: 大型机机翼不是一片的，而是像BOX一样的东西，是有空间的)，发动机
: 调一个派龙架下来，机器人员无法监控发动机的状况(尤其一、二战之间
: ，机械式很多设备还没有成熟，多发动机的状况无法显示在前舱上，现场
: 机器人员就近看管(风起了容克斯G.38可见一般)。
: 时代过去了，飞机要求更大的航程，活塞发动机也较稳定，那些空间转换成为
: 燃油存放空间。
: (P.S. 刚开始机翼是帆布加木头的多翼机，所以发动机会注意到是放在两个机翼
: 中间，也可以说是挂起来的，飞机飞得慢又不高，机器人员可以随时走到机翼上
: 去看发动机状况)
: 喷射机刚投入于世界中，发动机的位置大概只有一个地方可以放，另外一个就是机翼里面
: ，因为喷射发动机管路比起活塞来得多，如果塞在机身里面，便无法武装，另如轰炸机
: ，英国流星式轰炸机，就是嵌在机翼里面，倒也没什么不好，倒是德国Me262发动机位置是在
: 机翼下面，严格来说他是跟主翼共用结构，还不是现在的派龙架下来。
: (喷射机刚出来挟者是速度很快，螺旋桨追不上，但是机动性不好，很少会拿来跟缠斗
: Me262 出来就是专打盟军轰炸机)
: 二战打完了，迎来世界空运发展高峰，欧洲人在航太市场上又拔得头筹，英国推出
: 彗星式客机，首次使用在民用喷射机，也是将四具发动机都嵌在机翼里，但是只能说
: 当年喷射发动机技术不是这么好，金属碎片常常会危害旁边的发动机和机翼，而且嵌在
: 机翼发动机不是这么好维修。1947年美国在玩B-47战略轰炸机，B-47的喷射发动机
: 位置就是用派龙架装喷射发动机，彗星式并没有使用B-47吊挂设计，英国人认为美国B-4
: 7轰炸机，发动机外挂是最丑的外型设计，不过事实证明发动机外挂，是比较好维修，
: 也比较安全。
: 虽然彗星式客机退场并不是因为主要发动机设计位置，但是后来客机就很少采用内嵌
: 是喷射发动机，就算是turbojet，当然现有涡扇发动机更不可能放到机翼里面。
: 不过英国人很执著于发动机内嵌的设计，后续英国3v (胜利者、火神、勇气)轰炸机全部
: 采用发动机内嵌机翼方式，发动机内嵌会让机翼外型空气阻力较为干净，
: 当然turbo fan与turbo jet 产生出来的动力与外型阻力一定有相互评估之后，使用
: turbofan。
大型客机使用挂架式设计的其他次要理由cgy已经讲完了，这边我再讲讲主要理由吧
最主要的理由在于减少阻力，或者更精确的讲是高次音速阻力....
虽然使用挂架设计会大幅增加机体表面积，使摩擦阻力提高，但是挂架式设计有个
最大的优点，能够使高次音速阻力大幅降低，这个优点就是引擎能装在机翼的前面
引擎能装在机翼前面和减少阻力有啥关系?? 这个就要回到二战时期的德国，
在Albert Betz博士进行大量的实验，证实前/后略翼在穿音速领域可以大幅减少
阻力提高性能，德国便开始设计各种前/后略翼的新型战机
在实验中它们发现要评估新型后略翼在高次音速的阻力非常的困难，只能靠实验
方式进行设计。而这时容克公司的研究员发现一个简单的方法，可以粗略的预估
是否会产生过大的阻力，而这个方法现在就称为"面积法则"
依照流体力学的理论，要计算超音速阻力需要把整架飞机的所有蒙皮上的阻力配
合震波全部积分起来才算得出来，困难度不亚于今天计算隐形战机。而容克公司
的研究员发现，如果让飞机的截面积随着轴线的变化较平缓时，阻力便会较低，
利用这个法则在设计时就可以比较简单估算阻力，不需要大量计算
这个定理在1952年被美国工程师重新发现，结果便是可乐瓶设计的机身，为了顺
应机翼带来的截面积，反过来减少机翼附近的机身面积来维持截面积变化平缓
而当年的容克飞机公司则是采用另一种思路..........
直接用额外的荚舱增加截面积，使截面积变化更加平顺
看到这边我想比较聪明的人已经明白了，现在的客机引擎正是扮演前方荚舱的角色
也因为使用了挂架设计，所以引擎能摆在机翼的前方，使截面积变化能更平缓，也
大幅的减少了高亚音速阻力，如果引擎装在机翼里就享受不到这个优点，而且因为
机翼部分的截面积变化更剧烈，带来大量的阻力
至于有没有其他设计能到达与挂架设计一样效果的方法? 俄国的Tu-124将引擎装在
翼根处，并且将进气道延伸到机翼前缘之前，利用进气道增加的截面积来满足面积
法则，但是这种方法不适合两颗发动机以上，也就只有俄国采用，其他同样将引擎
装在翼根的国家，在面积法则重新发现后，就多半放弃在客机上使用翼根设计
另外机翼后方的大型尾桁也是具有同样延缓截面积变化的效用
螺旋桨客机Tu-114其实也有相同的考量，将引擎舱大幅的向前后延伸，也是利用引擎
舱来满足面积法则。 至于其他螺旋桨客机多半飞不到那么快，所以随便装也没差
作者: kerbi (Begin Again) 2014-09-11 01:23:00
推
作者: gort (123) 2014-09-11 05:35:00
push!
作者: sigsig (我爱枫叶国..........) 2014-09-11 12:13:00
E大出现了........大推啊！！！！
作者: prussian (prussian) 2014-09-11 12:54:00
必须推
作者: summerleaves (内湖全联先生) 2014-09-11 13:26:00
Area rule 主要是用在 突破音速上吧
楼主: ewings (火星人当研究生) 2014-09-11 13:40:00
只要速度超过0.6马赫，压缩效应就开始显著，震波阻力就开始出现
作者: summerleaves (内湖全联先生) 2014-09-11 14:08:00
wave drag 起码要到 transonic 0.8 吧, 0.6 早了点
楼主: ewings (火星人当研究生) 2014-09-11 15:14:00
0.8是几乎都会出现，但是0.6以后就有机会出现，要看飞机的临界马赫数是多少。像P-38就是0.69开始
作者: hclee524 (=没命的彼特猫=) 2014-09-11 15:21:00
请正名后"掠"翼 谢谢 后"略"翼中文看起来感觉怪怪的
作者: Chiardy (精实‧强悍‧七三八) 2014-09-11 22:41:00
在那个喷射机起步的年代，工程师和试飞员都很了不起！
作者: QuentinHu (囧兴) 2014-09-11 23:14:00
推 看完cgy这篇马上想推不是主因 XDDDD现代喷射客机巡航速率大概都0.8~0.85m 不用挂舱不行
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