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特技飛機發動機的下拉與右拉 主要針對F3A

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發表於 2012年1月31日 02:49 AM | 顯示全部樓層 |閱讀模式
下拉的目的,比較容易達成共識。
排除次要因素(抬頭低頭力矩等),研究主要因素,飛機飛行時主要有以下幾個力的平衡:
垂直方向:升力和重力。
水平方向:拉力和阻力。
如果飛機以正姿態勻速水平飛行,那麼就是以上4個力的平衡。調校飛機地第一步,就是要求在這個姿態下,飛機可以一直保持平飛。
那麼,如果你推油門呢?無疑飛機加速,速度增加,升力隨之增加,於是飛機拉高,這是特技飛行不希望的,那麼,就把發動機下拉,讓發動機產生一個向下的分力。
垂直方向的平衡為:總升力=重力+發動機下拉分力
當飛機以正姿態勻速水平飛行時,如果你推油門,速度增加,總升力增加,但是發動機下拉分力也增加了,於是飛機依然平飛。反之亦然。當然下拉的均衡作用是在一定的速度範圍內的。合理下拉角的飛機,在你平飛過程中,忽然加油門或減油門,飛機姿態基本是不變的。
順便說一下非F3A飛機,比如上單翼飛機,機翼位於發動機拉力線上方很多,而機翼是產生風阻的大戶,於是阻力在上,拉力在下,就會有一個抬頭力矩,那麼,發動機需要更大的下拉。下單翼反之。
一個常被問起的問題: 下拉以後,倒飛不是麻煩了?:下拉之後,倒飛需要更大的推杆。不過,二者比較:
下拉:正飛姿態在多數情況下不用修正升降舵,倒飛需要更大推杆。
不下拉:正飛姿態只要發動機動力變化,就需要隨時修正升降舵,倒飛仍然需要推杆。
顯然,下拉對於簡化操作是有好處的。後面提到的右拉也是這個道理。

右拉的目的:很糾結,很容易爭論,我自己也曾經認為是陀螺進動因素,後來又研究了下,陀螺進動不是右拉原因。

反扭說:
這個肯定是不對的,反扭主要靠副翼修正。在有速度的情況下,機翼上翻角就可以很好的消除螺旋槳反扭影響。在沒有速度的情況下,比如吊機,需要大的副翼舵量,副翼還要接近機翼根部。吊機的極端情況就很好地說明了方向舵對反扭是沒什麼作用的。

滑流說:
這個,可以有。但是不是主要因素,至少對F3A肯定不是,對於塞斯納類型的飛機,是個重要因素。
借用國外網站圖片,省得自己畫了。

滑流.jpg

螺旋槳尾流有一定的旋轉性,作用到高高立起的平尾,自然給它一個推動力,使飛機偏航。此作用力有多大呢?個人認為很小,以至於真飛機基本都不怎麼右拉。起碼是沒有模型2.5-3.5度甚至更大的右拉。至於F3A,這個因素甚至可以忽略。
借用國外網站塞斯納照片和OXAI網站的F3A照片
尾流.jpg

可以明顯看出:輕機的垂尾全部處於螺旋槳拉力線上方,尾流單方面給了垂尾一個右向偏向力,F3A,垂尾處於發動機拉力線中間,從圖中看,如果考慮發動機的下拉角,垂尾幾乎在發動機尾流的中間。很簡單的,假想垂尾是全部處於下方,那麼尾流給垂尾的力量是從右向左的,如果幾乎處於中間,那麼尾流給垂尾的力量變成扭力了。假如尾流說是正確的,那麼把垂尾向下移動,就可以不右拉了,而且F3A和練習機,絕對有很大不同的右拉,而事實不是。另一例證:雙發模型飛機,一樣要右拉的(您可以自己去假想一下雙發尾流和垂尾的關係)

非對稱載荷說:
這個,是我現在堅定認為正確的說法。當然,絕對不是我發明的,是國外文獻上提及的。
如圖:


非对称载荷.jpg





當飛機做正圓筋斗或由平飛忽然拉起的時候,會有一個狀態是大迎角飛行,與3D機的大迎角飛行不同的是,此時迎面有相對的高速氣流。那麼圖中可以看出,飛行員右側的槳葉(紅色)向下運動的時候,相對運動狀態,有更大的螺距,此時飛機還有相當的速度,那麼相對更大的螺距就會產生更大的拉力。而另一側的槳葉(藍色),相對的螺距很小,因此產生的拉力也小。於是,螺旋槳旋轉面的拉力中心產生了右側偏移。這個偏移就會導致飛機嚴重左向偏航。這個理論,我認為是對的。至於右拉的作用是增加向右的分力來中和這個效應還是增加右拉角度,可以使偏移的拉力線,大體穿越飛機的質心,還需要更細緻研究。
偏移拉力线.jpg





至於右拉具體多大,那麼就需要看你的飛機由平飛忽然拉起的時候,是偏向哪一側,偏左,加大右拉,偏右,減少右拉。

以上這些,僅僅是我認為正確的,還希望和大家進一步探討。








[ 本帖最後由 EETT 於 2012年1月31日 02:53 AM 編輯 ]




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發表於 2012年1月31日 10:36 AM | 顯示全部樓層
對與不對先放一邊〔各有各的見解〕,但有測試的資料報告與用心的分析研究,就值得給你按個讚!
發表於 2012年1月31日 11:07 AM | 顯示全部樓層
謝謝分享!!也要給你按個讚!!
 樓主| 發表於 2012年1月31日 11:43 AM | 顯示全部樓層

對非對稱載荷說,再文字說明一下

非對稱載荷的核心,就是當飛機平飛拉起的時候,姿態變為有大迎角,而平飛速度的存在,使飛機有持續向前飛行的慣性,於是在拉起的初始時間,姿態變成大迎角了,但是速度還是偏向正前方的。這就導致螺旋槳是有跟隨飛機迎角有了向上的角度,而相對氣流仍然是從前方來的,於是螺旋槳兩片槳葉運行到水平位置附近,左右兩片槳葉相對氣流來向有不同的迎角,迎角不同,產生的拉力就不同,於是螺旋槳整體的拉力線是偏向右邊的,造成飛機左偏航。
發表於 2012年1月31日 11:59 AM | 顯示全部樓層
讚~讚~讚~啦!!!
發表於 2012年1月31日 08:31 PM | 顯示全部樓層
模型引擎要安裝向右偏角和向下偏角, 是為了抵銷螺旋槳的不對稱力, 原理和直升機的旋翼類似, 這是航空系三年級空氣動力學(Aerodynamics)的上課內容.

航空學都以飛行員視角為準, 假設螺旋槳順時鐘旋轉 (由後往前看), 因為飛機飛行時會帶著小小的攻角(AoA, Angle of Attack), 也就是抬著一點點機頭在飛行, 螺旋槳在12點鐘的位置會比6點鐘位置稍後面一點點, 於是, 螺旋槳推力面的右半邊就有往前的分量, 相對速度較快, 而左半邊則有往後的分量,  相對速度較慢, 推力面的右半邊產生的力量比左半邊大, 就會帶著機頭左偏, 於是引擎要安裝向右的偏角來抵抗這不對稱的力量.

至於為什麼要安裝向下的偏角呢? 原理完全一樣, 只是變成是要應付轉彎時的側滑角, 各位就自己揣摩揣摩, 想不通再問吧.
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