
最近有个粉丝在评论中说:“改革开放后大家都富裕了,5G也来了,抖音也火了,很多人现在只需要长胖而不需要长脑子就能活得很好。”起初我觉得AI的评论监控系统删除这种评论是对的,但细想一下,似乎真是有点这种感觉。
事情的起因是这样的:
有个人在短视频里说我们的飞龙300无人机售价1万美元,其性能碾压其他无人机,原因是它用了三角翼。
展开剩余88%不过在我看来,这种说法是有问题的,飞龙300的性能无论怎么吹,都不可能比其他无人机好,飞龙300上的三角翼设计其实是一种妥协。
为什么这么说呢?很简单——如果三角翼真的能代表无人机的最强性能,那所有的无人机都应该采用三角翼设计。毕竟外形这东西谁都能模仿。
当然了,如果这么说,可能会让一些人不高兴,所以下面我们就详细讲讲“三角翼”到底是什么。
在上世纪50年代到80年代,很多飞机都会使用三角翼设计,比如幻影系列飞机就是典型的三角翼无尾翼布局。
还有我们的歼-7,这也是一种典型的三角翼常规布局的气动设计。我们的歼-8也采用了类似的设计。
再比如歼-20,它的机翼是典型的大边条三角翼设计。不过你会发现,歼-20的机翼后缘有一点点前掠的设计。
其实,不论是过去还是现在,很多飞机都用了三角翼,三角翼并不是一个技术难题。
基本上,有点航空工业基础的国家都能设计出来,甚至一些南亚的军事大国也都做出了类似的设计。
那么为什么要把机翼设计成三角形呢?三角翼和其他形状的机翼相比,究竟有什么优势?
如果说“其他”的机翼形状,那种种设计可真是数不胜数——矩形翼、梯形翼、椭圆翼、后掠翼、三角翼、双三角翼、S形前缘翼、变后掠翼……
看这些图,我们大脑稍微动一动,就能想到很多现有飞机的机翼设计。细细分析这些飞机的特点,我们很容易得出结论——三角翼适合高速飞行。其实,之前我提到的那些三角翼飞机,基本上都是为了高速飞行而设计的超音速战斗机。
但有人可能会问,后掠翼不也符合高速飞行的要求吗?为什么三角翼更适合高速飞行呢?从最直观的角度来看,三角翼就像是把后掠翼设计上的“缺口”给填满了。
这其实就涉及到空气动力学的一个有趣点:后掠翼通过将翼展向后延展,能有效延迟激波的形成速度,从而为高速飞行提供支持。但是,空气在流过机翼时,会产生粘滞效应——气流沿着机翼表面流动,直到接近尾缘时,由于惯性和压力梯度变化,气流不可避免地在翼后缘形成涡流和尾迹区。
这些涡流在低速时并不显著,但在接近音速甚至超音速的飞行状态下,就会导致流场的不稳定。
说到这儿,实际上机翼和机身的结合部也是个关键区域,这就导致了后掠翼翼根的部分升力分布不均,阻力增大,激波位置不稳定。由于后掠翼的翼型缺口通常位于升力中心附近,导致飞行效率和速度都受到了负面影响。
而三角翼设计正是通过填补这些空隙,减缓了尾流的产生,从而减少了诱导阻力,让气流在机翼表面更加平滑流动,也延迟了脱体涡流的出现,进一步提高了升力效率。
不过,这一切的前提是——三角翼的优势主要体现在高速飞行,尤其是跨音速和超音速的飞行中。它的优势集中在马赫数大于0.9的飞行状态下。
而飞龙300的速度根本达不到这个水平。简单来说,它并没有享受到三角翼带来的好处,反而受到了三角翼的负面影响。
三角翼的本质上是通过补充后掠翼设计上的空隙,增加了空气流过机翼表面的路径长度。因此,它的摩擦阻力自然更高。对于一架亚音速无人机来说,这种设计并不合适。
飞龙300的巡航速度其实只有马赫0.4到0.6之间,这个速度范围内,气流的可压缩性影响几乎可以忽略不计,根本不会形成激波,也就不存在什么“波阻”问题。所以,三角翼在飞龙300身上的设计,简直像是为一场尚未到来的表演做的准备,灯光、布景、演员都已到位,唯独观众还没来(速度不够)。
实际上,飞龙300不得不承担三角翼带来的所有副作用:表面积增大,空气流过机翼的路径变长,摩擦阻力自然也增加。在亚音速飞行条件下,摩擦阻力正是影响飞行效率的关键因素之一。所以,飞龙300的航程更短,续航更差,巡航速度也没优势。
更麻烦的是,三角翼的升力曲线在低速时非常平缓。为了获得足够的升力,无人机必须保持更高的迎角,这意味着它需要更快的速度才能起飞或者保持平飞。这直接导致了起降距离的增加以及低速控制的困难。对于一架无人机来说,这不是“性能特点”,而是“操作负担”。如果是战斗机,还能用推力解决问题,但飞龙300这种无人机,只能通过加长跑道或使用火箭助推器来解决。
最终的结论让很多军迷可能难以接受——飞龙300的三角翼设计,看起来似乎很高大上,实际上既没有速度,也没有效率。它的三角翼在空气动力学上,难道是为了显得先进而牺牲了实际的用途?从外形上看,它似乎是为超音速而设计,但实际上却是为了亚音速而折中的妥协。
当然,说这些话可能会引发争议,不论是俄罗斯、伊朗等国家的无人机设计,还是我们的自有飞行小摩托,为什么很多低速远程无人机都用了三角翼设计呢?
答案并不是设计师们在炫技,而是从实际考虑出发。三角翼确实有它的巨大优势,但这个优势和空气动力学关系不大。三角翼的优势在于它提供了更大的内部空间。
举个例子,英国的火神轰炸机,设计时每个机翼内部都能放下五个大油箱。普通的后掠翼飞机想要实现这样的容量几乎不可能。考虑到当时发动机效率低,机身结构也不轻,想要飞得更远,最好的办法就是多装些燃料。
回到现代,我们看到这些低成本、活塞式发动机驱动的小型无人机,它们之所以用三角翼,并不是为了追求什么超音速性能或高性能,而是为了获得更大的机翼内部空间,携带更多的燃料。这是一种简单而实用的工程逻辑:既然发动机效率有限,那就通过增加油量,延长飞行时间。
这就是所谓的“工程设计”。在工程设计中,并不会总是使用最顶尖、最昂贵的技术,而是要根据实际情况找到最适合的方案。如果只看单个技术点,可能会觉得它不够先进,甚至有点落后,但在整个系统中,这就是最合适的选择。
所以,当我们看到一架低成本无人机采用三角翼设计时,立刻就说它“性能碾压”,其实就有点拍马屁拍错了地方。三角翼在这些平台上的存在,从来不是为了追求更高的飞行性能,而是出于制造和成本的考虑。它意味着更低的成本、更稳固的结构和更大的内部空间,而不是更高的气动效率和更快的速度。那些把三角翼当作“先进气动设计”的解读,本质上是在把五十年前超音速战机的设计理念硬搬到今天的低速无人机上。
在短视频和流量的背景下,“形状”常常比“原理”更容易吸引眼球。一架三角翼的无人机,配上一句“气动先进”、“性能碾压”,就足以让人们热血沸腾了。
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