以初中物理,妄议J20与F22两种气动布局在抬头机动时, G ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/28 20:52:30


      战斗机在双方缠斗中,均追求将机头指向对方的速度。飞机转变方向有几种,我们这里排除蹬舵产生的左右偏转、也排除俯仰中的“俯”--低头,只讨论“仰”,即抬头机动。因为这是战斗机剧烈运动时最常采用的一种改变机头指向的方式,讨论它具有现实意义。
      为什么用J20和F22做对比例证呢?主要是基于“前鸭翼”与“后平尾”式布局的不同设计产生了很多得失的讨论,如对隐身性的影响,以及对机动性的影响等。而机头指向变化速率是机动性的一个非常重要的指标。
我们仅以飞机处于平飞状态时为例进行说明。假定此时需要机头快速指向上方,那么大体有两种(矢推的影响不讨论)方式:一是(J20)前鸭翼前缘向上偏转,使前方来的气流斜切在鸭翼上,产生向上的力,完成飞机抬头动作;二是(F22)后平尾前缘向下偏转,产生压尾的力,形成相对的机头抬起,从而完成飞机抬头动作。
      这恰似跷跷板的运动,我们假定跷跷板的两端分别为A、B,要使A端抬起,可以直接向上抬A端,也可向下压B端从而使A端抬起,这是因为跷跷板有一个支点,我们姑且叫“原点”。我们假设一个人坐在A端,在随着板子被抬升的过程中,就会受到加速度(G)的影响,形成所谓超重感,血液会有涌向下半身的趋势。而我们重点讨论的是什么对G值产生影响。我们又设定跷跷板向上偏转的角度一定(比如30度),所用时间一定(一秒),板子长度一定,那么这时影响A端G值大小的因素,取决于A端运动过的距离大小,也就是单位时间内,运动距离越远,加速度越大。而这个距离的大小又取决于原点(支点)距离人的远近:即距离越远,力臂越长,运动距离越大(杠杆)。
      综上,在一定时间内, A端向上运动,使跷跷板偏转一定角度,“原点”离A端距离越远,A端运动的距离越远,上面坐着的人,感受的G值越大。
      回过头来看J20和F22,当J20用前鸭翼控制飞机的“仰头”动作时,由于惯性的原因(物体运动的惰性),上述“原点”是靠近机尾的,距飞行员相对较远;而F22采用压尾抬头方式,作用力在后,原点靠近机头,距飞行员很近。所以在单位时间内,做同样机头指向偏转90度时,J20的飞行员划过的距离远大于F22的,所受G值也大过F22。又由于J20更长的机身,进一步增大了原点距飞行员的距离,同时主机翼位置偏后,气动升力与阻力也更靠后,战机抬头时,导致飞机后部向前摆动的运动惰性更强,这也进一步加剧了上述情况,使G值进一步增大。
      此外,飞行员所受G值还受抬头时飞机减速造成的影响、离心力方向和地球引力方向是否一致等等这里就不一一论述了。限于水平,本文生涩,见谅!


      战斗机在双方缠斗中,均追求将机头指向对方的速度。飞机转变方向有几种,我们这里排除蹬舵产生的左右偏转、也排除俯仰中的“俯”--低头,只讨论“仰”,即抬头机动。因为这是战斗机剧烈运动时最常采用的一种改变机头指向的方式,讨论它具有现实意义。
      为什么用J20和F22做对比例证呢?主要是基于“前鸭翼”与“后平尾”式布局的不同设计产生了很多得失的讨论,如对隐身性的影响,以及对机动性的影响等。而机头指向变化速率是机动性的一个非常重要的指标。
我们仅以飞机处于平飞状态时为例进行说明。假定此时需要机头快速指向上方,那么大体有两种(矢推的影响不讨论)方式:一是(J20)前鸭翼前缘向上偏转,使前方来的气流斜切在鸭翼上,产生向上的力,完成飞机抬头动作;二是(F22)后平尾前缘向下偏转,产生压尾的力,形成相对的机头抬起,从而完成飞机抬头动作。
      这恰似跷跷板的运动,我们假定跷跷板的两端分别为A、B,要使A端抬起,可以直接向上抬A端,也可向下压B端从而使A端抬起,这是因为跷跷板有一个支点,我们姑且叫“原点”。我们假设一个人坐在A端,在随着板子被抬升的过程中,就会受到加速度(G)的影响,形成所谓超重感,血液会有涌向下半身的趋势。而我们重点讨论的是什么对G值产生影响。我们又设定跷跷板向上偏转的角度一定(比如30度),所用时间一定(一秒),板子长度一定,那么这时影响A端G值大小的因素,取决于A端运动过的距离大小,也就是单位时间内,运动距离越远,加速度越大。而这个距离的大小又取决于原点(支点)距离人的远近:即距离越远,力臂越长,运动距离越大(杠杆)。
      综上,在一定时间内, A端向上运动,使跷跷板偏转一定角度,“原点”离A端距离越远,A端运动的距离越远,上面坐着的人,感受的G值越大。
      回过头来看J20和F22,当J20用前鸭翼控制飞机的“仰头”动作时,由于惯性的原因(物体运动的惰性),上述“原点”是靠近机尾的,距飞行员相对较远;而F22采用压尾抬头方式,作用力在后,原点靠近机头,距飞行员很近。所以在单位时间内,做同样机头指向偏转90度时,J20的飞行员划过的距离远大于F22的,所受G值也大过F22。又由于J20更长的机身,进一步增大了原点距飞行员的距离,同时主机翼位置偏后,气动升力与阻力也更靠后,战机抬头时,导致飞机后部向前摆动的运动惰性更强,这也进一步加剧了上述情况,使G值进一步增大。
      此外,飞行员所受G值还受抬头时飞机减速造成的影响、离心力方向和地球引力方向是否一致等等这里就不一一论述了。限于水平,本文生涩,见谅!
初中物理知道G已经不容易了,其他的废话我们可以容忍