假设机翼遇到了一个向上的突风,开始向上弯曲。由于气流的冲击,机翼的上表面压力减小,下表面压力增大,这又会让它产生一个扭转,即机头向上翘起。
当机翼扭转、前缘上翘时,它的迎角会变大。迎角变大会导致升力剧增,这股巨大的升力又会反过来把机翼推得更高,弯曲得更厉害。
就这样,气流扰动让机翼弯曲→弯曲引发扭转→扭转改变迎角→迎角增大产生更大的力→更大的力让机翼更剧烈地弯曲。
一个完整的恶性循环就形成了。
飞机颤振的本质,就是弹性结构(机翼)在气流中,因气动力的激励,会导致机翼弯曲+扭转,多种振动形态互相耦合、互相助长的现象。
它会像放大器一样,不断从风中汲取能量,直到摧毁飞机。
那有人会说了,既然柔性机翼会带来“颤振”,可以换成刚性机翼啊?
也不行。
刚性机翼在遇到强风时,所有的冲击力都会硬生生地传到机身,不仅乘客感觉颠簸,连接处也更容易疲劳断裂,同样会导致解体。
在此之前,大明王朝的飞机“颤振”问题,一直得不到解决。
朱祁钰确实从现代留学归来,但他不是万能的神,他主要擅长的科目是能源、热学和力学,对于空气动力学的难题,他也没有办法。
正因如此,大明飞机的飞行速度很慢,而且一直不敢发展成营运客机。
直到沈度的出现,才迎来飞机的巨大进步。
沈度先是通过降低机翼的展弦比来提高扭转刚度,先将原本又细又长的机翼设计,更改为又短又宽的形式,再新增后掠翼和三角翼,这种改装方式,能够有效的增加机翼刚度,使其结构更加“扎实”,抵抗变形的能力显著提高。
这个改变,使得战斗机的飞行速度,从300公里/小时,增加到1000公里/小时,而且机动性大大增加。
最重要的是,可以有效的降低飞机空中解体的概率,从20%降低到7%。
沈度虽然不是通过理科科举出身的,但他的理论贡献,足以让七大研究院聘用为特别院士。
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