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1、一、鸭式翼飞机的气动平衡原理。鸭式翼飞机和常规布局飞机的气动平衡原理是截然不同。常规布局的飞 机是靠尾翼产生的是负升力来配平的，而鸭式翼飞机是靠前鸭翼产生的 是正升力来配平的。飞机需要俯仰时，通过调整前鸭翼的升力大小来实 现。前者就像一个人挑水，后者就像两个人在抬水。二、鸭式翼飞机的重心的计算。如果前后机翼的布局和安装没问题，飞机的重心就是能否正常飞行的关 键了。先复习两个要用的定义：(A) 焦点。焦点的含义是，在一定速度围，无论是单独机翼还是整架飞 机，都存在一个气动力矩不随迎角变化而变化的固定点，这个固定点就 叫焦点。(B) 静裕度。鸭式翼飞机的重心应该位于飞机总焦点前，距离等于后主 机翼
2、平均气动弦长的8- 15%,这段距离叫做静裕度。在飞机的重心置 于总焦点前的情况下，飞机在纵向姿态发生变化时，前后翼能够产生自 动恢复到原来平衡状态的力矩，飞机始终处于静稳定状态。反之，将不能产生自动恢复到原来平衡状态的力矩，飞机始终处于静不 稳定状态。同时，重心在静裕度的围，如果太靠前，则飞机操纵变得迟 钝，甚至出现俯冲。如果太靠后，则飞机过于灵敏，不好操纵。由此可 见，鸭式翼飞机的重心要非常高的。重心的计算方法是：先算出前鸭翼的焦点，再算出后主翼的焦点，再量 出两焦点的距离，再算出飞机的总焦点。最后，将重心置于飞机总焦点 的前方。下面咱们就以某架飞机为例，一块算算它的重心位置。第一步，算出
3、前鸭翼的焦点。前鸭翼是矩形翼，其焦点比较好找，在1/4 弦长处。量得前鸭翼的弦长为120mm，那么120mm/4=30mm。即，前 鸭翼的焦点在距机翼前缘30cmm处。第二步，算出后主机翼的焦点。后主机翼为多梯形翼，梯形翼和多梯形 翼就难一些了。其解决的思路是，须先找到其形心，那么通过形心的弦 长就是平均气动弦长。平均气动弦长的1/4处，就是该机翼的焦点。具 体方法如图：(1丿找多梯形翼的形心。我们用比较简单的作图法来求解其形心，如 图。先分别找到AB、CD、EF的中点，Q、P、M,然后连接PQ和MP。 在AB的延长线上取BB1 = CD,在DC的延长线上取CC1=AB,连接B1C1 交于S1
4、点，过S1作HG平行与AB。同样的方法，在CD的延长线上取 DD1 = EF,在FE的延长线上取EE1 = CD，连接E1D1交MP于S2点，过 S2作JI平行与CD。连接JH、GI和S1S2。在HG的延长线上取GG1=JI, 在IJ的延长线上取JJ1 = HG，连接J1G1交S1S2于S点。S点即为该单 边翼的形心。(2丿找平均气动弦长。过S点的弦长即为平均气动弦长。我们量得平均气动弦长为269mm。(3丿找该翼形的焦点。该平均气动弦长的1/4弦长处，就是该翼形的焦点。该平均气动弦长为269mm,那么269/4 = 67.25mm。最后依据该点在机身上的投影，量出到机翼最前端的距离为300m
5、m。也即该机 翼的焦点在从机翼的最前端算起的300mm处。第三步，算出飞机的总焦点。依据鸭式翼飞机的气动平衡原理我们可以 看出，在前鸭翼的力矩等于后主翼的力矩，飞机就能保持气动平衡。前 翼力臂和后翼力臂的共同起始点，就是飞机总焦点。也就是说，前鸭翼 的升力乘以前鸭翼焦点到总焦点的距离得出的力矩，因该等于后主翼的 升力乘以后主翼焦点到总焦点的距离得出的力矩。不过按照我们现有的条件，测算出机翼的升力是不可能的。它跟飞行速 度、飞行高度、机翼安装角、翼型、空气密度等等都有关糸。我们可以 简单的把机翼面积看作是升力的办法来解决它。其中，后翼由于受到前 翼乱流的干扰，其升力会降低，凭经验按95%计算。这
6、样，我们就得 出了简单实用的计算飞机总焦点的方法(如图丿。求证全机傑点位直前鸭買面焦点(窃)全机條点(S)I后主軀面俶点(St)我们把有关数据代入公式后，得出飞机的总焦点位于距前鸭翼焦点的434.3mm 处。第五步，算出飞机的重心位置。根据静裕度的原理，取后主翼的平均气 动弦长的8-15%。我选11%，即269mm*11%二29.59mm，置于飞机 总焦点的前方，这就是整架飞机的重心位置。即把重心放在焦点前的29.59mm处。三，对照检查。回过头来再看我的飞机低头俯冲的原因，无怪有以下四个：1,前鸭翼 升力不够。2,后主翼升力过大。3,发动机上推角过大。4,重心严重 靠前。那么问题到底出在哪里
7、呢？我先对这架飞机进行了测量，其数据如下：前鸭翼安装角为0度，后主翼安装角为2.5度，发动机上推角为2度，重心位置是距前鸭翼焦点405mm。如图。原机错课的安装角示意图七翼空黄帘2$度下面逐一对照检查：1.前鸭翼。一般情况下要求前鸭翼安装角必须大于 后主翼的安装角，这样才能具备前鸭翼先失速的特性。现在前鸭翼安装 角小于后主翼的安装角，这是不对的。我把前鸭翼的安装角改为3度。2再看后主翼。原机为了提高低速飞行时的升力，后主翼安装角为2.5 度，是可以理解的。但会造成主翼升力过大使飞机低头俯冲，所以改主 翼安装角为0度。3. 发动机上推角。鸭式翼飞机发动机有一定上推角是对的，一般应在0 度和上推5度之间。鸭式翼飞机的特点是机头可以向下，但不能向上。 上推角过小或是负数时会造成抬头力矩过大，机头会不断上仰直至倒 扣，这是非常危险的。有一定上推角使机头向下，反而倒是安全可控的。 因我的飞机存在低头俯冲的问题，所以我将发动机的上推角减小为1度。4. 飞机的重心，按我的计算公式算出的重心位置与原机的重心位置基本 相同，所以重心位置不作修改。如图。正确的各安装角示意图/发动机览！K允1穽
