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壹、飛機之飛行控制
飛機在大氣層內飛行時,受到一重力單位(G-force)之作用,故機翼需支撐飛機之實質重量(質量)。而飛機向上下左右飛行,除了要抵抗飛機本身之重量,並要抵抗轉彎時的向心力。為避免飛機承受極大的氣動力應力,在操縱飛機飛行運動之動作不可太激烈,轉彎時角度不可太大,否則機身與機翼負荷及應力過高會導致解體或失速。

而飛機本身具有固定及可動之機翼,以提供飛航穩定與控制用。固定部份稱為主翼、水平安定面、垂直安定面。可動部份稱為氣動力控制面,含副翼、前緣襟翼、後緣襟翼、升降舵、方向舵,每個控制面功能不同,其功能於後敘述之。飛行員使用副翼、升降舵及方向舵來使航空器產生運動。

在航空器之飛行控制三軸中,飛行方向為縱軸,由水平尾翼控制俯仰(Pitch)的飛行動作。翼展方向為橫軸,由主翼之副翼控制滾轉(Roll)的飛行動作。而垂直尾翼是要保持航空器在前進方向的穩定性,具有控制穩定偏航(Yaw)的作用。而襟翼用於航空器起降階段,在大型航空器、滑翔機在主翼上設有擾流板,可破壞主翼升力係數,以達成減速或轉彎的目的。一般控制面在設計時會安排在距航空器飛行重心比較遠的位置,以提供有效的力矩。

貳、主翼控制面
固定翼航空器於落地或低速飛行階段時,其空速必須大於失速時之空速,以保有最大升力,故必須增加主翼(Wing)之升力係數,而最直接的方式就是增加主翼翼面積,這就是增加升力裝置,有以下三項。而控制固定翼航空器作滾轉(Roll)動作之控制面,於最後一項敘述。

一、襟翼
裝置於主翼內側,當襟翼(Flap)向下放出時,可延長主翼之翼弧,因此可增加升力係數與阻力係數,如此可使固定翼航空器於低速下落地及減少發動機加速的時間,並可當成空氣煞車板使用,襟翼的種類可分為以下四種型式:

1.平面直放式襟翼(Plain flap):結構上很簡單,為主翼後緣上連接一個簡單的鉸環與線性致動器而成。
2.裂口式襟翼(Split flap):在主翼下方放下一片平板構成此襟翼,其增加之升力係數比上者大,但所造成的擾流也比較大,故阻力係數也較大。
3.縫口式襟翼(Slotted flap):外型與結構上略同於平面直放式襟翼,所不同處在主翼後緣與襟翼前緣間有一個明顯的間隙,此型式襟翼,氣流可從主翼的下翼面流向襟翼的上翼面,由間隙流出之氣流可加速上翼面之氣流,並使其延後分離,使邊界層(Boundary Layer)能儘量貼在主翼表面上,而使其升力係數比上述兩者要大,且阻力係數小。
4.滑板式襟翼(Fowler flap):結構為其平板構成之襟翼,可向外滑出,可使主翼翼弧增長同時升力面積加大,其升力係數比前三者更多,且阻力係數最小。

再談到襟翼之有效性(Effectiveness of flaps)問題,所謂襟翼之有效性,即是其所用來增加升力係數之效率是否達到沒有損失的情形,而影響襟翼有效性的因素有:

1.翼面積(Wing area):襟翼較長比較短者有效,因其主翼之總翼展較大,故其升力也大。
2.翼厚度(Thickness):襟翼配上厚的主翼,其效果比薄的主翼較大。
3.襟翼扭曲度(Twist):在一般之主翼翼剖面,於使用襟翼時會產生對主翼之扭曲性,因要增加最大升力係數,所以扭曲性也增加。以上四種襟翼,第四種襟翼雖可使升力係數增至最大,但發生的扭曲也最大,而第二種或第三種襟翼所產生的扭力最小。

二、翼縫
加裝於主翼前緣增加主翼升力係數的裝置為翼縫式(Slat)襟翼,而此輔助翼面為改變主翼翼弧的方式。採用翼縫的最佳設計例子為北美(North America)F-86戰機,因F-86為當時戰機中起飛重量稍重的,在飛行操作中可將翼縫條放下使升力大增。使用翼縫式襟翼之主翼,不會使固定翼航空器在俯仰(Pitch)控制方面有顯著的動力變動,並在低攻角飛行時,主翼所產生的阻力係數很小。翼縫式襟翼有以下兩種。

1.固定式翼縫(Fixed slot):裝置在主翼前緣,利用氣流之動能以延伸邊界層,並增加主翼升力係數。
2.自動式翼縫(Slat):裝置在主翼前緣,採可收放式。在低攻角飛行時只是一個縫條,而攻角增大時即自動放出露出縫口,故縫口可活動及加長翼弦並增加升力係數。

三、主翼邊界層控制
固定翼航空器在飛行速度增加時,表面會產生氣流遲滯現象,影響航空器之氣動力效率,這就是邊界層(Boundary Layer)。在主翼表面使用邊界層控制,可使影響主翼表面邊界層效應降至最低,並提高升力係數,對部份高速飛行的固定翼航空器如洛克希德(Lockheed)F-104,可增加航空器升力及穩定性。主翼邊界層控制有以下兩種方式。

1.上表面開孔(Upper surface suction):在高攻角下增加升力係數,效果與翼縫式襟翼類似,在主翼上表面開孔將遲滯氣流吸入,使邊界層氣流平穩流過而增加升力。
2.注入吹氣(Tangential blowing):在主翼前緣上表面向後方開孔,利用來自翼根處之衝壓進氣口導入之氣流,導引進入主翼上表面邊界層,將遲滯氣流加速而增加升力。此方式廣泛用於大型民航客機上,可降低失速速度與落地速度。
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    liu08222000 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()