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要拿TVC取代控制面?
2008/02/02 04:50:32瀏覽1211|回應1|推薦1

先結論一段有關飛行方面的誤解,然後在後面說明一下:

大約到2000年,美國推出F/A-18E/F超級大黃蜂戰機,這種飛機裝有非常先進的飛控軟體,
加上這架飛機高攻角性能本來就非常優異,所以也秀了不少超機動動作。某些動作的確是非常流暢
甚至媲美Su-37、X-31等。

不料這竟然被基本教義派拿去大作文章

基本教義派專家對此的解讀是"俄國人還得靠TVC,美國人完全靠翼面控制就做到了"
"有先進控制系統的話才不需要TVC"
然後把俄國飛機批得又是滿頭包。
這些專家在網路上貼出影片,彰顯世人,美國戰機無與倫比的流暢機動,還娶了很黯然消魂的名子
"秋風落葉展"。



如果順著他們給的影片跟順著他們講的話,好像是這樣沒錯
不過,我想不是學航空的也知道,純翼面控制怎麼可能取代TVC
所謂過失速就是氣流亂掉,升力不足的狀況,甚至是速度低到0的狀況
這時,試問翼面哪來的力?
所以在極端情況下,翼面顯然不可能取代TVC。

像這幫人提出這個問題,換來的又是一堆自動控制理論啥的
自動控制再好,氣動力沒了,控制個屁啊........
那種"友好的控制系統才不要TVC"顯然是自動控制念太好,而忘記自然定律....

在上面的描述中包含的一些誤解有:

如果考慮到一般飛機的控制面的使用時機,以及向量噴嘴(TVC)的主要作用範圍,這兩者實際上是處於互相輔助的地位,而不是以控制面去取代TVC,作者所提出的取代觀點是錯誤的,過去也許有類似的爭議,不過在資料較多之後,目前也沒有印象看過具體提出TVC可以被控制面取代的新說法。(其實就是腦筋不好,記不清楚啦

但是,作者的誤解中有一部分是:可以用控制面做到的,就不見得需要TVC,只有在這個時候才能說控制面能夠取代TVC的作用。而這並非代表TVC在所有場合的可以被控制面取代,特殊情況是不能隨意的加以放大。

那為什麼在這些情況下控制面可以做到的就不要用TVC呢?因為飛機的基本設計上就需要控制面,沒有控制面怎麼讓飛機依照需要作出動作和變化呢?可是,TVC算是附加在發動機上面的多餘重量,沒有TVC,飛機還是可以飛,只是一些飛行性能極限區域的動作受到限制,因此,假如控制面能夠做到的時候,沒有TVC還可以節省一點重量以及複雜機構的維護。

換句話說,即使提到控制面能夠取代TVC的某些作用也是有前提的,而不是作者誤會能夠一體適用在所有的較為極端的飛行狀態下。

作者接下來的一個誤解是,他認為當飛機失速或者是速度接近是零的時候,機翼會沒有力量,可是作者忽略了一個很重要的力:阻力。也就是說,除非這架飛機和周遭的氣流沒有相對變化,譬如說高度或者是角度的改變,那麼,才可以說這時候機翼沒有力(不算重力的話)。那麼,飛機在飛行時失速的時候,機翼就算有效的升力不夠,還是會有阻力,而這個就可能對飛機的姿態產生變化。

其實這也有一個例子,如果划過船或者是龍舟的朋友可以想一下,當手上的槳在水中運動的時候,相對於水是一個順暢的流動還是類似飛機失速的時候的混亂流動呢?假如說飛機在失速的時候機翼沒有力量產生,那麼手上的槳是如何推動船或者是龍舟呢?那麼,我們看到的豈不是一種違反大自然原理的現象?因此失速時控制面對於飛機的控制並不是單純的只依靠翼面的升力。

這裡需要補充一個觀念,失速並不是飛機沒有升力的現象,在高功角的姿態下,失速的現象是因為機翼當時的升力係數會隨功角的增加而降低,形成控制上的困難,並不是機翼此時沒有升力,這是一種對空氣動力的誤解。也只有當飛機和相對氣流之間沒有相互運動的時候,像是飛機靜止不動,也沒有流動的氣流時,才能說飛機沒有升力。

在空氣動力的領域裡面,想要利用流體的反作用力,除了只是考慮氣流的流場以及互動之外,還有一項重要的關鍵就是控制理論的進展與運用。舉個例子,可能大家都知道F-16需要用電腦來協助控制穩定飛行,不然以人類的反應將無法維持起碼的穩定狀態,而這個電腦並不是隨便裝一個上去就好,裡面提供的就是透過控制理論的研究之後達到穩定飛行的程式。而在近年對於紊流或者是不規則的擾流有更進一步的研究與經驗之後,也才有辦法透過控制理論,利用電腦的協助來擴展飛機在極限狀態下的控制能力。因此像是高功角飛行與控制本來就與自動控制理論的研發有密不可分的關係,而且,這也並未拋棄空氣動力學,沒有空氣動力學,如何能夠了解並且利用這些流場呢?

因此作者在這方面誤解失速以及控制和空氣動力的關係,在此提供說明給各位參考。

( 知識學習科學百科 )
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引用
引用網址:https://classic-blog.udn.com/article/trackback.jsp?uid=wcobrachen&aid=1589050

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dasha
向量噴嘴與氣動力面各自適用範疇其實有研究結果了
2008/02/04 08:46
誇張一點,AV-8或F-35B就非靠向量推力不可.ATF與EF2000也曾公佈過他們研究認為向量噴嘴的有效範疇,但到最後,他們認為不是那麼重要,F-22還留了下來,EF2000就沒裝.