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展弦比

從雷諾數的觀點機翼越寬、速度越快越好,但我們不要忘了阻力,短而寬的機翼誘導阻力會吃掉你大部分的馬力,也許讀者反應很快,誘導阻力不是與速度平方成反比嗎?我們只要飛得夠快誘導阻力就不是問題了,但很可惜速度快的話形狀阻力也會與速度平方成正比增大,還有所有飛機遲早都要降落,降落時考慮跑道長度、安全性等,實機的話還有輪胎的磨耗,我們需要一個合理降落速度,總不能要求一架模型飛機以時速100公里降落吧,那跑道要長得嚇人,而且沒幾個人對得准,火箭、飛彈飛的很快而且不用考慮降落,所以展弦比都很低,飛機則要有適合的展弦比,展弦比A就是翼展L除以平均翼弦b(A=L/b),L與b單位都是公分,如果不是矩形翼的話我們把右邊上下乘以L,得A=L2 / S,S是主翼面積,單位是平方公分,這樣省得求平均翼弦,一般適合的展弦比在5~7左右,超過8以上要特別注意機翼的結構,不要一陣風就斷了,我作過展弦比10的飛機,手投擲起飛的一剎那,機翼受風彎成U形,非常漂亮﹝如圖3-14﹞,滑翔機實機的展弦比有些高達30以上,還曾經出現過套筒式的機翼,翼展可視需要伸長或縮短。

  如前所述磨擦阻力、形狀阻力與速度的平方成正比,速度越快阻力越大,誘導阻力則與速度的平方成反比,所以高速飛機比較不考慮誘導阻力,所以展弦比低,滑翔機速度慢,采高展弦比以降低誘導阻力,最典型的例子就是U2﹝如圖3-15﹞跟F104﹝如圖3-16﹞,U2為高空偵察機,為長時間翱翔,典型出一次任務約10~12小時,U2展弦比為10.5,F104為高速攔截機,速度達2倍音速以上,展弦比4.5,自然界也是如此,信天翁為長時間遨翔,翅膀展弦比高,隼為掠食性動物,為求高速、靈活,所以展弦比低。

  滑翔機沒有動力,採取高展弦比以降低阻力是唯一的方法,展弦比高的機翼一般翼弦都比較窄,雷諾數小,所以要仔細選擇翼型,避免過早失速,另外高展弦比代表滾轉的轉動慣量大,所以也不要指望做出滾轉的特技了。

  飛慣特技機的人看到遙控滑翔機時常常好奇,為什麼主翼面積那麼大,偏偏機身短而且尾翼面積相對很小,會很擔心升降操作會有問題,其實這是展弦比的另外一個特性,就是高展弦比時,攻角增加時升力係數增加會比低展弦比的機翼快﹝如圖3-17﹞,低展弦比機翼升力係數在攻角更大時才到達最大值,所以高展弦比的滑翔機並不須要大尾翼就可以操縱升降。
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