天府新区通用航空职业学院 身份证号:(510724200403300039)
摘要:
本文旨在研究美国空军在二战期间使用的喷火 MK1 型战斗机的空气动力学特性。通过对该型号战斗机的设计原理、机翼形状、机身结构和动力系统等方面的分析,探讨其在空中作战中的性能表现。
引言:
二战期间,喷火MK1型战斗机成为了英国空军的主力战斗机之一。喷火MK1型战斗机是英国第一种成功采用全金属承力蒙皮的作战飞机,其综合飞行性能,在二战时始终居世界先进水平。它的优良性能为欧洲战局的扭转起到了重要作用。
一、喷火 MK1 型战斗机的概况
喷火式战斗机是英国维克斯-超级马林公司设计师米歇尔以S系列竞速飞机为基础,按照英国空军的战术、技术要求于二战前设计的,其造型精美,性能优异,也被称为“战斗机中的虎式坦克”。
二、设计特性:
1、气动外形设计:
喷火MK1型采用半纺锤形机头,有别于当时大多数飞机的平秃粗大机头,整流效果好,阻力小。此外,机身采用了流线型设计,以降低空气阻力。
2、动力系统设计:
喷火MK1型战斗机采用了罗尔斯·罗伊斯公司“灰背隼/梅林”型大功率活塞式发动机(如灰背隼63型发动机的功率为1710马力)和良好的气动外形。
3、飞行性能设计:
喷火MK1型战斗机最大速度367迈(约合591千米/小时),最大爬升率10000英尺(约合3000米)时为2150英尺/分(约合655.32米/秒,即10.92米/秒),实用升限为34400英尺(约合10500米)。
三、软件模拟测量方法及结果
因英国喷火MK1型战斗机战斗机国内无可正常飞行的实机,故采用仿真气动环境下的计算机数据进行相关研究。
实验软件: WarThunder(真实性能模式)
实验步骤如下:
1、使用飞机100%发动机功率输出进行不同高度的稳态飞行。
2、飞行高度以每1000米海拔高度为数据记录点位。
3、根据飞行数据绘制速度/高度特性图。
4、根据图表分析飞机空气动力学特性。
在飞机无挂载、满油、2600发机炮备弹的情况下测得如下数据
由图中数据可以看出,飞机在飞行过程中其速度与飞行高度基本呈线性关系,在6000米升限附近这一关系发生转折。
四、由数据图分析喷火MK1型战斗机的空气动力学特性
1、升力和阻力
喷火MK1型战斗机采用了吹滴式座舱盖(一种介于水滴式和平滑式之间的舱盖形式,喷火上非常常见)以改善头顶空间和视野,同时将手泵式起落架改为液压式。减小了阻力,提高了飞行速度和燃油效率。
2、操纵性能
喷火MK1型战斗机的操纵性能优秀,两段式方向踏板,这样能使飞行员的腿脚在战斗中抬得更高以更难出现“黑视”,也能让喷火能够小幅持续转弯。
结论:
喷火MK1型战斗机在二战期间发挥了重要的作用,其出色的空气动力学特性使其成为空中作战的利器。战斗机的设计和性能使其具备较大的升力和较小的阻力,同时拥有优秀的操纵性能和迎角失速特性。
致谢:
感谢学院在论文写作过程中提供的政策环境,感谢在索传新院长坚强领导下的航空工程学院的过程考核氛围,感谢李豫教授的写作指导。
参考文献:
1、《空气动力学和维护技术基础》李幼兰主编 清华大学出版社 2014年4月
2、《现代飞机结构与系统》龙江、刘峰、张中波主编 西北工业大学出版社 2016年8月