飞行器Airlander为啥会有那么大一个“屁股”?

作者: 果壳

来源: 果壳网

发布日期: 2016-03-25

本文探讨了世界最大飞行器Airlander为何具有独特的外形设计,特别是其尾部被称为“屁股”的部分。文章解释了Airlander如何综合运用气球、飞机和直升机的飞行原理,以及这种设计如何影响其飞行性能和结构强度。

世界最大飞行器“Airlander”在英国亮相,长度90多米,载重量达10吨,并将于4月初试飞。不过这个外形……也不怪大家想歪……外国网友P图:卡戴珊躺了一枪_(:зゝ∠)_。这个大屁股是干什么用的呢?pin008 回答,亲……这不是她的屁股……这是……她的脸……长得像屁股的脸……这才是Airlander的屁股……三瓣屁股:Arilander有“美妙”的身姿,因为它是一艘跨界飞行器。

什么是跨界飞行器?我们知道固定翼飞机是通过气流流过机翼产生升力飞在空中的,直升机是通过旋翼升力用升空的,而飞艇气球则是通过比周围空气轻的热空气、氢气、氦气等产生浮力飘在空中的。

而Airlander,则综合了气球、飞机和直升机的飞行思路:巨大的气囊里装满氦气,提供了整体60%的升力;其整体外形其实类似机翼,在向前飞行时可提供40%的升力;它的4个350马力涵道螺旋桨可以转向,在垂直向上向下时可以产生±25%的升力,又可以提供平飞和机动操作动力。

因为同时运用了氦气浮力和翼型升力,Airlander除了具有普通飞艇长留空时间、长航程的特点外,还拥有更大的载重、更好的飞行性能和环境适应性。而从制造和结构角度看,Airlander基本就是个飞艇。想想气球的样子:主体圆形的,下部因受力做成了倒锥形,这个形状气囊容积大材料少重量轻,但没有飞行性能可言,随风飘吧。

而飞艇是长椭圆形的,在保证气囊容积的同时,减小阻力,同时具备足够的飞行性能、稳定性,在结构承力方面也是最优的。尤其是软式飞艇,没有骨架支持形状,需要内外气囊充气后顶起形状,自然是这种椭圆。Airlander的气囊外壳有一定的结构强度,但还不足以像普通机翼一样随意塑造外形。那么Airlander怎样才能具备翼型呢?解决方案是把两个大飞艇并排在一起,再适当修形,形成升力体。

这就好像把两个并列的肥皂泡一起拉长成椭圆形,这是用轻量外壳和少量内部气囊分割结构所能支撑起来的最优外形。做成多气囊结构除了安全方面的考虑(不至于一下子失去所有浮力),还有结构上的原因,多气囊有助于用比较轻的结构重量形成升力体。混合型飞艇结合了传统飞艇耗能小和固定翼飞机操纵性好的特点。(当然,也结合了双方的缺点。瘦驼如是说。)把“屁股沟”填平需要额外的气囊结构,带来的减阻效果微乎其微,反而徒增重量。

而且,这些沟槽应还可以增加一定的航向稳定性。所以,Airlander就顶着这样一张屁股脸问世了。至于尾部三瓣屁股,利于增加升力面积,增阻不多,个人以为还可以平衡尾部螺旋桨的重量,提升结构强度。同样,填平三瓣屁股沟也得不偿失。那么以后会不会有没屁股的Airlander呢?有可能。92米的Airlander 10(HAV304)是目前最大的飞行器,更大的119米的Airlander 50也在计划中。

但与一战后动辄200米的硬式飞艇相比,完全是小弟弟。所以,Airlander还有增大的空间。更大的混合飞行器再用软壳就不合适了,很可能采用硬式飞艇、半硬式飞艇结构的可能性(当然是优化改进过的)。气囊里面有承力骨架,外形不再严格受到气囊充气自然形状的限制,外形自然可以更为“圆滑”:那时,我们就要向这个有点奇葩的屁股构造say goodbye了。

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