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至此,滑翔机设计的数据已经全部齐全了,我们再重复一下:
需求:总重0公斤。
巡航速度0m/s。
使用翼形:
升力系数0,阻力系数002,截面积07,空阻系数0(高展弦比无法保证足够的雷诺数,在此文中就无视了)。
经过一系列的计算(公式其实之前都给出过,就不在此列举计算过程了),得出的机翼数据如下:
翼面面积:5平米。用十五米的翼展乘以一米的翼宽就可以实现,展弦比达到5:。
阻力(牵引力):24n。升阻比为5(达到民间科学家的标准了!)
这个数据其实是有相当难度的。这样大的翼面,只能用木头骨架和蒙布铺设,才能控制好重量。
同滑翔机之父,德国人奥托·李林塔尔于9年制作的固定翼滑翔机的数据来比较一下:他用木和竹加布蒙皮制作,宽7米,重2公斤,翼面面积约0平米。滑行成绩是5米高滑下了90米(滑翔比6)。
起来也还不错,不是吗?
李林塔尔的滑翔机过于重视升力,没有重视操控,因此他死于一次迎风事故:突然增大的风速让他的升力迅速增大,而升力中心和重力中心的错位产生一个上扬扭矩,使攻角迅速增大,而他又没有及时控制机身低头……96年月9日,他死于诺韦山。
李治不想自己也遭遇这样的悲剧,因此把滑翔机上安装了全套的控制机构:襟翼,升降舵,垂尾,方向舵。如果蒙古高原上突然刮起强风,他可以改变升降舵的,让它的攻角迅速增大,获得很大的升力,从而产生一个让机头下降,使主翼攻角变小的力矩。最主要的,就是整个滑翔机的重心和升力中心距离变小,而且重心要前于升力中心。
牵引力是24n,那么牵引功率就很好计算了,乘以0m/s的速度,得出牵引功率就是24w。
按照英国人对马匹功率的测试——其实这也是“匹”这个英制功率单位的由来,一匹马的功率就可以达到745w,实在是绰绰有余。
和马相比,人类弱爆了,有数据表明,人类的机械输出功率一般只有00w(长时间)。但是5s内爆发功率可以到达一匹马力的水平。(英国人那匹马明显在划水嘛不是吗?)
附上资料:根据一项国外自行车训练测定资料,未经训练的普通男性成年人输出功率(瓦/千克体重)如下:
5秒:072;分钟:56;5分钟:252;20分钟:2;(女性低20%左右)
这个数据乘以你的体重,就是你在这个“发功”时间段上能够达到的机械功率输出啦~
如果想锻炼的朋友,用这个数据可以安排锻炼量。而很多人尝试过人力飞行,那么以这个滑翔机的空气动力学效率,250瓦的输出功率需求,70公斤体重的人大概能维持不到5分钟。
可见至少现在,人力飞行还是面临着人类机械功率不足的先天制约。
好了,设计好参数以后,李治找来木匠,两翼各长七米左右,用整木梁做龙骨,然后木片作为蒙皮的支架,控制翼形,最后用棉布(丝绸当然也可以,就是太贵了,工程师要节约点不是吗)作为蒙皮。机身差不多和翼展一样长,因此是两段木料接合而成,尾部有同样方法制成的垂直尾翼和升降舵。
机身的自重还是达到了5公斤,李治此时体重大概60公斤,因此他只有50n的升力余量。考虑到拖拽绳索的角度,幸亏拖拽力只有20多牛顿,因此几乎是勉强达到了设计要求。
在胜州大营,几万士兵紧张的注视中,李治和他的“飞将军一号”,即将要开始试飞了。李道宗亲自骑马,为滑翔者一号提供牵引。谁都不想错过这精彩的一幕。