直升机和固定翼飞机飞到相同的高度,哪个需要的能量少?

时间:2019-11-21 11:31:43 作者:匿名 点击:2672

制作:科普中国

作者:王智明

规划:吴月彤

监督单位:光明网络科普部

网民们问:当直升机和固定翼飞机飞到同一高度时,哪一种需要更少的能量?

专家回答:

比较两种飞机的飞行性能是一种常用的方法。然而,由于直升机和固定翼飞机被分为两种具有完全不同特性的飞机,这两种飞机在飞行性能分析中一般不进行比较,但这两种飞机的上升性能仍然可以用能量法进行分析。

美国著名战斗机飞行员博伊德提出了能量机动性和单位重量剩余推力的概念。根据牛顿定律,在一定高度以一定速度飞行的飞机的总能量是其动能和势能的总和,如下所示:

通过转换上述公式可以获得以下形式:

公式的左边称为飞机的能量高度。这个问题的答案可以在这个公式中找到。能量高度的机械含义是飞机单位重量的能量。公式的右两部分分别代表飞机的动态高度和水平高度。飞机能量高度的力学含义是:如果发动机的推力等于飞机在爬升过程中的气动阻力,飞机的动能将随着飞行高度的增加而转化为势能;当飞机上升到一定高度时,飞行速度下降到零,此时的飞行高度等于能量高度。能量高度概念的建立在飞行力学中具有重要意义。比较动能变化,有助于研究飞机最短上升时间和以速度换高度的动态上升极限性能。利用博伊德的单位重量剩余推力概念,研究飞机的升力性能、加速性能和转弯机动性能也非常方便。

衡量直升机升力性能的主要指标是升力率、最大升力率、升力速度、最佳升力速度、升力时间和动态升力极限。对于直升机来说,在一定重量下,上升角与直升机的剩余功率成正比,与水平速度成反比。上升速度也与直升机的剩余功率成正比,与直升机的重量成反比。

王智明于1980年6月加入空军,1991年获得军事科学硕士学位,2000年获得军事科学博士学位。他曾是作战参谋、航空股副股长、副主任兼教学和研究科主任。他在《外国军事艺术》、《空军军事艺术》、《外国空军军事艺术》、《中国空军》和《航空杂志》上发表了30多篇论文和译文。自1996年以来,他一直是《世界军事年鉴》中"航空武器和装备"类别的撰稿人。担任3本教材的主编和副主编;他获得了陆军科技进步三等奖、空军军事理论研究成果一等奖以及几个二等和三等奖。

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