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康达效应：你尽管往后喷，起飞的事交给我首发2023-11-04 09:58·马卡耶夫Makayev自从飞机，尤其是包括客机在内的运输类飞机出现以来，飞机发动机的安装位置，一直是设计师头疼的问题。如今人们已经习惯了发动机被吊在机翼下，甚至认为它本就应该在这。然而，上年纪的人可记着呢。发动机曾经被包在机身或者蜗居机尾，甚至出现过这种尾吊四发的妖孽。有的飞机比较浪漫，和发动机玩儿起了举高高的游戏。西德的设计师曾经剑走偏锋，把两个发动机装在了机翼上方，给航空业留下了不实用的宝贵遗产。在美苏冷战期间，设计师把脑洞开到了最大，冒着全家被地勤问候的风险，搞出了发动机肩扛式布局的飞机，安72。发动机和机翼连接，但不在机翼上，也不在机翼下，而是卡在了中间。就好像在发动机屁股中间开了一条缝，机翼刚刚好塞进去。这种丑得不可饶恕的设计，却让an-72有了一个巨大优势：短距起降。最大起飞重量34吨，但起飞距离只需要620米。同级别的飞机，滑行1000米都不见得够。起飞这么快，不是靠发动机大力出奇迹。而是利用了空气动力学上的一个经典现象：康达效应。说到康达效应，不得不讲到飞机起飞的核心，机翼升力的来源。人们迄今为止已经研制了不知道多少种飞机，现在你扛着麻袋出门打工，可能都是飞着去的。那我如果告诉你，现在人们还没彻底搞明白飞机为什么能飞，以及机翼升力的来源。你坐在飞机里，会不会菊花一紧？事实上，在理科生眼里，升力的来源，确实还是一笔糊涂账。因为机翼的升力是空气动力学的最经典应用，而空气动力学又是流体力学的一个分支。在流体力学，有一个描述流体运动的方程，纳维斯托克斯方程，也就是N-S方程，很多人的噩梦。N-S方程是一组非线性的偏微分方程，方程的解，还是人类的未解之谜。如果你能搞定，你的大照片肯定会出现在世界各地，诺贝尔物理学奖也没跑了。刚才说这些是在理科生眼里，但是在咱们工科生看来，世界就简单很多了。我们只需要知道，机翼在空气中运动，它能产生升力，能够产生多大升力，以及哪种机翼的升力更大。至于这个升力咋来的，我管它呢。领导急着让我交图，甲方急着让我交飞机，哪有闲工夫操那个心。所以据我所知，很多工科生，甚至都不相信“机翼升力的来源解释不清”这句话。也没毛病，只是看问题的角度不同。其实，对于升力来源最纯真的解释，就是咱们初中物理学的牛顿定律，作用力和反作用力。机翼把大量的空气往下抛，那反过来，这些空气就会给机翼一个向上的反作用力，也就是升力。那机翼为什么能往下抛空气呢？因为机翼上表面是向上凸起的，空气流经这种凸起表面时，会倾向于向表面靠近，并沿着它流动。这个现象，就是著名的康达效应，或者叫附壁效应。我用我们国产的热流体仿真软件AICFD做了个简单的模拟。一股水平流动的空气，经过一个凸面时，神奇地变弯了，开始贴着这个壁面流动。这个计算机模拟出的流动，就是基于我们前面提到的N-S方程。虽然这方程没有理论解，但它有数值解。计算流体力学，因此成为流体力学领域目前最活跃的分支，也推荐你去下载试一下。附壁效应的首次应用，来自1910年罗马尼亚空气动力学家康达，这也是康达效应的名字来源。由于康达效应，空气会贴着机翼表面，而机翼又是向下弯曲的，所以空气就顺道流了下去，然后被抛出。飞机上吓人的失速，就是因为机翼的倾角太大，导致空气不再贴着机翼表面流动了，发生了流动分离，于是升力消失了。注意，这个失速，英文名叫stall，翻译的很不好，容易和汽车EV动力受限导致的失速搞混。现在我听到失速这个词，可能和飞行员一样紧张。咱扯远了，回来。现在明白了飞机机翼的升力，来自往下抛空气。那很显然，在一定时间内往下抛的空气越多，升力也就越大。你可以让机翼的面积更大，可以让机翼变得更弯，还可以让飞机飞得更快。于是，人们刚开始给飞机设计了两层甚至三层机翼。后来又设计了高升力系统，在起飞和下降阶段让机翼更弯。飞机在起飞离地之前，还要滑行很远，来给自己增大速度。后来，甲方还是不满意，说飞机的滑行距离太长，打仗时候没这么长的跑道。飞机设计师绞尽脑汁，边抓头发边想，我们原来的设计都是让流过来的空气尽量往下偏,但空气流量并没有明显变化。那我能不能想办法增加这个流量呢?他看着发动机往后喷出的高温热气，总感觉它们的能量还没有被榨干。于是一拍大腿，这种肩扛式布局的飞机诞生了。发动机卡在机翼上面，喷出的高速空气因为康达效应而紧贴机翼表面，然后被狠狠地扔下去，突然间凭空白嫖了很多升力。这玩意儿，发动机使点劲儿说不定能让固定翼飞机垂直起降。这种设计，最早出现在美国。波音设计的YC-14运输机，可惜没能量产。一年后的1977年，苏联安东诺夫设计局，首飞成功并量产了类似设计的安-72运输机。为了减小发动机高温尾气对机翼的影响，减少地勤兄弟本已繁重的工作量，飞机用了和机身尺寸很不相称的大涵道比涡扇发动机，搞的这飞机就像李云龙的周边。在这基础上，还给被喷到的机翼表面用了更加耐高温的钛合金。最后提一个，你说这基于康达效应的飞机，能白嫖升力，为啥后面就绝后了呢？成了个冷门品种。具体原因，就留给评论区的大神去补充吧。好了，对于康达效应的介绍，咱今天就到这。别忘了点个赞，分享文章到相亲相爱一家人家庭群，下期见！
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堵河流域水库众多，比较大的有黄龙滩水库、潘口水库、霍河水库等。十堰市的名字也是来源于水库，据说在清朝时期，当地老百姓在堵河流域修建了众多的水库，在现代汉语词典里，“堰”就是水库的意思，为了表达此地水库众多，因此命名为十堰。2024-07-09 14:38·大河网