飛行器的速度與飛行器中的具體參數(shù)有關(guān),外形問題作為較大程度上影響飛行器飛行速度的因素之一,對飛行器是否能夠具有更快地飛行速度起到一定作用。實際情況中,飛行器的外形決定飛行器于飛行中是否遭受較大阻力,阻力決定速度是否受到一定影響。因此,飛行器外形決定飛行器速度快慢,應(yīng)切實針對此方面展開設(shè)計方面干預(yù),使飛行器能夠更為快速地飛行,進(jìn)而實現(xiàn)其目的。
迄今為止,除航空航天事業(yè)中所使用的飛行器外,我國目前較為常見的飛行器主要分為以下幾類:其一為飛艇,飛艇主要從事較為大型的飛行工作,其具有一定的抗氣流能力,能夠于各類天氣狀況下開展飛行工作,飛艇外形較為類似于圓柱體,于首尾兩端存在流線型設(shè)計,此類設(shè)計使其較為穩(wěn)定,但飛行速度較慢;其二為固定翼無人機(jī),其外形類似于人類飛行歷史中早期所設(shè)計的機(jī)型,多為雙層翼,固定保持穩(wěn)定性,此類飛行器速度較快,但穩(wěn)定性較差,易受氣流干擾,一般適用于短距離工作;除此以外另有多旋翼、直升機(jī)等部分,此類飛行器外形影響較小,本次研究中忽略不計。
阻力原因為外形影響飛行器速度的主要原因之一。經(jīng)相關(guān)資料文獻(xiàn)的閱讀及實際實踐可發(fā)現(xiàn),飛行器前端與飛行方向的空氣接觸越少,其阻力便越小。阻力減小的同時即代表飛行器速度加快。此即為外形與阻力間的關(guān)系。因此,若想使外形為速度提升做出部分貢獻(xiàn),應(yīng)盡可能地將飛行器前端減小,以便減少阻力。具體情況可參照航空航天事業(yè)中所采用的多級式火箭,此類飛行器即為前端較小的具體形象。此類多段式推進(jìn)火箭以后端燃料作為動力,將火箭前端不斷推進(jìn),使其速度不斷加快,最終突破大氣層進(jìn)入太空。實際情況中,飛行器外形無法與此類火箭相比,但將其作為實例的目的即為發(fā)現(xiàn)此類飛行器中的設(shè)計思想,進(jìn)而采用此類思想將其利用于飛行器的設(shè)計中,使其不僅能夠通過改變外形、減小阻力來提升飛行器的速度,更能有效使飛行器的其他方面得以改進(jìn)。
以固定翼無人機(jī)為例,其起飛過程中對風(fēng)速要求較高。因其為雙層機(jī)翼結(jié)構(gòu),風(fēng)穿過此類結(jié)構(gòu)時易對其飛行速度造成一定影響,使此類無人機(jī)飛行過程中飛行速度減慢、飛行方向轉(zhuǎn)變。此類問題若想得到切實改變,需改變飛行器外形,此類問題與上文所述的外形與阻力間的關(guān)系有較大聯(lián)系,若風(fēng)速過大時,飛行器前端過于龐大,易對飛行器造成影響,如傾斜、側(cè)翻、減速等,若飛行器前端較大,風(fēng)速過大情況下甚至?xí)霈F(xiàn)失去控制的現(xiàn)象,使飛行器出現(xiàn)意外,造成一定損失。設(shè)計飛行器、實際使用飛行器時應(yīng)注意此類因素,以免風(fēng)速對飛行器造成一定影響。
飛行器速度不僅依靠飛行器外形,更多在于飛行器內(nèi)部硬件配置,如發(fā)動機(jī)、能源系統(tǒng)等。但此類系統(tǒng)受飛行器外形所限制,飛行器外形決定此類系統(tǒng)與設(shè)備的安放位置,進(jìn)而影響其實際性能。因此可將此類因素與飛行器外形相連接,將其視作外形影響因素之一,從而得出飛行器外形對速度造成的影響因素中,由內(nèi)部設(shè)置所產(chǎn)生的相應(yīng)效果。
由發(fā)動機(jī)內(nèi)部展開分析,若發(fā)動機(jī)與燃料供應(yīng)系統(tǒng)距離較短,即可節(jié)省燃料燃燒(或電能轉(zhuǎn)化為動能,具體情況根據(jù)飛行器實際驅(qū)動能源)過程中傳輸中所消耗的動能,為發(fā)動機(jī)提升一定動能,反之,若距離較遠(yuǎn),傳輸過程中損失較多動能,不僅對能源造成浪費,且相關(guān)發(fā)動機(jī)接收能量較少,轉(zhuǎn)化動能亦較少,無法有效支持發(fā)動機(jī)運行,從而使飛行器速度減慢。此類問題可以此類角度展開分析:若飛行器外形過度追求減少阻力、抗風(fēng)速影響,則會對內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成一定影響。于較為實際的角度展開分析,現(xiàn)階段飛行器外形中流線型為較為主要使用的外形之一,但若設(shè)計中過度追求此類因素,使內(nèi)部結(jié)構(gòu)安排失衡,亦對飛行器速度造成一定影響。
此外,飛行器的速度亦與其所使用的發(fā)動機(jī)型號、能源類型有較大關(guān)系,以實際角度展開分析,燃料動力飛行器較電能飛行器速度更快,但此類飛行器對環(huán)境會造成一定污染,除我國航空航天事業(yè)中所使用的飛行器以外,其他燃料動力飛行器皆對環(huán)境有一定的損害,實際使用時需對此類因素進(jìn)行分析,將速度與可持續(xù)發(fā)展聯(lián)系,進(jìn)而具體權(quán)衡。
由此可見,飛行器外形與速度間具有一定聯(lián)系,本文著重分析飛行器實際使用條件下,外形對飛行器速度的直接或間接關(guān)系,直接關(guān)系分別為阻力、風(fēng)速因素,間接關(guān)系為外形與內(nèi)部配置之間的聯(lián)系。此類因素分別使飛行器外形對速度產(chǎn)生一定影響,具體使用過程中需參考此類因素,權(quán)衡此類因素至平衡點,使飛行器既能有效使用,又保障速度不受此類因素影響,同時對保護(hù)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展做出一定貢獻(xiàn)。