朱诺·新起源作为一款航空航天类沙盒建造类游戏,其自由度让我们可以建造各式各样的航空航天飞行器。

接下来让我们看看如何建造一架基础的航空器吧

一、飞机是如何飞起来的?

一般来说,一架飞机要飞起来靠的是机翼的升力

那么升力是怎么来的呢?

要有升力,翼型则必须要有攻角或是弯度。有弯度的翼型,其零升攻角不为零,也就是说在攻角为0度时,有中弧线的翼型有升力。

而对称翼不具有中弧线,所以在攻角为0度时没有升力,必须要有攻角,翼型才能提供升力。如图所示

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如图,这是一个对称翼型,绿色箭头为来流方向,中心线为弦线,

当翼面与来流方向产生一个角度时,我们把这个角度称之为攻角,升力也随之产生。

升力.png

需要注意的是,在一定范围内,升力的确会随攻角的增大而增大,但一旦攻角过大,导致上翼面气流分离,那么升力会急剧下降。


现在你可以让飞机飞起来了,但是飞起来过后会怎么样呢?

二、纵向(俯仰)稳定构型

不同的飞机因不同的用途会应用不同的纵向稳定构型,而纵向稳定构型由升力中心与重力中心共同决定,我们来介绍一下:

2.1-升力球与重心球

如图所示,这是默认机(为了方便区分,仅改了涂装)的升力球布局与重心球的布局

如下图,在仅改变机体各部分重量时,升力中心始终不变,仅重力中心发生改变。

如上图,在改变机翼形状时,升力中心发生改变,同时,重力中心也因为机翼重心改变而改变。

2.2-静稳定

定义:当飞行器受到扰动时,飞行器迎角偏离了原来的平衡状态;但在扰动消失之后,不加操纵,飞行器能自动地回复到原来迎角的趋势,则称飞行器具有纵向静稳定性。

如下图所示,当一架静稳定构型的飞机受到各操纵面的扰动,出现如下情况:

机翼与来流方向形成一个攻角,升力中心在重力中心之后,升力中心产生的总升力在抵消重力后剩余的升力力矩,致使飞机绕重力中心低头或抬头,恢复原来的飞行姿态。

因此当一架飞机的升力中心在重力中心之后时,这架飞机的稳定构型为静稳定构型。

这种构型的飞机优缺点很明显:

先说优点:这种构型稳定性很好,对初学者来说很友好,对飞控基本没有要求。

缺点也很明显:就是因为稳定性太好,导致机动性不太好。

2.3-静不稳定

定义:静力不稳定性指飞行器气动中心位于重心前方导致静稳定度为负的状态

同样的,当一架静不稳定构型的飞机受到各操纵面的扰动,出现如下情况:

机翼与来流方向形成一个攻角,升力中心在重力中心之前,升力中心产生的总升力在抵消重力后剩余的升力力矩致使飞机绕重力中心抬头或低头,扩大现在的趋势。

因此当一架飞机的升力中心在重力中心之前时,那么这架飞机的稳定构型为静不稳定构型。

这种趋势一般来说无法人为控制,于是静不稳定对于飞控的需求很高,尤其对于静不稳定裕度较大的飞机来说;因此新手在设计这种构型的飞机时,会很吃力。


三、飞机气动操纵

3.1-操纵面对主翼面的影响

如下图所示,当操纵面向上偏转时,来流与偏转翼面上部碰撞,上部气流与翼面分离,且偏转翼面产生向下的阻力,导致整个翼面的升力下降

同样的,当操纵面向下偏转时,操纵翼面类似于襟翼,致使整个翼面升力提高。

3.2-俯仰操纵

通过改变飞机前后的升力大小方向来控制飞机的俯仰,例如:

当飞机平飞时,当尾翼俯仰操纵面向上/向下偏转时,尾翼升力降低/升高,此时飞机以重心为中心,尾部下降/上升,头部上升/下降。实现了飞机的俯仰操纵。

3.3-滚转操纵

通过改变升力中心的横向位置(部分升力差异),来控制飞机的滚转,例如:

左翼向上偏转,升力降低;右翼向下偏转,升力提高,致使左翼下降,右翼上升,最终导致飞机向左滚转。

3.4-偏航操纵

通过提供横向的升力,来控制飞机的偏航,例如:

操纵面左偏,升力向右提高,使飞机绕重心,向左偏航。

3.5-全动翼面

由转轴直接连接翼面,通过转轴来实现翼面的偏转。

当转轴旋转带动翼面偏转,翼面与来流方向形成夹角从而改变自身升力,由此改变飞行姿态


实战篇

施工中