飛行器外形對(duì)飛行速度的影響

飛行器的速度與飛行器中的具體參數(shù)有關(guān)，外形問(wèn)題作為較大程度上影響飛行器飛行速度的因素之一，對(duì)飛行器是否能夠具有更快地飛行速度起到一定作用。實(shí)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(shí)針對(duì)此方面展開(kāi)設(shè)計(jì)方面干預(yù)，使飛行器能夠更為快速地飛行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其目的。

1 目前較為常見(jiàn)的飛行器類(lèi)型

迄今為止，除航空航天事業(yè)中所使用的飛行器外，我國(guó)目前較為常見(jiàn)的飛行器主要分為以下幾類(lèi)：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(lèi)天氣狀況下開(kāi)展飛行工作，飛艇外形較為類(lèi)似于圓柱體，于首尾兩端存在流線(xiàn)型設(shè)計(jì)，此類(lèi)設(shè)計(jì)使其較為穩(wěn)定，但飛行速度較慢；其二為固定翼無(wú)人機(jī)，其外形類(lèi)似于人類(lèi)飛行歷史中早期所設(shè)計(jì)的機(jī)型，多為雙層翼，固定保持穩(wěn)定性，此類(lèi)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(lèi)飛行器外形影響較小，本次研究中忽略不計(jì)。

2 各類(lèi)外形對(duì)飛行速度造成的影響

2.1 外形與阻力之間的關(guān)系

阻力原因?yàn)橥庑斡绊戯w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(shí)際實(shí)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(shí)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(jí)式火箭，此類(lèi)飛行器即為前端較小的具體形象。此類(lèi)多段式推進(jìn)火箭以后端燃料作為動(dòng)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(shí)際情況中，飛行器外形無(wú)法與此類(lèi)火箭相比，但將其作為實(shí)例的目的即為發(fā)現(xiàn)此類(lèi)飛行器中的設(shè)計(jì)思想，進(jìn)而采用此類(lèi)思想將其利用于飛行器的設(shè)計(jì)中，使其不僅能夠通過(guò)改變外形、減小阻力來(lái)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)。

2.2 外形與風(fēng)速間的關(guān)系

以固定翼無(wú)人機(jī)為例，其起飛過(guò)程中對(duì)風(fēng)速要求較高。因其為雙層機(jī)翼結(jié)構(gòu)，風(fēng)穿過(guò)此類(lèi)結(jié)構(gòu)時(shí)易對(duì)其飛行速度造成一定影響，使此類(lèi)無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中飛行速度減慢、飛行方向轉(zhuǎn)變。此類(lèi)問(wèn)題若想得到切實(shí)改變，需改變飛行器外形，此類(lèi)問(wèn)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(guò)大時(shí)，飛行器前端過(guò)于龐大，易對(duì)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(guò)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(jì)飛行器、實(shí)際使用飛行器時(shí)應(yīng)注意此類(lèi)因素，以免風(fēng)速對(duì)飛行器造成一定影響。

2.3 外形與飛行器內(nèi)部設(shè)置間的關(guān)系

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(dòng)機(jī)、能源系統(tǒng)等。但此類(lèi)系統(tǒng)受飛行器外形所限制，飛行器外形決定此類(lèi)系統(tǒng)與設(shè)備的安放位置，進(jìn)而影響其實(shí)際性能。因此可將此類(lèi)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(duì)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(dòng)機(jī)內(nèi)部展開(kāi)分析，若發(fā)動(dòng)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(dòng)能，具體情況根據(jù)飛行器實(shí)際驅(qū)動(dòng)能源）過(guò)程中傳輸中所消耗的動(dòng)能，為發(fā)動(dòng)機(jī)提升一定動(dòng)能，反之，若距離較遠(yuǎn)，傳輸過(guò)程中損失較多動(dòng)能，不僅對(duì)能源造成浪費(fèi)，且相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)接收能量較少，轉(zhuǎn)化動(dòng)能亦較少，無(wú)法有效支持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，從而使飛行器速度減慢。此類(lèi)問(wèn)題可以此類(lèi)角度展開(kāi)分析：若飛行器外形過(guò)度追求減少阻力、抗風(fēng)速影響，則會(huì)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成一定影響。于較為實(shí)際的角度展開(kāi)分析，現(xiàn)階段飛行器外形中流線(xiàn)型為較為主要使用的外形之一，但若設(shè)計(jì)中過(guò)度追求此類(lèi)因素，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)安排失衡，亦對(duì)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(dòng)機(jī)型號(hào)、能源類(lèi)型有較大關(guān)系，以實(shí)際角度展開(kāi)分析，燃料動(dòng)力飛行器較電能飛行器速度更快，但此類(lèi)飛行器對(duì)環(huán)境會(huì)造成一定污染，除我國(guó)航空航天事業(yè)中所使用的飛行器以外，其他燃料動(dòng)力飛行器皆對(duì)環(huán)境有一定的損害，實(shí)際使用時(shí)需對(duì)此類(lèi)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。

3 結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，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(shí)際使用條件下，外形對(duì)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(lèi)因素分別使飛行器外形對(duì)速度產(chǎn)生一定影響，具體使用過(guò)程中需參考此類(lèi)因素，權(quán)衡此類(lèi)因素至平衡點(diǎn)，使飛行器既能有效使用，又保障速度不受此類(lèi)因素影響，同時(shí)對(duì)保護(hù)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展做出一定貢獻(xiàn)。