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【分享】很麻烦很累才能看懂的空战理论知识

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咳咳 原标题太长放不进去……砍了很多字
原标题:【战争雷霆】很麻烦很累才能看懂的你一辈子可能都用不到的空战理论知识
作者:[Acfun]StrizhinaSukhaya
这个东西很♂长♂很♂长♂ 就我拿到的word就有100来页
请容我慢慢给各位贴这篇很♂长♂很♂长♂ 的文章
反正英语君已经阵亡了,各位有愿意入全真教的这就是你们的教材了
最后感谢一下acfun战队的cgue大神允许我转载这篇文章


IP属地:捷克1楼2014-05-31 22:12回复
    引言
    喷火与Bf109的交锋
    我们生来,为征服辽阔天空。
    我们故事,由后代来传诵。
    人类智慧给我钢铁翅膀手臂,
    喷火马达是我无比强大心。
    那就更高!更高!要更高!
    拉起我们心爱的飞机。
    每台旋桨里吹出来的风,
    保卫住四方国境线安宁。
    ——《斯大林空军进行曲》


    IP属地:捷克2楼2014-05-31 22:14
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      空战——轻盈且优雅的云端漫舞,速度与激情的激烈迸发,智慧和技术的尖峰对决,是许多人心目中向往的战斗。
      空战将二维的战场拓展成了三维立体面,因而相对于平面中进行的海战、陆战而言,空战要复杂得许多。
      广阔的空间与高技术的特性决定了空战不像地面战斗般简单直接粗暴。因此,空战规律与技巧需要扎实的理论知识、灵活的头脑、勤奋的练习才能掌握。比起移动鼠标就能突突的射击游戏,空战游戏的技术门槛算比较高的了。
      诸如战地使命召唤的射击游戏里,只要不是面对帕金森患者,高玩怎么厉害也要被什么也不懂菜鸟的濒死反击咬下几块肉。而在战争雷霆中,不懂空战的菜鸟就是毫无威胁的靶子。一位掌握空战理论精英飞行员可以从容地俯冲进敌机群将敌机打成一团火球,随后扬长而去,留下无头苍蝇般乱飞的敌机,之后积累足够的能量后重复以上猎杀的步骤直到将敌机全部击落。
      空战游戏是需要沉下心去学习、去琢磨的游戏。作为一名空战游戏玩家,最重要的品质是时刻保持冷静与优雅。
      空战是空中骑士们的交锋,智慧与技巧的因素胜过身体反映能力的比拼。面对敌机的规避,反应与手速再怎么快也不能提高机体本身的转弯性能保持追瞄,然而一次精确地预测与短点射却能一次性地将对方击碎。在狗斗过程中,只有菜鸟才会抽搐似地狂点鼠标和键盘、或者紧紧满杆然后瞬间失控……老练的飞行员只会缓慢平滑地调整机头指向,等待猎物撞进自己的火力线。


      IP属地:捷克3楼2014-05-31 22:15
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        UP主在接触战争雷霆之前也算半个模拟飞行玩家,断断续续地飞了一年多的LOCK ON,啃过不少相关书籍。自从接触战争雷霆,UP主如饥似渴地啃了近二十本二战空战相关的战史以及相关理论书籍,到现在也才算刚刚入门。UP主在啃书和查阅资料的过程中发现,现在网络上缺少一个系统性入门知识教程。许多想入门的新人看到老飞飞们列出来的一排排晦涩难懂的专业书籍,纷纷望门止步,放弃了继续深究的打算。为了方便新人入门,UP主决定将最近啃书的成果编纂汇聚成一篇理论入门文章,希望能够抛砖引玉,给广大喜欢空战打飞机的基佬们一些启发。
        本文分成A、B两个部分,分别讲解基础航空理论、空战机动、各国具体型号飞机使用经验。在A部分的航空理论中UP主会用红字标出重点,如果你对详细原理不关心的话只需看懂红字即可。另外,UP主会尽量尝试用简单易懂的语言讲解空战中需要知道的一些概念,同时在文章中插入一些UP主了解到的相关航空趣闻,希望能给枯燥的文章增加些许乐趣。如果你已有航空理论基础,可直接跳过A部分。
        UP主姿势水平与语文水平有限,如果大家发现UP主的错误或者疏漏,请私信UP主,UP主会尽快予以修正。


        IP属地:捷克4楼2014-05-31 22:16
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          A、基础航空理论
          1.速度

          米格-29突破音障的瞬间
          “我在正确的时间正确的地点得到了幸运的眷顾,当我从表盘读到我已经突破音速时,我惊呆了。”——突破音障第一人,X-1试飞员查理·耶格尔。
          二战激烈的空中厮杀战经验表明,天下战姬,唯快不破。纵观世界飞行器发展潮流,唯有速度这一指标是不断提高的。特别是从二战早期到二战结束这短短六年时间,由于实战需求的推动,战斗姬的引擎功率从平均1000马力发展到平均2000马力,从液冷、气冷活塞式引擎发展到推重比近0.3的涡轮喷气式引擎或者液体火箭引擎。得益于动力与气动研究的提升,整个二战期间战斗姬的最大平飞速度实现了从500km/h出头到950km/h多的质的飞跃。
          a.速度单位
          飞行器的速度单位一般是千米每小时(km/h)或者迈(英里每小时,mph)。千米每小时常见于德、法、苏、中等非英制单位国家的飞行器,英里每小时常见于米英鬼畜等国家的飞行器。日本的情况有些复杂,陆航使用km/h作速度单位,而海航采用节(Knots,即海里/小时,米帝海航也使用节作为速度单位)。
          mph与km/h的换算关系是1 mph约等于1.6km/h;1节约等于1.9km/h。


          IP属地:捷克5楼2014-05-31 22:18
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            何为速度包线?速度包线就是描述高度——最大平飞速度的性能曲线,如图横坐标是最大平飞真空速(TAS),纵坐标是所在高度。左边的曲线是100%节流阀下在高度飞出来的最大速度,右边则是WEP(加力)状态下在该高度下飞出来的最大速度。
            读速度包线很简单,首先找到对应的高度,比如4000米,读到100%节流阀状态最大平飞真空速是600km/h,WEP(加力)状态下最大平飞真空速是680km/h。
            由速度包线得出应敌策略

            图为FW-190D9(蓝)与P-51D-20NA(棕)速度包线
            在速度包线占优势的高度段意味着可以进行高速平飞拖带,消磨对方能量。
            比如根据包线,Fw-190D9在0~1500米,4000~6500米段的最大平飞速度比P-51D-20NA高,那么Fw-190D9一旦被能量稍高的P-51D咬尾,可以俯冲进上述优势高度,保持最大速度平飞进行拖带。倘若对方跟进,他所储藏的能量优势将随时间而消磨,渐渐地开始追不上你,最终会和你拉开距离。
            UP曾经1.37有次开土豪金Fw190D9进朝鲜,看地图有很厚的云层就没有继续爬升,一直贴着3500米的云层高速平飞进场,等待对方冲下云层作死。不料UP刚飞到对方空域时,云层突然消失,UP心惊胆战地往头上一看——这一看差点把UP吓的把杆子甩飞——2架F8F,1架暴风MKV和1架金喷⑨顶着2km的高度差一起俯冲向UP。UP想到Fw190D9的海平面最大平飞速度620km/h,相比对方飞机,就干脆破罐破摔,从3500 90度俯冲到200米高度,跑出860km/h多的红速改平飞。俯冲途中金喷⑨首先退出,接着暴风也似乎不想浪费能量,也选择放弃追UP,选择了爬升。不过剩下2个F8F依然穷追不舍。UP在200米高度平飞的过程速度逐渐下降,最后稳定在620,在追了大半个地图后,后面那两个F8F接近率渐渐降低,直到为负,UP最终成功逃过一死。(1.37时熊猫SL速度568km/h,1.39时已经BUFF到630km/h了,如果在1.39里这么玩,UP可能很快就被熊猫爸爸追上然后肆意暴打了)

            d.最大允许速度
            为保证飞机结构强度不致破坏,安定性、操纵性不致丧失,而规定不得超过的飞行速度为最大允许速度。因为游戏中翼面压缩效应没有到完全无法控制的地步,所以最大允许速度即解体速度,解体速度为示空速(IAS)。
            游戏中秋水最大允许速度测试结果900km/h IAS
            飞行器最大允许速度就像一只盛满水的木桶,由两块长短不同板面围成,这两块板面分别是结构强度和操纵性,而飞行器最大允许速度恰恰是由最短的那块木板决定的。
            操纵性
            随着速度的提高,机翼前缘会产生激波,原本紧贴流经机翼表面的气流逐渐脱离翼面,这就是翼面压缩效应。

            当气流分离达到一定程度,机翼会失去升力,舵面全部失去响应,导致飞机无法从俯冲中改平,酿成机毁人亡的杯具。
            如果大家不能很好理解翼面压缩效应的话可以到洗手间做个流体小实验——将自己的小右酱视作飞机翼面,小拇指想像成翼面边缘的舵面,五指伸直并拢作下切手刀状,置于水龙头之下,同时小左酱缓缓拧大水龙头,将水流当作气流。起先,低速流经小右酱的水流会包裹润湿小右酱的每一处地方。上下摇晃小拇指,水流方向会随着小拇指改变,即舵面正常运作。然而,随着水流速度加大,水流冲击小右酱面向水龙头的一侧,并向四处飞溅(激波),不再覆盖小右酱下部的小拇指(舵面)了,这时不管如何晃动小拇指(舵面),水流方向也不会改变,因为水没有流经小拇指,也就不可能改变水流方向。这种情况也就是我们常说的锁舵
            早期的P-38和零战都曾遇到俯冲速度过快致使舵面失控而坠毁的事故。限于当时的高速气动研究才刚刚起步,工程师们对这种翼面压缩效应事故的根本原因所知甚少,不知从何处下手解决问题,就连才华横溢的日本飞机设计师堀越二郎在设计零战的过程中遇到翼面压缩效应也束手无策,只好给零战加上俯冲速度告警器提示飞行员及时改出。然而,年轻而富有创造性的设计师凯利·约翰逊(洛克希德“臭鼬工厂“的创始人,最著名的飞机设计师之一)给P-38设计了一对电动俯冲襟翼,极大地改善了P-38遭遇翼面压缩效应时的操作性,顺利解决了困扰工程师们很久的高速改出问题。后来,共和公司的P-47也采用了约翰逊设计的俯冲襟翼。
            游戏中的锁舵机制和理论略有出入。
            WT现在的锁舵机制有两个,两者可以同时存在、只存在其一、或者都不存在:
            一是飞机本身气动限制,如采用高升力翼型或普通翼型的疾风、台风、地狱猫、熊猫都属于高速感人型。而采用层流翼型的野马、紫电爸爸高速不受太大影响。这种锁舵的表现是:高速拉满杆不黑视或者出G,中低速段可以拉出超过6G的稳定过载
            二是飞行员高过载脱力,这个稍微有点恶心。表现比较严重的是LA-7系列。
            锁飞行员的机制是这样的,当你拉出超过6G的过载时,飞行员会脱力握不住杆,操纵杆自动回中。回杆的过程中升降舵对玩家的控制不会响应,非常影响高速指向。
            这种锁舵的表现是,高速拉满杆会瞬间拉出10G以上,随后升降舵硬直,座舱视角中操纵杆开始不受控制地自动回中。直到回完杆,过载降到6G以下才能重新对升降舵进行控制。此时高速拉满杆做筋斗的表现是拉一会硬直一会,拉完整个筋斗会至少硬直2~3次。
            这种锁舵机制下相当于全部速度段的过载都被限制在6G以内。
            1.39的抗G服就是为了提高飞行员高过载而加入的。
            结构强度
            激波带来的副作用不仅仅是舵面失控。高速激波气流会与机身机翼发生共振,使机体发生大幅度振颤,最终造成结构破裂,飞机解体的惨剧。
            结构强度拙计的零战没少遇到过空中解体问题。当时负责十二试舰战(零战的研究代号)振动测试的日本专家仅仅通过国外一些资料的交流就乐观地计算出零战的最大允许速度可达到950~1100km/h而不会解体,然而事实狠狠地抽了他几巴掌——在试飞过程中,零战居然连续发生三起空中解体的事故。接二连三的事故让日本海军飞行员坐不住了,纷纷跑到总设计师堀越二郎面前大骂他制造出了“杀人机”。忍辱负重的堀越二郎潜心研究,在经过详细的风洞吹风实验后发现,零战在达到570km/h以上时,机翼蒙皮会出现波状扭曲,副翼也随之强烈振颤。导致三起解体事故的元凶终于找到了,问题解决起来就比较容易了,通过加厚机翼蒙皮、增加铆钉的方式增强机翼结构强度,零战的解体速度终于提高到了相对比较正常的程度。


            IP属地:捷克本楼含有高级字体8楼2014-05-31 22:28
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              好 今天先这么多 明天继续


              IP属地:捷克9楼2014-05-31 22:28
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                2.高度

                数万英尺高空中的SR-71
                “虽然我在飞越死亡之谷,但我没有恐惧。因为我身处八万英尺的高空且仍在爬升中。”——嘉手纳空军基地的美国空军SR-71飞行员。
                高度很容易理解,就是飞行器离地面的垂直距离。随着高度增加,空气越来越稀薄,温度也变得越来越低,这些大家中学都学过。那么,高度增加带来的一
                系列效应是怎么在飞行中体现出来的呢?
                a.温度降低的体现

                高空的B-17机舱
                在执行高空战略轰炸任务的B-17,凛冽的寒风不断灌进机舱,舱内温度甚至可以低到零下40摄氏度。由于低压低温缺氧,机组乘员必须全程忍受低压带来的种种不适,并且佩戴呼吸面罩补充氧气,同时还须用厚重的毛领皮大衣把自己包的严严实实,以防低温冻伤。
                b.气压降低的体现
                高空空气稀薄虽然会减少阻力,但也会极大的影响飞行器的动力供给——要知道,除了火箭发动机自带氧化剂不需要氧气以外,其他诸如活塞式、涡轮喷气式发动机等都需要吸进氧气完成燃烧放热。
                可是越到高处气压越低,吸进的氧气越少,这势必会影响发动机工作效率,这时该怎么办?——加个风扇往发动机汽缸里面吹气就对了!没错,这就是增压器的原理。

                c.高度单位
                和速度单位一样,英米澳等国使用英制的英尺(Feets)作为高度单位;其他国家均采用米(Meters)作为高度单位。
                英尺与米的换算关系大致是1:0.305,即10英尺约等于3米。
                爬升表上的2000英尺/分钟约等于10米/秒。
                d.升限
                当飞机的飞行高度逐渐增加时,空气的密度会随高度的增加而降低,从而影响发动机的进气量,进入发动机的进气量减少,其推力或输出功率一般也将减小。达到一定高度时,飞机因推力不足,已无爬高能力而只能维持平飞,此高度即为飞机的升限。
                灰姬爬升就和人们爬山一样,越爬越累,到最后耗尽全部力气也实在爬不动了,这时的高度就是最大升限。如果人在爬山途中感觉自己体力快不支了,决定量力而行不再往上爬,这时的高度叫做实用升限。

                火箭发动机输出功率不受高度影响,因而能爬升到游戏中最大高度18000m


                IP属地:捷克本楼含有高级字体14楼2014-06-02 17:43
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                  3.角度
                  如果说速度、高度是描述飞行器质点所处状态,那么再加上角度能反映出飞行器整体的飞行方向和受力方向。
                  a.【偏航角、俯仰角、滚转角】与【攻角、侧滑角】
                  这五个角度中,前三个是描述飞机飞行方向的重要参量,后两个与飞机机动性密切相关

                  虚拟驾驶舱模式准星下面的小圆圈是飞机速度矢量,准星为机头所指方向
                  偏航角也称航向角、方位角,是机身轴线在水平面方向的投影与正北方的夹角,顺时针为正,逆时针为负。侧滑角和偏航角有点类似,但是侧滑角是飞行器速度在水平面方向的投影分量与机身轴线的夹角。侧滑角越高,诱导阻力越大,飞机的稳定性也会越差。

                  侧滑角,箭头为速度方向

                  虚拟驾驶舱中的侧滑角,左边的小圆圈是速度矢量,右边的准星是机头指向
                  横滚角是飞行器升力线与竖直法线的夹角,也可以简单地理解为机翼与水平面的夹角

                  横滚角示意图

                  俯仰角示意图
                  俯仰角可以简单的理解为机身轴线与水平面的夹角,但是攻角就不一样了。

                  攻角示意图,红色箭头为飞机的速度方向
                  当飞机猛地抬机头时,机头瞬间指向,但飞机速度并非跟着机头一起瞬间改变,而是需要一个受力逐渐变化的过程。这时机头指向与飞行速度方向形成的角度称为攻角。攻角又被称为迎角,即迎风角度。

                  为方便理解攻角概念,可以看看普加乔夫眼镜蛇机动的GIF示意图
                  飞机的速度矢量始终是向前的,但是机头指向却和速度方向不一致,此时机头和速度方向的夹角为攻角。
                  上面三几图中的主角Me-262“燕子”是世界上第一种实用喷气式战斗机,可谓是风光无限。可谁又知道其风光背后隐藏着揠苗助长的辛酸呢?
                  抛开可靠性问题不谈,早期喷气式战斗机实际上还是不适合进行空战的。早期喷气式战斗机推重太低,只有0.3左右,加上后掠翼低速稳定性比较差,只要爬升攻角稍大就有可能会失速坠地,当时德国空军装备Me-262战斗机的部队许多失事的飞机都是由于起飞时没能控制好爬升角度造成的。
                  说到刚刚离地时的攻角,UP主先卖个关子,让大家猜猜Me-262离地时的最大攻角。
                  90度?噗……这是黄牌空战里那堆批着现代战斗机外壳的UFO么?
                  40度?前掠翼的Su-47也许可以哦。
                  20度?太高了!10度?也高了!还能再低!5度?高了!…………正确答案是——2度……
                  当时德国战斗机总监阿道夫·加兰德是这样描述驾驶Me-262感觉的:“坐上Me-262,你的感觉就像托着天使的翅膀飞翔。“——这种描述从某种意义上来说是因为现实中Me-262起飞是以近乎托升(2度攻角)的方式完成起飞时的高度提升的……
                  ME262的机翼[翼根翼型NACA00011-0.825-35,外缘翼型NACA 00009-1.1-40,是典型的后掠高速翼型]在攻角为2度以上时升阻比急剧下降,这意味着起降过程和做剧烈机动时非常容易攻角失速。不过当获得一定速度后缓慢调整到比较大的俯仰角爬升就没太大问题了。


                  IP属地:捷克本楼含有高级字体15楼2014-06-02 17:51
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                    攻角与攻角失速

                    攻角越大,诱导阻力系数越大,越不利于起飞,越利于降落。图为波音大攻角降落,高诱导阻力可大幅度减少降落滑车距离。相应地,起飞时一旦后轮离地就应该下压机头,降低攻角以降低诱导阻力,可以更快地加速到起飞速度抬机头升空。

                    大攻角对诱导阻力的影响示意图
                    考虑两种极端情况很容易理解——攻角为0时, 空气倾向于被机身“切开”的,当攻角逐渐增大到90度时,空气逐渐倾向于“拍”在机身上的,阻力显然要大得多。
                    有攻角的情况下,气流的方向(即和飞机速度方向相反)与机翼形成夹角,夹角变化,机翼的升阻比系数随之发生变化——表现为升力系数增加,诱导阻力系数增加;升阻比(升力系数与阻力系数之比)在一定攻角范围内是增加的,高于某个攻角就会下降。当升阻比系数降低到一定值时,飞机会出现攻角失速的现象,此时的攻角被称为临界攻角。

                    攻角对机翼气动的影响

                    图为游戏中紫电爸爸的临界攻角,下方的小圈为速度矢量方向,中间准星为机头指向,上方的直线是临界攻角提示线。黑色为根据读数读出的临界攻角10度左右,白色为当前攻角5度左右。(1.39中紫电爸爸的临界攻角加到了15度)。
                    临界攻角大说明机翼的升力系数比较好,同样翼载荷下相对来说比较能绕。
                    当到达临界攻角时,翼尖会拉出涡流并发生震颤,能量急剧下降。所以机动时请务必不要尝试拉过头。
                    机翼攻角对飞机气动影响非常大,具体体现在对升阻比系数的影响。

                    图为NACA23012翼型的气动特性表(F4F F6F F8F均为NACA230系列高升力翼型),CL是升力系数,α为攻角,CD为阻力系数,L/D为升阻比,后面的可以不用管。(UP主不是航空专业的,也不是很懂 =P)
                    从图表可以看出许多有用的结论:
                    攻角4.5度时NACA23012获得最佳的升阻比,此时的爬升性能最好,综合机动能量损失最小。
                    攻角17.8度时NACA23012获得最佳的升力系数,此时的机头瞬时指向最快。
                    大于20度时,NACA23012接近攻角失速,尽量避免这种情况。
                    根据图表我们可以看出——飞机爬升时要维持示空速的原因其实就是要维持住机翼的攻角,以期望机翼获得最佳升阻比。
                    狗斗指向时不应粗暴地拉满杆到攻角失速,这样绕圈的速度反而慢。应该维持临界攻角的3/4转向,以期望获得最佳的升力系数和可以接受的诱导阻力系数。


                    IP属地:捷克本楼含有高级字体16楼2014-06-02 17:57
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                      今天的量还剩一点 回来再更↖( ̄▽ ̄")


                      IP属地:捷克18楼2014-06-02 18:04
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                        b.航向夹角/尾角
                        航向夹角,英文缩写为AOT(Angle Off Tail),是攻击机与目标机水平面投影速度延长线的夹角。

                        AOT示意图
                        航向夹角AOT是后面会讲到的空战机动中一个非常重要的概念,这里只需理解定义,点到为止,后面再做详细叙述。
                        c.主操纵面与配平片
                        飞行器的三个角度用于描述其飞行方向,飞行器也是通过改变三个角度来实现风向改变的。
                        让我们看看P-47D的操纵面描述图

                        紫色部分:Ailerons 副翼/滚转舵,控制横滚角,对应摇杆的X轴
                        红色部分:Elevator 升降舵,控制俯仰角,对应摇杆的Y轴
                        蓝色部分:Rudder 偏航舵/方向舵,控制偏航角,对应摇杆的Z轴
                        绿色部分:Flaps 襟翼,调整升力,对应游戏中的F键
                        主操纵面
                        由图A-3-6我们可以清楚的看到机翼、尾翼、平尾上可以活动的翼面,这些活动翼面被称作主操纵面,通过铰链或滑轨连接在机身上,所以它们可以移动并使流过的气流发生偏移。这种气流方向变化产生的不平衡力使得航空器绕有关轴线旋转。
                        副翼控制横滚角——安装在每个机翼靠近翼尖的位置,两侧的运动方向相反。
                        升降舵控制俯仰角——分别安装在机身尾部两侧水平安定面的后缘上。
                        方向舵控制偏航角——安装在机身尾部垂直安定面的后缘上。
                        襟翼可提高升力和阻力,但会降低升阻比——没有固定安装位置,视襟翼种类而定。典型的富勒襟翼安装在机翼后缘
                        副操纵面——配平片
                        配平操纵使驾驶员能够在很宽的载荷和空速范围内,平衡由机翼和操纵面产生的升力和拉力。这样可以降低调整或保持希望的飞行姿态所需的力量。对于具有可逆操纵系统的航空器,通过配平可大大降低驾驶员在操纵方面的工作强度。
                        简而言之,配平片就是操纵面上的小操纵面,一般装在副翼、升降舵、偏航舵边缘。可别看配平片就那么小的一块,操纵起来却能四两拨千斤,效果丝毫不亚于主操纵面。

                        升降舵配平片示意图

                        FW-190的红色副翼配平片起飞时固定,在空中不可调

                        Fw190的①偏航舵配平片也是起飞时固定,只有②升降舵配平片电动可调。
                        调节配平片的好处都有啥?能量不流失,不蒸发,零浪费。执行D&Z(Dive and Zoom,意指大角度B&Z)使用手动升降舵配平片拉起改出相对于拉杆改出更平滑更节省能量。
                        其次,配平片可以方便翼面受损时的控制
                        此外,在WT中一些极端的机动需要配平片才能做出,像BUG机动48G阿姆斯特朗回旋加速喷射式阿姆斯特朗螺旋爬升XD——http://www.acfun.com/v/ac1107284
                        当然了,配平片最主要的作用还是让飞行员在手离杆的情况下维持飞行稳定,这对减少飞行员长时间飞行产生的疲劳意义非常大。
                        执行护航任务的P-51D部队常常要横跨海峡飞行4~5个小时,若没有配平片辅助,米国飞行员恐怕还没和德棍交上手就已经累趴下了。
                        顺带一提,到目前为止,WT里可以通过手动配平片破解飞行员6G回杆的设定,做出一些比较粗暴的高G筋斗(如持续12G~13G的筋斗),但是能量消耗极大,实战意义并不大。


                        IP属地:捷克本楼含有高级字体21楼2014-06-02 23:48
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                          4.发动机与桨叶
                          “航空发动机是一个国家整体工业水平的体现。”
                          “不漏油就不算发动机!”——黑江保彦少佐在试飞俘获的野马44-10816号前的看法。(本本国产发动机漏油的老毛病在《风起了》中有一幕着重描写了)
                          飞机的发动机是飞机的心脏,动力与能量的源泉。如何操作发动机使发动机以最佳状态工作是很重要的。
                          二战中的飞行没有方便快捷的自动化发动机控制系统,飞行员必须时刻注意发动机状况以维持最佳工作状态。以P-47D-28为例,游戏中简单的推油门动作,现实飞行员需要做:
                          ·调大桨距把手
                          ·观察发动机转速逐步往前推节流阀
                          ·调整相应的油气混合比以贴合当前转速
                          其实桨距、节流阀、油气混合比构成了映射关系,可以整合到一个油门杆上,完全没必要飞行员一一调整,就像游戏里那样——只要简单的一推油门即可增大发动机输出功率。不过桨距-油气混合比-节流阀一体化油门在二战尚属高科技,未能大规模普及。P-47D某个批次曾经装过一体化油门,后来发现可靠性比较差又换了下去。德国在发动机自动化方面走在世界前列,Fw-190A就早早地实现了自动桨距、自动油气混合比,Bf-109G及以后的型号也是比较早装备自动桨距螺旋桨的飞机,因而将飞行员从复杂的发动机控制操作中解放。
                          德国试飞员在试飞捕获的La-5FN、P-47B、P-51D时都曾抱怨过这些飞机非常难开,因为它们不像同期德国飞机那样只需要控制节流阀、其他什么都不用管,开这些飞机必须时刻注意桨距、混合比等设置。
                          德国飞机上之所以诞生这么多王牌,大概与其高度自动化,减小飞行员负担,使飞行员专注空战的离不开关系吧。
                          在WT中,玩家并不需要对发动机进行具体操作,一切繁缛的操作都由飞控自动解决。不过玩家可依然以通过设置按键对发动机进行手动操作,可以在某些极端条件下能获得比飞控自动调整更好的表现。具体怎么设置手动发动机按键,网上有许多教程,这里不再赘述,下面主要集中介绍发动机有与发动机各种参数的作用以及设置。
                          a.活塞式发动机
                          活塞式发动机是一种功率基本恒定、推力随速度变化的发动机,严格遵从功率公式P=Fv,螺旋桨飞机速度越快,则螺旋桨提供的牵引力越小,加速度越慢,到达一定速度后甚至会出现螺旋桨牵引力不足以抵消阻力导致飞机减速!活塞式发动机没有推力/重量比,只有功率/重量比的概念。
                          衡量活塞式发动机输出功率的单位是千瓦(kilo-watts,缩写kw)或者马力(horse power,缩写hp),后者描述活塞发动机功率时使用的更为频繁。马力还分为英制马力和公制马力。英制马力(缩写bhp或hp,英美等国采用)与千瓦的换算是:1bhp=0.746kw;公制马力(缩写ps,德法等国常用)与千瓦的换算是1ps=0.735kw。区别并不是很大,一般可以将两者都视为英制马力1hp=0.746kw。
                          二战主流的活塞式发动机有两种,V型液冷和星型气冷。按汽缸数分,前者主要分12缸、24缸,后者分14缸,18缸,汽缸数比较多的一般马力很大,但是重量和体积也是比较感人的,而且小型飞机塞大缸数引擎的散热也是个大问题——游戏中的金币台风MKIb就是因为24肛的军刀II A引擎老大难的散热问题,烧开水现象非常严重,到台风MkIb后期型改进了引擎散热就不太烧开水了。
                          V型直列式液冷发动机


                          V型直列式液冷发动机工作原理图(五缸)及实物图,注意V型上部的空间可放置轴炮
                          V型直列液冷发动机——戴姆勒·奔驰12缸DB601/3/5、容克斯12缸Jumo213、劳斯莱斯12缸梅林/灰背隼、格里芬/狮鹫、内皮尔24缸军刀II、艾莉森12缸V-1710、VK107等使用液(水)冷发动机的飞机特点——小脑袋、尖机头、长机身
                          典型代表:P-51D-30野马,引擎派卡德V-1650-7——劳斯莱斯梅林/灰背隼66的美国授权生产版,标称1380马力,游戏中野马使用的是150号燃油,功率增强到 1500马力。

                          缺点:输出功率相对同时代的气冷发动机低,结构较为复杂、受损生存能力差
                          优点:迎风阻力小,中高空速度普遍比较快,还可以利用V型上部空间架设轴炮
                          星型气冷发动机


                          星型气冷发动机工作原理图(5缸)及实物图,可见机头被塞得满满的,无法放置轴炮
                          星型气冷发动机——宝马14缸BMW801、莱特旋风14缸R-1820、普·惠双黄蜂18缸R-2800、布里斯托18缸人马座VII、三菱18缸MK9A、中岛18缸Ha-45等
                          使用气(风、空)冷发动机的飞机特点——大脑袋、平机头,短机身
                          典型代表:FW-190A8,引擎14缸BMW-801D-2(宝马引进美国普·惠黄蜂引擎后自行设计,标称1700马力)

                          缺点:迎风阻力大、不能装轴炮
                          优点:中低空速度普遍比较快,结构简单、受损生存能力强、马力强劲。
                          b.喷气式发动机
                          和活塞式发动机相反,喷气式发动机是一种功率随速度变化,推力基本恒定的发动机。喷气式发动机提速非常快,不受功率所限制,因此高速情况下的能量产出比活塞式高出一个数量级。喷气式发动机有推力/重量比,没有功率/重量比的概念。
                          衡量喷气式发动机推力的单位是公斤kg或者磅lb。英制磅(lb)对公制千克(kg)的换算是1:0.454。发动机推力也可以用公制力的单位牛顿N表示,将公斤表示的推力乘以重力加速度常数g就能换算成牛顿制推力。
                          二战中的喷气式发动机主要有两种,涡喷和火箭。
                          涡轮喷气式发动机
                          涡轮喷气式发动机又分两种,轴流式(流星、ME262)和离心式(米格-15等),这里不做详细叙述。
                          典型代表:15bishi,引擎为RD-45(仿制劳斯莱斯“尼恩II”离心涡喷发动机,标称2270kg推力)(PS:作者你又卖萌)


                          IP属地:捷克本楼含有高级字体24楼2014-06-04 16:41
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                            散热器
                            散热器常见于使用液冷引擎的飞机,通常在翼下、机头下、机腹处有一处可开闭的散热装置,内藏众多散热管线,方便润滑油与冷却液和外界的热量交换。这种散热器散热效果比较好,但是会增加较大阻力,同时也能略微提高升力,BF-109F以后的型号甚至将散热器和襟翼融为一体,一物多用。这种散热器全开不仅可以用来散热,还能充当一个小型襟翼,提高升力系数和阻力系数,降低升阻比
                            结合前面的知识我们可以得出两个结论:
                            1、爬升时可使用手动散热器设置,将散热器调到0%,提高升阻比,以便更有效地爬升。
                            2、需要提高最大平飞速度追人时可以手动关闭自动散热器。
                            3、需要在机动中略微提高机头指向而不至于损失太多能量时,可以尝试将散热器开到100%,略微提高升力系数,以获得非常少的指向机动性提升。




                            几个比较典型的散热器位置,注意鼠标所停留的位置。
                            散热片
                            散热片常见于使用气冷引擎的飞机,然而液冷发动机的FW190D与TA-152沿袭了FW190A系列的设计,依旧使用散热片辅助散热,因此机身显得比较光滑,没有显著突起的散热器结构。
                            散热片会以略微增加阻力的代价提供比较一般的散热效果,散热片全开对气动的影响相当于一个小型减速板,提高阻力系数。
                            爬升时可使用手动发动机设置,将散热片调整到0%,提高升阻比,以便更有效地爬升。
                            需要提高最大平飞速度追人时可以手动关闭自动散热器。UP做过小测试,I-185(M71)100%散热器和0%散热器的最大海平面平飞速度的差距有将近40km/h。



                            注意机头以怒发冲冠状张开的散热片
                            f.桨距与转速

                            桨距结构,变桨距电动机驱动桨叶绕轴旋转,改变桨叶的攻角
                            桨距Prop pitch,实质是螺旋桨倾斜角,即螺旋桨叶迎风角度或者螺旋桨攻角。不过桨距和螺旋桨倾斜角并不等同,而是呈反比关系。小桨距时,螺旋桨攻角大,大桨距时,螺旋桨攻角小。改变桨距的意义在于调整牵引力和发动机转速。
                            想象一下用船桨划水的渔夫吧,如果船桨是近似以“切入”的方式进入水面的,这个时候水对船桨的阻力最小,渔夫可以滑得很快,但是船不容易动起来,
                            缓缓调整船桨角度,让船桨近似以“拍入”的方式进入水面,这个时候水对船桨的阻力很大,渔夫划得很慢很吃力,但是船会加速。
                            倘若还不能理解的话可以自己做个小实验感觉一下,拿一段直尺或者长直木板和装满水的脸盆,手握直尺,试试竖着“切“水面和横着“拍”水面的感觉。
                            类比螺旋桨与空气也是一样,小桨距时螺旋桨倾向于“切”空气,划动空气的阻力小,发动机受阻小,自然转速快了;大桨距时螺旋桨倾向于“拍”空气,划动空气的阻力大,发动机受阻,转速慢。
                            螺旋桨划动空气的力度是直接与螺旋桨拉力相关的。输出马力恒定、速度不变的情况下,桨距越小,螺旋桨拉力越小,发动机转速越快,桨距越大,螺旋桨拉力越大,发动机转速越慢。
                            变桨距的作用形象点说就是类似汽车的变速档位,再贴近群众一点的比喻就是改变踩自行车的力度。自行车在起步、加速和爬坡的时候需要很大力的蹬,不然就动不了——对应飞机起飞、平飞加速和爬升时需要大牵引力,因此在起飞和爬升时调最大桨距,使螺旋桨拉力最大。而自行车在匀速骑行的时候就不需要太大的力去踩了,下坡的时候甚至不用去踩——对应飞机在稳定巡航时应调较小桨距,减小牵引力,俯冲时应调整为最小桨距,最大程度减小牵引力。
                            不过,上面单纯的理论,现实和游戏中的情形比理论远远复杂的多。
                            二战各国飞机采用的最多的螺旋桨是恒(发动机转)速变(桨)距螺旋桨,即发动机转速保持恒定,桨距根据发动机转速自动调整。
                            游戏中,对恒速变距螺旋桨的螺旋桨而言,因为桨距自动调整,以百分比表示的桨距实际上是转速,其中0%对应发动机最小转速,100%对应发动机最大转速,通过改变发动机转速来改变自动的桨距。
                            如果按照之前的转速-推力的关系,可以得出最小转速时,桨距最大,螺旋桨拉力最大,那么是不是在爬升时调0%桨距呢?——事实上还得考虑输出功率、螺旋桨推进效率等等因素。因为发动机只有在合适油门、合适转速下获得最佳功率;螺旋桨也只会在某个转速下获得最佳的推进效率,转速太低的话发动机马力会下降,供给螺旋桨的功率不足,飞机还是爬不动。
                            游戏中100%桨距实际上对应的是“最大油门下考虑其他各种条件能获得最大推力的桨距”,0%则反之。

                            BF109E3座舱中间的小把手就是VDM恒速变距螺旋桨的控制装置。
                            不管上面这么多废话,在WT中对桨距的操作原则可以用短短几句话总结:
                            确保满节流阀或者WEP状态不动时:1、爬升用100%桨距百分比,获得最大螺旋桨拉力。2、 巡航根据速度调整桨距,低速平飞需要加速时请用100%桨距;高速平飞维持速度使用70~90%桨距百分比。最大平飞速度v=P/(F-f),适当降低螺旋桨拉力F可以提高当前高度的最大平飞速度。3、俯冲时,将桨距百分比收到0%或者打到顺桨位置(如果可以的话),减少阻力的同时避免发动机转速过高损坏发动机。
                            需要降低节流阀时,根据节流阀大小适当降低桨距,匹配相应地最佳工作转速。
                            最后UP主要提醒一下,在游戏中自动桨距是最有效率的桨距设置,有自动桨距的飞机就不要尝试手操。
                            g.顺桨与反桨
                            顺桨和反桨虽然字面意义上是反义词,表达的东西却大相径庭。
                            顺桨的意思就是将发动机与桨叶传动解锁、桨距控制机构解锁,让螺旋桨顺风自转,自我调整到一个阻力最小的位置。顺桨的作用主要有两个,一是在俯冲进高速时,桨距控制装置因为结构限制不能调到更小的桨距了,此时螺旋桨在做负功。若调整为顺桨,一可让螺旋桨不做功,减少阻力,提高高速俯冲存速能力;二则使发动机在受损停车的状态下降低飞行阻力,提高滑翔飞行距离。
                            顺桨功能只有部分飞机才有,比如使用V-1710系列的野马MKI与P38,而使用派卡德梅林系列引擎和汉密尔顿标准螺旋桨的野马D没有顺桨功能。关于顺桨,当时美国P38飞行员之间还流行着一个冷笑话:
                            菲律宾战场上,有一位美国飞行员在无线电里哭喊:“见鬼,我的发动机被防空炮击中了,到处都是漏出来的滑油,我现在该怎么办?!”
                            P-38飞行员淡定地回答:“别慌,伙计,关闭那台发动机,将螺旋桨调为顺桨,你能办到的。”
                            “可是我TM开的是野马!”
                            反桨则是通过变速装置将螺旋桨改为反转,变向前的拉力为向后的拉力,可快速减速,减少降落时的滑跑距离。有反桨功能的灰姬有雅克9P,B-29“银盘”特装型等。其中B-29“银盘”特装型是专为核平日本改装的B-29,装有反桨变速器,可以减少降落滑跑距离,以保证携带核弹起降时的安全。


                            IP属地:捷克本楼含有高级字体26楼2014-06-04 16:50
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                              h.油气混合比
                              油气混合比调整的是汽缸内空气体积和经化油器雾化后的燃油体积的比值。调整油气混合比能控制油料损耗、提高巡航时间,必要时还能降低引擎温度。
                              历史上美国太平洋战区的P-38为提高作战半径,采取的最重要的方式就是低油气混合比贫油巡航。这方面日本做得更绝,零战王牌坂井三郎回忆说,零战高空巡航为省油,往往会采取极端贫油的低混合比,以至于汽缸火花塞经常点不着火!
                              调整油气混合比主要看进气压力。大家都知道,进气压力越小,空气密度越低,同体积内氧气分子就越少,这个时候就应该降低油气混合比,提高油气混合物中的空气的比例,使燃油燃烧充分。若空气稀薄,燃油燃烧不完全,保持高混合比对发动机马力没有提高,但是能起到冷却发动机的效果(多余的热量由燃油挥发吸收),代价是浪费大量燃油。
                              为方便,我们可将进气压力几乎等同于高度,不去理会增压器影响,对油气混合比进行调整。调整油气混合比应遵循以下几个原则。
                              1、低空富油(高油气混合比),高空贫油(低油气混合比)。
                              2、100米油气混合比控制在80~100%,此后爬升过程中根据高度不断调低混合比,到6000米时应降到40%~60%。
                              在游戏中,油气混合比在一定范围内(大概20%~100%)调整对发动机马力以及油耗均无影响,超过范围则会造成发动机马力急剧下降。油气混合比对发动机温度的影响UP未测试,似乎影响不是很大。
                              i.磁流电机
                              磁流电机控制发动机汽缸火花塞供电。火花塞是用于点燃发动机汽缸中油气混合物的装置。

                              以BF109E3为例,磁流电机有4个档位:0、M1、M2、M1+2。分别意指火花塞不工作、1号火花塞组工作、2号火花塞组工作、1+2号两组火花塞同时工作。调到M1+2可以提高发动机点火效率,在特定情况下能够提升马力。
                              目前磁流电机在WT里作用尚不明显。


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