X-Plane 12空氣動力更新:跨音速階段、三角翼、質量分布、以及夾帶氣流

2022-02-24

跨音速階段(Supersonic Transition)與三角翼(Delta Wing)特性

舊有X-Plane的飛型模組,都是以在傳統機翼構型以及亞音速下的參數進行驗證的,因此,對於像戰機、從亞音速到超音速這一塊跨音速領域,欠缺著許多調教。有許多高性能的機型,尤其是能夠達到超音速巡航的噴射機,常會被玩家們認為氣動表現不夠真實,以至於性能表現與現實不夠相符。藉由F-4 Phantom的三角翼特性,以及教官對於該機型有著深度的性能理解,使Austin能夠逐漸調教飛行模組的表現,並使這款經典的戰鬥機在X-Plane中能夠更進一步的去做到在現實中的各種極限姿態與速度,並且維持著可控性。

Austin同樣發現了X-Plane原先的飛型模組在穿音速階段時的詭異表現,在接近音速時,不同的機翼表面可能會有部份空氣已經突破一馬赫,但其他部分仍低於的情況。這樣的表現會使現實航機在這階段時會產生所謂的compression-shock與expansion fan,藉由教官的知識幫助下,Austin讓X-Plane未來將也能夠進行完整模擬這項空氣力學特性,並且在正確的速度下才會作用。

質量分布(Mass)與夾帶氣流(Entrained Flow)特性

下一個階段的工作項目:不正常的起飛表現。在原先的機型表現中,F-4需要加速至約185節才能進行仰轉(Rotate)並爬升,但是現實中卻只需要155節就能做到,這中間的30節落差,必定是有某個部份的不正常表現。為了解決這項問題,Austin發現了油箱位置造成的重量分布影響了10節,在使用Plane-Maker重新調整機型檔案以後,現在已經可以在175節下仰轉了,那剩下的20節在哪呢?

於是Austin針對了地面效應(Ground Effect)與誘導阻力(Induced Drag)再次進行了調教,雖然找回了少許3-5節的速度落差,但是仍然找不到問題點在哪。

答案就是夾帶氣流(Entrained Flow)。在高速噴射下,周圍的氣流會被帶動,進而影響了水平安定面(Horizontal Stabilizer)上的空氣流速。

找到解答以後,X-Plane內F-4就能夠正確地在155節升空,與現實的表現無異。

這些改動對於其他機型的影響?

答案是肯定的,Laminar Research應用了這項改動,發現了穿音速機型如Cessna Citation-X以及Airbus A330在最大巡航速度時的阻力不正常作動,進而優化了機型建模,使其能夠正常的進行運作。此外,夾帶氣流使A330上的發動機能夠給水平安定面穩定的15節速度,進而影響各種客機的仰轉速度表現(Vr),畢竟,物理學是通用的。



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