爱吱声

标题: 五星红旗高高飘扬——评运20首飞 [打印本页]
作者: TopGun    时间: 2013-1-27 13:47
标题: 五星红旗高高飘扬——评运20首飞
一、五星红旗高高飘扬
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有两个字对中华民族航空工业的腾飞至关重要：川陕。
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在不久前的川中蜀地，八一军徽曾在J-20威龙的垂尾上耀眼夺目：' j; O- X) {- n; x! c

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* y; C5 o" J& d& k而现在，在大秦上郡之地的陕西西安阎良，五星红旗又随着运20的首飞而在空中飘扬。下图就是运20首飞的照片，垂尾上的五星红旗清晰可见：
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运20是中国战略空运的基石，也是中国战略空运时代的开始。中国可以凭借运20将力量迅速投射到遥远的、甚至连地面车辆都难以到达的地方。所以这面国旗既代表了祖国对运20的希望，也代表了中国航空人报效祖国的雄心壮志。
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下面，我从气动和结构上对运20的机体设计提一些个人看法。0 }; y  j, |6 x1 \* v+ q$ h
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二、机翼与机身的结合0 I+ v/ J- S. N2 ?. ~8 Z' @
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1、两种不同的翼身结合6 I% a$ ~4 _4 }( R
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运20的机翼高高地安置在机身上部。机翼的中央翼基本上是从外面安装在桶形机身的上方，如下图所示：  \7 l# O# I; G9 x8 o" U
, J' C# ^+ e1 E' x

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' V! b; f$ U# U9 ]从上图可以看出，运20机身背部有高高鼓起的整流罩。这个整流罩正好包住机翼的中央翼和中央翼与桶形机身的安装点。& q$ W* S. b2 \8 t' T% b( M
与运20不同的是，美国C-17的机翼却是中央翼从桶形机身内部一穿而过，从而避免了运20那种高高的整流罩。下图是C-17正面照：0 i$ t( F) z8 k: L3 S4 d* H

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下图是C-17的中央翼从机身内部一穿而过的示意图：# B8 x& p; B* c

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8 h/ V  |- A/ ?8 c9 u+ l4 }运20这种中央翼基本外置的设计，虽然设计难度小，但是相对巨大的中央翼整流罩产生的阻力比较大、整流罩本身因为尺寸大所以重量也比较大。) ?3 _' o2 S9 ~) u2 ~* N! V( Q& a# J

4 N- a' X7 D: O% C/ a7 p0 wC-17中央翼基本从机身内穿过的设计，机身结构设计的难度大一些，却换取了两个主要好处：9 f7 {, s' }. [$ ]1 C
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A、        机翼和机身的整流要求小。不但阻力小，而且为整流付出的重量代价也小；
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B、        上述小的整流阻力可以使机身的直径更大从而扩展货舱容积。因为机身加粗会增加阻力，而C-17凭借中央翼基本穿过机身所节省的阻力，正可以用来加粗机身直径使C-17拥有更大的货舱空间。这也是为什么从外观比例上看，C-17比运20要“肥”一些。, y+ F1 H8 I. I
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当然，中央翼基本从机身内穿过的设计导致C-17在货舱中部靠前的顶棚上有一个突出来的中央翼，如下图所示：
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: D; Z0 G* L: |0 i4 ~但是正如前面2中所说，这个从天花板中突出的中央翼换取了更宽的货舱。所以是值得的。作为对比，下图是伊尔-76。伊尔-76与运20一样，是中央翼基本外置设计，所以其货舱顶棚因中央翼而突出的部分非常小，与C-17不可同日而语：( `: l! K$ D; T" C

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0 _# J1 w) {! \3 q. l  Y  d- {2、        技术的复杂性使类似运20的翼身结合方式仍在广泛应用/ i4 p7 M, E) E/ h
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虽然C-17使用的中央翼基本穿过机身有阻力低、可以增大机身直径的优点，但运20的中央翼基本外安装也有设计简单、结构简单的优点。所以现代的很多运输机仍然使用类似运20的翼身结合方式。比如欧洲的A400M、乌克兰的An-70，均是如此。下图是空中客车的A400M正面图，可以看到类似运20的翼身结合方式：
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下图是A400M翼身结合处机身部分的开口和整流罩的基本结构。这个开口比C-17那种中央翼基本穿过机身的开口要小、要简单：/ j; h2 J9 D) M
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所以，作为中国的第一种大型运输机，运20采用这种相对简单的翼身结合方式，是非常合理的。( X" Z  D  B$ {8 s
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三、起落架' ~2 Q7 h# @! n) M

( a  y- G' j/ k( B, M; h运输机的起落架非常重要，因为这直接关系到运输机的场地适应能力，从而直接关系到战斗力。
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6 n5 Z8 }+ g# X9 j为了在未经铺设的跑道和低等级跑道起降，运输机起落架的轮胎压力要低一些、轮胎要大一些、轮胎数量要多一些。
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! }, ]! o, g" q8 y+ d, c2 G为了在诸如大雪覆盖的跑道上起降，运输机起落架轮胎的车辙印记最好不要重叠，以免后面的轮胎陷入前面轮胎碾压过的车辙中。
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在这方面，伊尔-76做得非常好。伊尔-76的主起落架每侧有八个轮胎，而且这八个轮胎形成多达四个车辙印记。这使得伊尔-76可以在条件恶劣的场地起降。下图是伊尔-76放下起落架的照片：
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但是伊尔-76付出的代价是沉重的起落架重量和巨大的起落架舱。伊尔-76的起落架舱是如此之大，以至于需要四个巨大的整流罩。相比之下，绝大多是运输机仅仅需要两个。巨大的整流罩也增加了飞行阻力。下图中伊尔-76机腹下面和侧面，可以见到两对共四个大鼓包，就是起落架舱的整流罩：
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# M/ o# m/ S0 M# X; iC-17很好地平衡了这个矛盾。一方面，C-17每侧的主起落架有六个轮胎产生三个车辙印记；另一方面，C-17只需要一对共两个并不很大的起落架舱整流罩。请见下图：% Y: [* a( \+ k0 I& `

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* g* |3 C+ T) b. d2 C% n运20的起落架在场地适应能力上，明显不如伊尔-76，应该也不如C-17。因为运20主起落架的轮胎数量不如伊尔-76，轮胎的车辙印记数量也少于伊尔-76和C-17。虽然这仅仅是简单的清点数量，还没有比较轮胎的压力、尺寸，但也能说明一定问题。下图可见运20的起落架布置：/ n" T5 w$ g. g

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不过运20的起落架舱的整流罩明显比伊尔-76小，从而减小了阻力。运20的起落架也应该比伊尔-76的轻。这些都为运20虽然使用与伊尔-76同样的发动机，但采用更大直径的机身提供了条件，可谓失之东隅，收之桑榆。  U  o5 j. F4 y/ K/ _" D; t% ~1 g

% d( t1 a+ v* k! x% R( ~6 d四、尾舱门
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现代运输机的尾舱门主要有两大类：以C-17为代表的两片式，苏俄的伊尔、安东诺夫广泛使用的多片式。
+ y& Y5 Q- Q- S6 E4 _, tC-17的尾舱门只有两片：上面一片向上开启、下面一片向下开启。下图中C-17正打开尾舱门进行空投：; {9 k/ D; M. C2 L  i7 j2 \

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这种简单的尾舱门不但结构简单、可靠性高，而且重量轻。但是这种舱门很容易形成一个宽而瘪的后机身，从而使阻力加大。C-17通过精心的气动修行和安装扰流片克服了阻力大的难点。下图是C-17肥扁的尾部和尾部的扰流片：  i+ W7 {; j3 `, ^, |4 i# q3 k1 W
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运20与伊尔和安东诺夫一样，使用了多片的尾舱门。这种尾舱门在关闭时可以很容易地形成低阻力的气动外形，但是因为需要开关多个舱门，所以结构复杂，重量较大。下图是伊尔-76尾舱门打开时的样子： " j0 X  Y, C8 y1 k' C
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6 ^- [, p' n9 r3 l! s6 y3 ^" }图中，伊尔-76的上面一片舱门向上开启；两侧的两个舱门向侧面开启；下面还有一个舱门向下开启成为跳板。运20应该也是这种尾舱门。% l" Z" Z7 I" `, n5 z
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本文小结：4 O7 N% m: N0 p- A" i) q

1 v' r! @2 i8 t2 X' m. P1 A! X1、        运20是中国构建战略性的力量投射手段的开始。运20的开发单位前途无量；
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2、        运20气动设计和结构设计主要采用了比较成熟的技术，与C-17相比仍有差距。2 U. V3 A7 d( X4 a! U- t( F; ^- }

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作者: 老芒    时间: 2013-1-27 16:22
先解决有无的问题，然后再解决先进性问题，这或许就是中国航空走的道路吧。
作者: 胖得妙不可    时间: 2013-1-27 17:29
天朝应该把那些几乎变成留美预备班的的名校的预算统统砍了，给北航等军工院校
作者: gordon    时间: 2013-1-27 17:47
本帖最后由 gordon 于 2013-1-27 17:52 编辑 ; Z: G  z( x/ J7 B  A6 z. @5 ~

& T; E, O6 R2 {( ]) ?技术储备不够，看看民用市场怎么样，能不能收回点钱。7 Q& t0 @  l) q3 H! R) J) @
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歼十也是这问题，还是从歼九的技术储备里淘点东西。掌握了鸭式布局 再加上引进的 su - 27 的发动机。7 Z/ K9 X. P* l

8 M2 a$ j2 ]  y4 ]. U( b; N突破后就好办了，枭龙就想咋改就咋改，关键得有钱。
作者: 所以我才打高球    时间: 2013-1-27 19:05
在“二、机翼与机身的结合” 中 “1、两种不同的翼身结合”的最后一张图，比运八的货仓都小，怎么看也不像是伊尔76的货仓啊。& L1 T( N! v6 \
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作者: 梓童    时间: 2013-1-27 20:41
分析很有道理，我觉得这些特点正好符合TG一贯小步快跑的风格。
作者: groovy26    时间: 2013-1-27 23:14
2500 * 1666 的大图9 k. h8 E* i& g" Y3 ^

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作者: xlan1976    时间: 2013-1-28 02:05
还是老兄你的分析更有专业性，这个运输机和客机还是蛮有区别的，起落架这么多学问是我没想到的。。。。。。相对于客机相对简单的起落架结构，运输机的起落架是不是重量普遍会大一些？
5 H: C. |, D$ s, n; ]6 i, F4 y7 M' f嘻嘻，老美是不是对货舱门锁定装置有心理阴影啊，所以坚决使用简单的结构
* [- |. {2 t9 a9 F# O另外，运20并没有加装翼尖小翼，是因为相对于它的性能要求来说现有机翼已经足够了吗？
作者: xlan1976    时间: 2013-1-28 02:11
gordon 发表于 2013-1-27 17:47
# W$ K2 `9 `6 g& _技术储备不够，看看民用市场怎么样，能不能收回点钱。+ K( C; ^0 n5 k
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歼十也是这问题，还是从歼九的技术储备里淘点东西。 ...

$ m* ~6 f7 Z0 q" Y+ x民用飞机跟这个玩意儿是完全不同的，民用飞机首先是要满足适航的要求，运20根本就不是根据适航要求做的东西，进入不了民用市场。另外，这个是刚刚首飞，离投入使用还有相当的距离，等生产型出来也许跟这个就有区别了。
作者: 也无风雨    时间: 2013-1-28 07:16
xlan1976 发表于 2013-1-28 02:05
1 ^3 {, m+ T4 h/ e0 L还是老兄你的分析更有专业性，这个运输机和客机还是蛮有区别的，起落架这么多学问是我没想到的。。 ...
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关于翼尖小翼，晨大有过分析。
作者: gordon    时间: 2013-1-28 08:45
本帖最后由 gordon 于 2013-1-28 08:48 编辑 # ?8 n' F+ ~9 t5 R8 c
xlan1976 发表于 2013-1-28 02:11 . N5 q& e  @" `8 I
民用飞机跟这个玩意儿是完全不同的，民用飞机首先是要满足适航的要求，运20根本就不是根据适航要求做的东 ...

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找一本《航空器适航性概论》看，不论民机还是军机都得满足适航性要求。; P- ?! J% x1 X+ R' {8 G
0 K- Q) G9 X- ^# J+ \" d
适航性不仅是民用航空器的固有属性,同样也是国家航空器(包括军用、警用、海监、应急救援等航空器)的固有属性。
作者: TopGun    时间: 2013-1-28 09:01
xlan1976 发表于 2013-1-27 13:05 " V. G# `' O! U) P% u, l
还是老兄你的分析更有专业性，这个运输机和客机还是蛮有区别的，起落架这么多学问是我没想到的。。 ...
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# _) U9 q- i, {, e5 H) w+ z& \5 q翼梢小翼可以提高升阻比，其他的一些翼梢方式也可以，所以并不是一定要用翼梢小翼。. o6 y# P; P1 g6 l( o* N+ g

7 B7 Z4 r' `& P' NC-17用翼梢小翼，一个关键的原因是美军认为野战机场有时候会非常拥挤，所以要求C-17的翼展不能太大。C-17于是采用了翼梢小翼。" _, P$ v  A- w- W5 d/ P$ \
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美军曾经在上个世纪七十年代时，在营救中东人质时发生过野战机场飞机相撞事故。大概这是美军要求C-17翼展不能过大的原因之一。% T7 v  y) n7 ^1 [' L
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至于解放军是否有类似翼展尺寸的要求？我不得而知，但是我觉得如果解放军有要求而且要求的尺寸较小，运20就应该有翼梢小翼。5 _' J1 n7 Y8 X$ N1 T7 j# z& I
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作者: 誉行    时间: 2013-1-28 10:39
翼尖小翼可以根据实际情况做改装的，现在中国要做的第一步是有的问题，在这个基础上逐渐吃透、改进直到达到先进水平，所以我觉得至少5年以后再来判断大运的好坏和实用性比较好。0 q# s8 E5 o" Y0 @# l: t

; }+ e: R1 P0 \$ Y2 y! P现在我们需要的是如何让大运能有效的工作起来。
作者: 大地窝铺    时间: 2013-1-28 11:22
本帖最后由 大地窝铺 于 2013-1-28 00:10 编辑 & a5 E& ~1 r" s' T3 ?9 H

6 Z; b5 h+ g# V- i4 {4 l: X加几张其他角度的照片，点击可看大图：
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作者: wuneng2001    时间: 2013-1-28 15:41
可喜可贺，有了真正的第一架平台，后面改进提升就有基础了。
) I0 \! H! v) l: e! o" ?1 z7 Z未来大型飞行器，很可能只有中美两家来回大折腾了。
作者: seek    时间: 2013-1-28 19:41
胖得妙不可 发表于 2013-1-27 17:29
% @* C0 |* m1 {, P1 Z+ t; M) S天朝应该把那些几乎变成留美预备班的的名校的预算统统砍了，给北航等军工院校 ...

$ [7 F2 f* s+ v! _+ g* p这个不能全赖俺们，当年我们毕业，国企不要俺们，搞得俺班基本都转行搞IT自谋生路了，只剩一个有关系的特招生进了国企混。
作者: 晨枫    时间: 2013-1-28 22:09
TopGun 发表于 2013-1-27 19:01 5 b& o* f: ?- k
翼梢小翼可以提高升阻比，其他的一些翼梢方式也可以，所以并不是一定要用翼梢小翼。
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C-17用翼梢小翼，一 ...
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翼梢小翼可以在后面加装，如果在设计的时候就考虑加装，那就更加简便。B787的不同型号就有的有小翼，有的没有。个人认为现在没有小翼是为了减重减阻，以后增大发动机推力后，可以增加小翼，增加起飞总重。
作者: 燕庐敕    时间: 2013-1-28 22:40
胖得妙不可 发表于 2013-1-27 17:29 $ `' x0 k2 Z7 E0 c- B! E: S- \; o
天朝应该把那些几乎变成留美预备班的的名校的预算统统砍了，给北航等军工院校 ...

+ T( o* K( Y" \' x哈，俺们技校按学生比例，是在美国人数比例最高的；
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同样按比例，是中国两院院士最多的。
3 s( {" l( Q! \6 z% {1 R. {5 e
& E8 q& o* m% h怎么砍？
作者: xlan1976    时间: 2013-1-29 00:29
本帖最后由 xlan1976 于 2013-1-29 01:06 编辑
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gordon 发表于 2013-1-28 08:45
) U. @1 R8 L1 [0 {  I找一本《航空器适航性概论》看，不论民机还是军机都得满足适航性要求。
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适航性不仅是民用航空器的固有属 ...
6 `# d$ r5 |! e  ?

1 O0 D# h* ]) J适航性是指航空器维持型号设计构型要求和确保安全飞行的能力（现在度假中，手头没书，凭印象，可能跟书上写的不太一样，基本意思差不多），这个可以算是航空器的固有属性。但有这个属性和是否在设计使用中考虑这个属性，并按照这个来管理是两回事。光知道有这个属性，没有相应的标准要求，没有相应的管理体系，就没有任何意义。我就是干这个的，从来没听说过中国空军的东西有考虑适航性的，适航条例里也没有军机的要求，现在中国的适航条例全部是CAAC颁发的，其它国家也差不多，没有啥适航条例可以管到军机的。当然军机你也可以按照这个做，但那是两回事。就算你按照这个做了，想民用，也得再当着民航局的面再作一遍，因为民航局是民用航空的适航管理部门，这就是适航管理的基本要求，必须要有审查和认证，否则就不算数。美国空军倒是可以，因为很多适航的东西是美国人先搞出来的，美军军标甚至走在适航要求的前面，FAA承i认美国空军的东西。其它国家只要是双边协议认可FAA，就相当于认可美国空军的东西。这么说有点难以理解，但篇幅有限，将就着看吧，要是有兴趣，我可以单开一贴讲这个。中国空军确实最近想往这方面靠，但有很长的路要走，现在连起步阶段都算不上呢。  p. N& A* l  z/ l- I" D* J; M
当然现在军队和研究院所也知道适航的好处了，不像30年前，拿这个当CAAC的有意刁难，所以有那本书上为了强调这个把所有航空器都写上是有可能的，但这种抬笔一写的东西看看而已就得啦，没有任何实际意义。歼10有在研制和使用中考虑过适航性要求吗？那不是胡闹吗？对战斗机的适航要求是什么？是那一条适航规章，说来听听？
% o1 V4 f) G8 A/ G) Q8 o( [' o适航性是为了实现适航管理而提出的，没有适航管理，所谓的适航性就没有意义，适航管理归根到底是一种可靠性管理，作为一种已经被证明为行之有效的管理体系，被借鉴使用到任何其它领域都没啥问题，但这就是两回事了。' ^, |/ R  E. Z
民用航空领域一直以来都是严格按照适航管理的要求实施的，进入民用航空市场就要符合民航适航要求，军用飞机的确现在空军想引进这一套方法，但还处在很初级的阶段，至少运20肯定不是按照适航要求设计的，更何况目前根本没有对军机的适航要求。
作者: xlan1976    时间: 2013-1-29 00:35
TopGun 发表于 2013-1-28 09:01 + M2 x4 W* ~0 s* b1 K
翼梢小翼可以提高升阻比，其他的一些翼梢方式也可以，所以并不是一定要用翼梢小翼。
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+ ?, r2 K0 z, i, r8 G8 eC-17用翼梢小翼，一 ...
: M$ d( Y  z; O% s
嘻嘻，我当然知道翼尖小翼是干啥的啦，这个玩意儿可以减小诱导阻力，在翼展一定的情况下可以提高升阻比，在保证一定的升阻比的情况下，可以缩短翼展。至于其他的方式嘛，除了改变根梢比的方法，我见过的也都是从翼尖小翼来的。
9 k2 X5 r  g, }4 P4 F& W! \* x不过这个就是问题所在啦，为啥运20没用呢？按说这个东西肯定是有好处的，实现起来也不难，还是第一次首飞，想搞的简单点，以后再说？
作者: xlan1976    时间: 2013-1-29 00:47
晨枫 发表于 2013-1-28 22:09 2 T5 H4 W- |" i: [/ }
翼梢小翼可以在后面加装，如果在设计的时候就考虑加装，那就更加简便。B787的不同型号就有的有小翼，有的 ...
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从升阻比考虑，加装小翼带来的提升比增加的重量要高，不然这东西就不会存在了。。。
) g, r$ Q3 A7 r& t1 C1 b" m. _787目前的型号都是有小翼的，只不过它那个小翼已经跟机翼融合的很好了。737NG特别是800倒是有的有小翼，有的没小翼，特别是早期型号没有小翼，可能是升阻比已经符合要求了，觉得没必要多次一举，后来越搞越大，不弄小翼的话，增加翼展更麻烦。感觉波音开始时对小翼不是很感冒，虽然现在西雅图波音博物馆门口就有一个小翼的雕塑，但777就没有小翼而同期的330/340都有小翼。
% ?3 z4 r, O& l3 I* M) S3 M我还是对运20没装小翼有疑惑，我觉得它应该是要装，只是首飞的时候还没装而已。因为这个东西有好处，而且实现起来不困难。但毕竟大运第一次搞，来日方长嘛，有那一天它突然有了小翼我也不惊奇。
作者: 维京老海盗    时间: 2013-1-29 10:23
胖得妙不可 发表于 2013-1-27 17:29 ) M* Z. m! w/ J. u5 i
天朝应该把那些几乎变成留美预备班的的名校的预算统统砍了，给北航等军工院校 ...
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胖兄这句话深得我心啊！* E; T( r9 a6 q3 A- b$ x
我们西电，交给地方20几年了，总共拿到的拨款才几千万，盖个新校区还得到处借钱，我们给国家输送了多少雷达和IT的人才，给国家完成了多少重点项目！
作者: 维京老海盗    时间: 2013-1-29 10:52
燕庐敕 发表于 2013-1-28 22:40 + ^9 Y: Y7 v  L. J/ u
哈，俺们技校按学生比例，是在美国人数比例最高的；
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) g4 T% i" N# p1 L6 E8 L8 G. s0 |同样按比例，是中国两院院士最多的。
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胖兄的话说得偏激了些，但对于我们西电，我得说，胖兄说的话还是深得我心的。我们前任校长在学校大会上公开讲，西电交给地方快30年了，总共拿到的国家拨款不如西交大一年的多，平均下来一年还盖不了一栋教学楼，这也太惨了点吧。要知道现在中国所有自产的雷达身上都有西电人的心血啊！而且交给地方前我们叫“西军电”，那是全国排名起码前20的学校，现在已经落到40名以后去了，这个除了自身的问题之外，国家支持太少也是原因之一。我们不奢求要跟那些排名前10的学校看齐，但至少现在政府这么有钱了，多给些支持还是应该的，毕竟我们学校毕业生基本上都留在国内建设四化呢。
作者: 燕庐敕    时间: 2013-1-29 11:01
维京老海盗 发表于 2013-1-29 10:52 3 p+ h  L5 ~# A; j5 e! Q
胖兄的话说得偏激了些，但对于我们西电，我得说，胖兄说的话还是深得我心的。我们前任校长在学校大会上公 ...
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屁股决定脑袋。' l" ^& q  _4 \- t* e2 u
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要按此说，我家和我老婆家祖孙三代为国扎根边疆加起来超过300年（父母各超过50年，子女孙子女都有超过50年的），那所有在我面前发牢骚唱高调的人都应该主动一辈子去边疆，献了青春献终身，献了终身献子孙，不然这些人有什么资格评价？配吗？！！！！- j& m( e# Y7 A% @0 a% s: L" b

+ W* Q( i' N% N' Y) c6 Q) B6 L6 N7 o多样性才是社会发展的源泉，容许多样新的存在才是一个社会应有的常态。
作者: 维京老海盗    时间: 2013-1-29 11:45
燕庐敕 发表于 2013-1-29 11:01 1 G3 R% U+ c! ~8 B' n/ w
屁股决定脑袋。3 q* c8 F' w! b
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要按此说，我家和我老婆家祖孙三代为国扎根边疆加起来超过300年（父母各超过50年，子女 ...
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是啊，屁股决定脑袋，我活这么大了，还是没能免这个俗～～～$ `8 m9 z( U! k' s( L$ ~# l
燕兄教育得是
作者: 燕庐敕    时间: 2013-1-29 22:35
维京老海盗 发表于 2013-1-29 11:45 + ~. @0 i% u1 ~& r9 }* k
是啊，屁股决定脑袋，我活这么大了，还是没能免这个俗～～～5 T# j/ D4 S! [- E! L
燕兄教育得是 ...
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教育谈不上，只是不喜欢那么绝对的观点。



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