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【创新的例子】创新KFm 翼型大不同（1）

时间：2019-08-02 资讯点击：

　　“KFm”是“Kleine-Fogleman”的缩写，指近几年在世界范围内推广和试验的一种创新飞机翼型。该翼型由理查・克莱恩和佛洛伊德・福格勒门共同设计，取得美国两个发明专利。
　　KFm翼型起源
　　KFm翼型源自理查・克莱恩对纸飞机的研究。他制作的纸飞机曾连续飞行了401英尺4英寸（125.1米）。其原理是叠纸形成的台阶形截面，使纸飞机拥有了良好的飞行性能。由此，理查・克莱恩和佛洛伊德・福格勒门设计了一款类似的台阶形翼型，即KFm翼型。
　　简单来说，如果在翼型约50%弦长处设置“台阶”，那么流经该处的气流会在其后形成旋转涡流，并在稍远处仍保持层流状态。这样一来，采用了KFm翼型机翼的实际效果，变成了气流始终以层流状态流经常规翼型机翼，且不会与之表面分离。也就是说，整个KFm翼型，从前缘到后缘基本都能增升减阻，因此采用这种翼型机翼的升阻比非常高。
　　KFm翼型家族
　　到目前为止，KFm翼型家族共有12名“成员”，分别是KFm-1、KFm-2、KFm-3、KFm-4、KFm-5A、KFm-5B、KFm-6、KFm-7、KFm-8、KFm-9、KFm-10、KFm-11。它们的形状虽然各异，导致其适用的模型范围不一，但共同点是都呈台阶形。下面认识一下KFm翼型的族谱。
　　作为一项新事物，KFm翼型的飞行性能究竟好不好，全靠使用者不断地试验。这几年全世界用过KFm翼型的模型爱好者纷纷在RC Groups论坛发帖，讲述自己在使用KFm翼型时的发现和经验总结。下面是模型界对KFm翼型飞行性能的正面评价。
　　1.?KFm翼型适用的飞行速度范围很大，不管模型飞机的飞行速度快还是慢，都可使用该翼型。
　　2.?常规翼型的设计理念是升力越大、模型飞机的载重量越大，但相应地会牺牲一些飞行速度。这意味着采用厚翼型机翼的模型载重量更大，采用薄翼型机翼的模型飞行速度更快，而采用KFm翼型机翼的模型能两者兼顾。
　　3.?KFm翼型的重心范围更大。常规翼型的重心位置一般在33%弦长处，KFm翼型则最大可后移至40%弦长处(转载于:wwW.bjylD.com 月亮岛教育网: 【创新的例子】创新KFm 翼型大不同（1）)。根据相关理论，模型飞机的重心越靠后，其载重量越大。此外，采用KFm翼型的模型飞机，在全机重心移动时仍能保持较好的操纵性。
　　4.?采用了KFm翼型的模型飞机，其操纵性能非常棒。相比常规翼型模型，KFm翼型模型飞机的舵面有效舵角范围大，甚至可能超过60°。这个优点在模型飞机做大迎角机动或“快滚”动作、副翼和方向舵均满舵时，表现尤为显著。
　　5.?采用飞翼布局的模型，通常在飞行中机翼会有一些扭曲（后缘向上翘）。这种扭曲会引起阻力，最后副翼不得不稍微向上翘，以便让机头抬起。而且，这个阻力会导致飞翼飞行不稳定且易失速。如果在一架飞翼模型上使用KFm翼型，机翼后缘将不再扭曲，相应的阻力也不会产生。这样飞翼会成为一个非常稳定的飞行平台，既不需要靠水平尾翼和方向舵来控制飞行，也不需要靠上反角来保持飞行稳定性。
　　6.?KFm翼型有极佳的“空气穿透力”，大风对它的影响很小。尽管有人说在大风环境中没法操纵模型飞机，但是采用了KFm翼型的模型却能在非常紊乱的气流中平稳飞行，就像火车在铁轨上行走一样。
　　7.?采用KFm翼型的模型飞机，即使起飞重量增加也不影响其操纵性。举例来说，为了在风速22英里/小时（35.4公里/小时）的场地飞行，一架KFm模型滑翔机的起飞重量虽然增加了一倍，但仍然飞得很好。
　　8.?在大迎角机动时，KFm翼型模型飞机的失速性能极佳，原因是该翼型通过将重心和压力中心后移，减少了升力损失。在大迎角爬升中，一旦收油门，KFm模型飞机只会转为“平飞”；要是再次给油门，它会再次爬升。在飞翼模型飞行时，有个动作叫“降落伞”，即让其先以60°大迎角飞行，然后切断动力，在副翼的有效控制下，KFm飞翼会缓缓飘落到脚下。
　　9. 采用KFm-3翼型的模型飞机更省油。由于空气中的涡流会与机翼表面产生摩擦，因此常规翼型机翼的所有表面都会有阻力，而KFm翼型机翼仅在翼型“台阶”前有阻力。此外，常规翼型机翼从前缘到25%-35%弦长处产生大部分升力，而KFm翼型从前缘到后缘不仅都可产生升力，翼型“台阶”后的附着涡流还能帮助提高升力。这就是KFm-3成为高翼载翼型的原因，RUSS 40遥控特技练习机就使用了该翼型。
　　10. 军用无人机或许应采用KFm翼型(转载于:wWw.Bjyld.com 月亮岛教育网: 【创新的例子】创新KFm 翼型大不同（1）)。虽然KFm翼型结构小巧且易制作，但其强度高、“空气穿透力”强、不易失速，使模型飞机具有很强的生存能力。由于重心范围大，因此采用KFm翼型的模型拥有更大的载重量。而数据显示，军用无人机不仅造价昂贵，而且战损率非常高――超过20%。如果采用KFm翼型，无人机不仅能在恶劣环境中平稳飞行，还能携带更多机载设备，如照相机、摄像机、武器等。
　　因为每种翼型的设计目标不同，所以常规翼型都有自己的优缺点。但通读爱好者的发帖，KFm翼型最令人惊奇的优点竟是：没有明显的缺点。换句话说，迄今为止，KFm翼型还没有表现出某种明显不如常规翼型的飞行性能。（未完待续）