創(chuàng)新KFm 翼型大不同（1）

陳康生

“KFm”是“Kleine-Fogleman”的縮寫，指近幾年在世界范圍內(nèi)推廣和試驗(yàn)的一種創(chuàng)新飛機(jī)翼型。該翼型由理查·克萊恩和佛洛伊德·福格勒門共同設(shè)計(jì)，取得美國兩個(gè)發(fā)明專利。

KFm翼型起源

KFm翼型源自理查·克萊恩對(duì)紙飛機(jī)的研究。他制作的紙飛機(jī)曾連續(xù)飛行了401英尺4英寸（125.1米）。其原理是疊紙形成的臺(tái)階形截面，使紙飛機(jī)擁有了良好的飛行性能。由此，理查·克萊恩和佛洛伊德·福格勒門設(shè)計(jì)了一款類似的臺(tái)階形翼型，即KFm翼型。

簡單來說，如果在翼型約50%弦長處設(shè)置“臺(tái)階”，那么流經(jīng)該處的氣流會(huì)在其后形成旋轉(zhuǎn)渦流，并在稍遠(yuǎn)處仍保持層流狀態(tài)。這樣一來，采用了KFm翼型機(jī)翼的實(shí)際效果，變成了氣流始終以層流狀態(tài)流經(jīng)常規(guī)翼型機(jī)翼，且不會(huì)與之表面分離。也就是說，整個(gè)KFm翼型，從前緣到后緣基本都能增升減阻，因此采用這種翼型機(jī)翼的升阻比非常高。

KFm翼型家族

到目前為止，KFm翼型家族共有12名“成員”，分別是KFm-1、KFm-2、KFm-3、KFm-4、KFm-5A、KFm-5B、KFm-6、KFm-7、KFm-8、KFm-9、KFm-10、KFm-11。它們的形狀雖然各異，導(dǎo)致其適用的模型范圍不一，但共同點(diǎn)是都呈臺(tái)階形。下面認(rèn)識(shí)一下KFm翼型的族譜。

作為一項(xiàng)新事物，KFm翼型的飛行性能究竟好不好，全靠使用者不斷地試驗(yàn)。這幾年全世界用過KFm翼型的模型愛好者紛紛在RC Groups論壇發(fā)帖，講述自己在使用KFm翼型時(shí)的發(fā)現(xiàn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。下面是模型界對(duì)KFm翼型飛行性能的正面評(píng)價(jià)。

1.?KFm翼型適用的飛行速度范圍很大，不管模型飛機(jī)的飛行速度快還是慢，都可使用該翼型。

2.?常規(guī)翼型的設(shè)計(jì)理念是升力越大、模型飛機(jī)的載重量越大，但相應(yīng)地會(huì)犧牲一些飛行速度。這意味著采用厚翼型機(jī)翼的模型載重量更大，采用薄翼型機(jī)翼的模型飛行速度更快，而采用KFm翼型機(jī)翼的模型能兩者兼顧。

3.?KFm翼型的重心范圍更大。常規(guī)翼型的重心位置一般在33%弦長處，KFm翼型則最大可后移至40%弦長處。根據(jù)相關(guān)理論，模型飛機(jī)的重心越靠后，其載重量越大。此外，采用KFm翼型的模型飛機(jī)，在全機(jī)重心移動(dòng)時(shí)仍能保持較好的操縱性。

4.?采用了KFm翼型的模型飛機(jī)，其操縱性能非常棒。相比常規(guī)翼型模型，KFm翼型模型飛機(jī)的舵面有效舵角范圍大，甚至可能超過60°。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)在模型飛機(jī)做大迎角機(jī)動(dòng)或“快滾”動(dòng)作、副翼和方向舵均滿舵時(shí)，表現(xiàn)尤為顯著。

5.?采用飛翼布局的模型，通常在飛行中機(jī)翼會(huì)有一些扭曲（后緣向上翹）。這種扭曲會(huì)引起阻力，最后副翼不得不稍微向上翹，以便讓機(jī)頭抬起。而且，這個(gè)阻力會(huì)導(dǎo)致飛翼飛行不穩(wěn)定且易失速。如果在一架飛翼模型上使用KFm翼型，機(jī)翼后緣將不再扭曲，相應(yīng)的阻力也不會(huì)產(chǎn)生。這樣飛翼會(huì)成為一個(gè)非常穩(wěn)定的飛行平臺(tái)，既不需要靠水平尾翼和方向舵來控制飛行，也不需要靠上反角來保持飛行穩(wěn)定性。

6.?KFm翼型有極佳的“空氣穿透力”，大風(fēng)對(duì)它的影響很小。盡管有人說在大風(fēng)環(huán)境中沒法操縱模型飛機(jī)，但是采用了KFm翼型的模型卻能在非常紊亂的氣流中平穩(wěn)飛行，就像火車在鐵軌上行走一樣。

7.?采用KFm翼型的模型飛機(jī)，即使起飛重量增加也不影響其操縱性。舉例來說，為了在風(fēng)速22英里/小時(shí)（35.4公里/小時(shí)）的場地飛行，一架KFm模型滑翔機(jī)的起飛重量雖然增加了一倍，但仍然飛得很好。

8.?在大迎角機(jī)動(dòng)時(shí)，KFm翼型模型飛機(jī)的失速性能極佳，原因是該翼型通過將重心和壓力中心后移，減少了升力損失。在大迎角爬升中，一旦收油門，KFm模型飛機(jī)只會(huì)轉(zhuǎn)為“平飛”；要是再次給油門，它會(huì)再次爬升。在飛翼模型飛行時(shí)，有個(gè)動(dòng)作叫“降落傘”，即讓其先以60°大迎角飛行，然后切斷動(dòng)力，在副翼的有效控制下，KFm飛翼會(huì)緩緩飄落到腳下。

9. 采用KFm-3翼型的模型飛機(jī)更省油。由于空氣中的渦流會(huì)與機(jī)翼表面產(chǎn)生摩擦，因此常規(guī)翼型機(jī)翼的所有表面都會(huì)有阻力，而KFm翼型機(jī)翼僅在翼型“臺(tái)階”前有阻力。此外，常規(guī)翼型機(jī)翼從前緣到25%-35%弦長處產(chǎn)生大部分升力，而KFm翼型從前緣到后緣不僅都可產(chǎn)生升力，翼型“臺(tái)階”后的附著渦流還能幫助提高升力。這就是KFm-3成為高翼載翼型的原因，RUSS 40遙控特技練習(xí)機(jī)就使用了該翼型。

10. 軍用無人機(jī)或許應(yīng)采用KFm翼型。雖然KFm翼型結(jié)構(gòu)小巧且易制作，但其強(qiáng)度高、“空氣穿透力”強(qiáng)、不易失速，使模型飛機(jī)具有很強(qiáng)的生存能力。由于重心范圍大，因此采用KFm翼型的模型擁有更大的載重量。而數(shù)據(jù)顯示，軍用無人機(jī)不僅造價(jià)昂貴，而且戰(zhàn)損率非常高——超過20%。如果采用KFm翼型，無人機(jī)不僅能在惡劣環(huán)境中平穩(wěn)飛行，還能攜帶更多機(jī)載設(shè)備，如照相機(jī)、攝像機(jī)、武器等。

因?yàn)槊糠N翼型的設(shè)計(jì)目標(biāo)不同，所以常規(guī)翼型都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。但通讀愛好者的發(fā)帖，KFm翼型最令人驚奇的優(yōu)點(diǎn)竟是：沒有明顯的缺點(diǎn)。換句話說，迄今為止，KFm翼型還沒有表現(xiàn)出某種明顯不如常規(guī)翼型的飛行性能。（未完待續(xù)）