《起风了》技术细节探讨

1 Tricyclevs Tailgear

    影片的一开始，掘越二郎在梦中和意大利著名飞机设计师卡普罗尼相会所见到的飞机——CaproniCa.3——是一战时期意大利陆军使用的重型轰炸机。
    暂且不提意大利军队在一战二战中的卖萌表现，意大利的飞机工业的确在当时走在了世界的前列，时至今日意大利出产的PiaggioP180 Avanti还是我最最喜欢的一个飞机设计，被称为飞机中的法拉利。Ca.3轰炸机有个和许多同时代飞机不同的特点就是它采用了tricycle的起落架设计，也就是我们常说的前三点式起落架。在同时代甚至是CaproniCa系列的初期，设计师们都不约而同的使用了Tailgear也就是后三点式的设计，这类设计的好处就是在于其能够在恶劣的场地条件下起飞，比如草地和泥土地，同时tailgear的设计也比其他各类起落架设计有着重量轻的优点。在当时场地条件和发动机功率的限制下，绝大多数飞机都采用了这种设计。同时可以注意到，在飞机滑跑的时候，tailgear的飞机就已经有了一定的迎角，这对于起飞时候获得更大的CL具有很好的优势。但是tailgear也有三大缺点使得其慢慢在航空发展史中淡出舞台，特别是在人类迎来喷气式时代之后，tailgear也就基本不再被使用了。第一大缺点就是极其容易groundloop。Groundloop通常是指地转，就是飞机在地面失去控制而产生的旋转，后三点在这方面就有很大的优势（见下图来自Roskam的《AIRPLANEDESIGN》）。

    第二大缺点就是tailgear在taxi的过程中下视视野非常差，这个基本是打娘胎里就有的毛病，基本无法克服。第三大缺点就是taxiing过程中的转向显得动力不足。

    当然也不是说tricycle就一定比tailgear在各方面都有优势。Tricycle起落架的重量一般都比较大，同时因为单独的前轮相比较tailgear的两个前轮来说需要吸收更多的着陆能量和机身重量，前轮的结构设计和材料要求就更高，成本也就增加。当然，tricycle的优点也是很明显的，下视视野好，不容易groundloop，同时起飞的难度也小。

2 Fixedvs Retractable Gear

    在影片中的七试舰战为了达到海军要求的速度在起落架前安装了很笨重的导流板

    众所周知，固定的起落架在飞机平飞过程中会产生极大的阻力，在如今飞机的设计中，如果设计cruisespeed超过150Knots（277km/h），那么就会极力推荐使用可回收的起落架也就是retractablelanding gear。飞机的阻力和速度的平方成正比，也就是说在阻力系数一定的情况下，阻力的大小将随着速度的增加而成几何次方增加。这个时候就要减小任何可能产生阻力的部件，当然起落架首当其冲。不妨来看一下一组数据，是一架经典飞机DC9的dragpolar

    Take-off,gear up: CD=0.0387+0.0398CL2

    Take-off,gear down: CD=0.0557+0.0398CL2

    很明显起落架的放下导致了0.017的阻力系数增加。考虑到飞机的起飞速度（约200km/h）和wetarea(97.5平方米)，单单起落架在起飞过程中就产生了3300N的阻力，可想而知在速度更大的时候阻力将会有多大。

    考虑到机械的复杂性和retractablegear所带来的额外重量，掘越二郎在七式舰战上采用了type4的前三点式起落架分布配合全挡板的设计，这个导流板的优点在于极大的减小了阻力，根据Roskam提供的数据显示，无导流板的情况下type4的阻力系数是0.52（这里的数据根据的是起落架的wetarea 而不是飞机的wetarea）,而安装了全挡板的情况下，阻力系数下降到了0.34，将近35%的阻力减小。但是这样的导流板也增加了整个飞机的重量，设计师需要在其中平衡决定。

    影片中有一段掘越二郎和工友们开研讨会的情节，其中讲到了将在新的飞机中使用retractablegear……【全文点击】