著名航空科学家——惠特科姆

惠特科姆,美国著名空气动力学家,他的三大发明对于飞机速度实现跨音速和超音速做出巨大贡献。理查德·惠特科姆于1921年2月出生在美国的伊利诺斯州,1943年毕业于马萨诸塞州的伍斯特理工学院,随即应聘到美国兰利研究中心工作,1948年被提升为跨音速风洞试验室主任。

著名航空科学家——惠特科姆

惠特利姆具有敏锐的观察力,他善于利用风洞试验结果进行分析。通过对跨音速流动的反复观察,他认为圆柱形机身的设计在飞机飞行速度接近音速时是很不合理的。因为在机身与机翼的结合区,机身的截面积加上当地机翼的截面积后,就要比无机翼的机身截面积大,流过这段机身的气流在这个区域就会向外扩张,从而就会带来很大的跨音速飞行的阻力。惠特科姆提出的解决办法也很简单,只要在有机翼的机身段,把机身截面积按照当地机翼的截面面积大小向内扣去一部分,保持沿纵向机身加机翼的面积基本平滑一致。这样,整个机身变成了两头粗中间凹的“可口可乐”瓶的形状。风洞试验证明这种方法减阻效果十分明显。面积律的发现对飞机顺利突破音障起到了重要的作用,美国在1951年初设计了一架F-102“三角剑”战斗机。它是世界上第一种采用三角机翼的超音速截击机,但在设计时由于面积律还未被发现,所以在1953年首次试飞中,当飞机的速度接近音速时,由于阻力剧增、升力剧降,出现剧烈振动,飞机变得难以驾驶。

著名航空科学家——惠特科姆

惠特科姆的面积律研究报告公布后,设计人员马上对F-102进行了面积律修改,将机身改为“可口可乐”瓶的蜂腰形。改形后的F-102在1954年11月21日再次试飞,飞机在10000米高度上加速,迅速通过了音障,并达到了12倍音速,飞机既没有振动,也没有其他异常现象,从而该机成为世界上第一种成功应用“面积律”的超音速战斗机。接着,飞机设计人员在F-102基础上进行了更加“蜂腰”的修改,设计了F-106“三角标枪”。该机在1956年12月26日试飞中,在11000米高度上飞行速度达到了231倍音速。在1959年12月,一架F-106还创造了当时最大平飞速度的世界纪录,达到了每小时2454公里。1964年,惠特科姆开始考虑提高机翼效率。

著名航空科学家——惠特科姆

通过三年研究,他发现:机翼顶面越是平坦,上面的气流越是趋于平滑,飞机阻力减小。这种超临界翼型,可以进一步改善飞机的超音速性能,同时减少机翼的结构重量。20世纪70年代后半期后,超临界翼几乎被所有主要跨音速飞机设计所采用。1976年,他又提出翼梢小翼的概念,即在机翼的翼梢处装一个小翼片,这能够有效减小诱导阻力,从而减少燃油消耗。它被大型运输机所广泛采用。与爱迪生一样,惠特科姆也是一个工作起来不要命的人,经常不分昼夜地呆在实验室里,在最后的关键性试验阶段,干脆带一个帆布床,住在风洞里,还自己亲自动手制作模型,同行们戏称他为“高级钳工”。

著名航空科学家——惠特科姆

惠特科姆是一位创造性极强的空气动力学家,永无止境的探索热忱,使他终生都在追求新的目标。惠特科姆在“面积律”后又发现了“超临界机翼”,这一发现可以进一步改善飞机的超音速性能,同时又可减少机翼的结构重量;后来,他又创造了“翼梢小翼”,可以明显提高飞机的巡航效率和减少燃油消耗等。在空气动力领域里,对许多人感到一头雾水的问题,惠特科姆总是能用通俗而又严密的语言把其中的本质描述得十分清楚,有人说惠特科姆终生在和空气交谈,只有他能破解隐藏在空气中的秘密。后来,美国空气动力学家又在惠特科姆工作的基础上提出了超音速面积律,“可口可乐”瓶状机身迅速被各国飞机设计人员所采用。我国的歼—8战斗机和轰—6轰炸机都采用了这种蜂腰形的机身。

以后,随着一系列与超音速飞行有关的新技术的飞速发展,超音速军用飞机也如同插上了超音速的翅膀,飞速地得到了发展。1980年2月29日,惠特科姆从美国航空航天局退休。

(AOPA云:陈秋迪)

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