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少年组限时载运飞机设计系列(二十八):方

【口径修正注】 之前的气动测试与推重比讨论中,我把"任务巡航"按 11m/s、把"空载返程"按 13m/s 做了配平校核和能量估算——这与网站系列二十《飞行航线轨迹与时间分配》里的真实规则不符。真实规则是:装货/起降点在 80m 跑道正中、巡航高度 5m、两端 ±40m 做空中 180° 折返、满载出段与空舱回段都以 1.2 倍失速 的任务速度巡航。本文按方舟90 新口径(满载 4.5kg、90 块 EVA、失速 7.61m/s)重新仿真。

一、真实规则:航线是"正中装货、两端空中折返"的穿梭流水线(已按系列三十五 news-108 正确轨迹修订)

系列二十把场地定义为:起降区 ≥80m×10m,装货/起降点居中(距两端各 40m)。飞机在正中满载装货、起飞,飞向一端(+40m)空中 180° 折返,穿过正中继向另一端(−40m)空中折返,飞回正中着陆卸货,再装货。核心约束(本篇剖面已按系列三十五 news-108 正确轨迹更新):

  • 航线为 0→+40→−40→0 穿梭,两端(±40m)做空中 180° 折返,不落地;起降只在正中发生;
  • 巡航高度固定 5m
  • 任务巡航速度取 1.2×失速(旧方案 8.0m/s 对应失速 6.7m/s);
  • 一个循环 73.9 秒(空中 23.9 + 地面 50)、三循环 221.8 秒(3 分 42 秒),地面操作占 68%。
比赛场地与飞行航线

图1:蓝色虚线为满载出段,绿色虚线为空舱回段。

二、方舟90 的新速度参数

旧方案(news-93)使用 5.15kg 满载、100 块、失速 6.7m/s;方舟90 已演进为 4.5kg 满载、90 块、翼载荷 5.4kg/m²,按 LLT 三维失速速度为 7.61m/s。由此得到:

参数旧方案(5.15kg)方舟90(4.5kg)
失速速度6.7m/s7.61m/s
任务巡航速度8.0m/s9.13m/s
离地速度8.4m/s8.37m/s
接地速度7.0m/s7.99m/s

可见方舟90 比旧方案飞得更快,任务巡航速度从 8.0m/s 提升到 9.1m/s。这带来两个影响:巡航时间略短,但着陆/接地速度更高,对着陆精度提出更高要求。

三、单趟时间分解

按仿真积分结果,方舟90 单趟各阶段时间如下(与旧方案 90 秒规划对比):

阶段时间状态
装货(正中)12.0s地面
起飞(滑跑+爬升+加速)8.0s满载
出段巡航 0→+40m4.2s满载
空中180°转弯①@+40m3.1s满载
巡航 +40→−40m8.8s满载
空中180°转弯②@−40m3.1s满载
回段巡航 −40→04.7s满载
着陆滑跑(正中)10.0s满载
卸货(正中)20.0s地面
装货·下一循环(正中)12.0s地面
单循环合计73.9s
单趟速度-时间曲线

图2:单趟速度曲线合计 79 秒(比 90 秒规划快 11 秒)。红色带状为地面阶段。满载爬升只需 45% 油门即可维持 8° 爬升角——说明 0.6 推重比远超任务巡航所需,主要价值是安全冗余(单发失效、抗风)。

四、三趟时间总账

项目数值
三趟任务时间(无延误)221.8s = 3 分 42 秒
6 分钟限额余量138.2s = 2 分 18 秒(38.4%)
硬底线(4分30秒)规划值 221.8s 早于 270s 硬底线
三趟飞行甘特图

图3:三循环合计 3 分 42 秒,6 分钟余量 138 秒(注:甘特图示意基于旧端点模型,以正文数据为准)。真正卡时间的不是飞行,而是地面操作——装货/卸货/起降均在正中,两端只做空中折返,地面占总时间 68%。这与旧方案结论一致:限时载运比的是"装卸速度",不是飞机能飞多快。

五、对训练的实际意义

  • 任务巡航速度是 9.1m/s,不是 8.0m/s,也不是 11m/s。飞手要在这个速度下练稳定平飞和进场;
  • 接地速度 8.0m/s 比旧方案 7.0m/s 高,10m 宽跑道的横向余量变小,着陆训练权重上升;
  • 空舱回段 仍需以 9.1m/s 巡航,油门极低(约 23%),飞手容易"飞过头",要练空载低速轻杆感;
  • 地面 50 秒/循环是硬约束,装货和卸货(散装倒仓)必须动作标准化。

六、下一篇:能量账

时间账显示飞行耗时很短、推重比冗余很大。下一篇将按同一剖面计算每阶段功率与电池消耗,回答:200g 的 3S 电池够不够用?能不能减重换更小电池?

仿真方法:分段物理积分(滑跑/爬升/巡航/下降/着陆)|机翼数据来自系列二十五 LLT 三维分析,失速 7.61m/s、展向效率 0.957|推力模型为双发静推力 26.5N 随速度线性衰减近似|报告日期:2026-08-22

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