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出品：科普中國
作者：王明志
策劃：武玥彤
監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部
網(wǎng)友提問：直升機和固定翼飛機飛到相同的高度，哪個需要的能量少？
專家解答：
比較兩種飛行器的飛行性能是很常見的方法。但由于直升機和固定翼飛機分屬于兩類特性完全不同的飛行器，在飛行性能分析上一般不對兩者進行比較，不過仍然可以用能量法對兩類飛行器的上升性能進行分析。
美國著名戰(zhàn)斗機飛行員博伊德提出能量機動性以及單位重量剩余推力的概念。根據(jù)牛頓定律，飛行器在一定高度上以一定速度飛行時的總能量是其動能和勢能之和，如下式：
對上式做變換，可得如下形式：
公式左邊稱為飛行器的能量高度，從這個公式中可以找到本問題的答案。能量高度的力學(xué)含義是飛行器單位重量所具有的能量，公式右側(cè)兩部分分別代表了飛行器的動力高度和水平高度。飛行器能量高度的力學(xué)意義是：飛行器在上升高度的過程中，如果發(fā)動機的推力等于飛行器的氣動阻力，那么隨飛行高度的增加，飛行器的動能將轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽?；而當飛行器在上升到某個高度時，飛行速度減小到零，此時的飛行高度就等于能量高度。建立能量高度的概念有很重要的飛行力學(xué)意義，有助于研究比較動能變化時，飛行器的最短上升時間和以速度換取高度的動升限性能。利用博伊德的單位重量剩余推力概念，也能很方便地研究飛行器的上升性能、加速性能和轉(zhuǎn)彎機動性能。
度量直升機上升性能的指標主要有上升率、最大上升率、上升速度、最優(yōu)上升速度、上升時間和動升限。對于直升機而言，在重量一定的情況下，上升角的大小與直升機剩余功率成正比，與水平分速度成反比；上升率也與直升機的剩余功率成正比，與直升機的重量成反比。
王明志，1980年6月加入空軍，1991年獲軍事學(xué)碩士學(xué)位，2000年獲軍事學(xué)博士學(xué)位。曾任航空兵部隊作訓(xùn)參謀、副團長、教研室副主任、主任。先后在《外國軍事學(xué)術(shù)》、《空軍軍事學(xué)術(shù)》、《外國空軍軍事學(xué)術(shù)》、《中國空軍》、《航空雜志》等發(fā)表論文、譯文30余篇；1996年以來為《世界軍事年鑒》“航空武器裝備”類目撰稿人；擔任3本教材的主編、副主編；獲軍隊科技進步三等獎1項，空軍軍事理論研究成果一等獎1項，二等獎和三等獎多項。
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