空氣動力學是否和美觀成正相關關係?為什麼?

正如把F1歷代車輛放在一起 外行能分類得出近代和更久之前的車嗎?


空氣動力學和美觀沒有題目敘述的正相關關係。嚴格符合空氣動力學的機體或車身雖然有規整感,卻不一定美觀。題目里提到F1,這裡就先講講F1的情況。

現在的F1規則禁止地面效應設計和可動空氣動力學部件、要求底盤下方平坦,在空氣動力學上是有退步的,這是為了控制速度、保護車手。規則還為了保護車手和觀眾而禁止了X翼等在空氣動力學上很有用的導流翼片,為了限制速度而改變輪胎規定,為了想當然的「節約成本」禁止渦輪增壓發動機,等等。若說靠外觀讓外行人給F1賽車排列時代,很多70-90年代的車會被他們當做最新科技的產物。

而且,外行人是不太可能從空氣動力學上分析車的設計的。如果找個懂空氣動力學但不懂F1的人,在他看來這個地面效應車的空氣動力學應該不錯:

但這台路特斯78是1977年的。

或者,如果他能從所有方向觀察,他可能會覺得這個帶真空風扇的傢伙不錯:

BT46B,只在1978年用了一次就被禁止了,但那一次贏得很瘋狂。

實際上外行人一般是無法理解這風扇的。


二戰後英國的戰鬥機的外形設計一路跑偏了幾十年:

就連轟炸機也是:

預警機也是:

感謝提醒,補充幾個大英帝國的奇葩製造:

下圖著名的「海上雌狐」

下圖著名的獃頭鵝運輸機:

下圖TSR轟炸機:

這幾年美國實在看不下去了:要不,那啥,小英啊,我把我的飛機借你用用,你自己那些就別拿出來現了好嗎?我有點噁心。

於是,英國有了F-35。

當然,論奇葩,英國人比義大利人還差幾條街。義大利的飛機萌萌嗒:


這個問題讓我又想起了這個貨——

英國電氣公司的閃電戰鬥機。雖然長得實在是丑了點,可以說是二代機之恥了。然而很少有人知道它卻是世界上第一架能夠做到超音速巡航的飛機,不開加力的情況下能飛到1.1馬赫,絕無僅有的縱列雙發布局和截根三角翼的設計理念十分獨到,可以說在早期二代機中算是比較優秀的——但是除了英國人自己,沒人覺得它的氣動外形好看。


朋友,你見過蒼蠅嗎?


這事兒吧,只要是設計飛機的人都會看過無數飛機設計的案例,特別是對每種設計的優缺點很有概念,說簡單了比如平直翼的低速性能好(螺旋槳飛機最好看的都有纖長的機翼,比如ta152,或者誘導阻力小的優雅橢圓翼),後掠翼跨音速性能好,比如p63的發動機後置一看就震動大,比如上單翼運輸機顯然對野外機場兼容性好(上單翼的軍用運輸機雄壯有力,下單翼的運輸機就很奇怪,相反,下單翼的客機輕盈優雅,上單翼的客機就獃頭獃腦了)。。比如f104的薄機翼容易失速,mig21看起來就很不牢靠,三角翼飛機降落得大攻角抬頭。比如某些飛翼一看就配平阻力大等等等等

雖然我只是設計設計一米兩米的小無人機,但這個概念形成了,你看一個飛機美不美,實際上是在和無數先賢的無數成功失敗案例做對比。一個美的飛機,意味著性能均衡,符合你的設計指標,配平結構強度都沒有太大的問題。。。自然就好飛。這一點在螺旋槳飛機上體現的更徹底些。

當然螺旋槳時代反例也不少,比如美國海航奶瓶三兄弟,其外表比優雅帥氣的p51d差了十個bf109....但性能卻不差,力大磚飛是堪不破的道理

噴氣機時代不少巨丑的飛機也十分成功,不僅力大磚飛,有了電傳系統以後飛機的氣動安定性也可以去見鬼了,f117這種電子工程師設計的飛機,b2連垂尾都沒有也飛上天。。。所以這話就不絕對了。

但--儘管是噴氣機時代,一般外觀難看的飛機不一定性能指標差(力大磚飛),但,外觀好看的飛機氣動一般都比較好比如su27。。。這大約還是上面我說的原因吧


你覺得好看的時候,你看到的其實只是美觀,並不是什麼空氣動力學。


沒有啊,我覺得賓士家的G500大鐵殼子就很好看,這一點都不符合空氣動力學,只是平直的設計生產成本低,方便裝配。


09賽季和08賽季F1賽車對比,依次是法拉利、邁凱倫、寶馬。

哪一個賽季空氣動力學更發達一目了然。


其實是這樣的。。。

圖128:長成這樣,飛到天上卵用都沒有,誰怕我。

XB70:我長這麼美,我會怕你?

MIG25:所以要怕長得好看的。。。比如我。

SR71:長得更好看的明顯就有略勝一籌。

MIG31:顯然能對付好看的飛機的,也是好看的飛機,我長的好看,我是地球最強截擊機。

F15:我這麼美,一定是地球第一!

SU27:你剛說了個啥?我沒聽清,你敢再說一遍么。

IDF:我這麼洋氣兒,因為我有個洋爹,我一定是中國第一!

殲10:再裝逼屎給你打出來信不信!

F22:樓上都弱爆了,我覺得我是世界第一了。。。美的太孤獨了。

YF23:你也配叫漂亮?你能上位那是黑幕啊!這裡面指定有黑幕!

殲20:醒醒吧,21世紀了都。。。

論顏值和戰鬥力的正相關。。。

其實世界航空界,一直是選美大賽啊!

看大家反響這麼熱烈,贈送兩個罕見的戰機照片,你們以為圖128那叫丑?蘇聯的設計師告訴你,too

young,too naive:

丑什麼的,蘇聯人表示,一點教訓而已,醜小鴨白天鵝儂曉得伐?

大白鵝儂曉得伐?

應評論區要求,補一個蘇維埃的餘暉蘇47。。。

下面是評論區心中幾大美:

F111

F16

F117

B2

但是對我來說

這才是最美的轟炸機!


這個情況,在飛行器上表現的可能會更明顯一些。

達索的設計師說,好的飛機一定是好看的飛機,我覺得有道理。

比如達索的陣風:

第一次看的時候,我覺得很有說服力啊,因為當時我們的飛機是這樣的:

以及這樣的:

特別是看到F22後,我對此更是深信不疑:

後來,我們有了這個:

以及發展出這個:

突然又冒出這個:

和這個:

真的是太有說服力了有沒有?現在我開始喜歡這個:

我想,我們應該快看到這個了:


空氣動力學和美觀成正比

這個還真不是……

上圖是Fastech 360的兩種車頭,顯然第一種車頭更美觀,但是實際上符合空氣動力學,或者說,符合「JR East對空氣動力學的要求」的,是第二種車頭。

另外還有一個例子

車頭部分看起來還算美觀吧……

並不,第一節車廂比後面的車廂都要明顯矮一截……

細節放大後是這樣:

本強迫症每次看到N700的照片都會被這個逼死

然後這個也符合神他媽的空氣動力學╮(╯▽╰)╭


至少在飛行器上,雖然沒有嚴格的正相關關係,但是還是有一定的表現的。

很多答主舉了其他軍機的例子,有的好看有的難看,但是其實都忽略了一個比較核心的問題,即這些飛機並不一定是依照氣動性能為唯一指標進行設計的,有的需要考慮隱身,視野,垂起等等。

因此,要想了解是否符合空氣動力學和是否美觀之間的關係,我們就要找到並且品味航空史上那些,專門為了一些「純粹的」氣動指標去設計的飛機。

No.1 "Sliver Bullet"——休斯H-1競速機

1930年代,對於Howard Hughes來說,是一個風雲激蕩的年代。

1930年,休斯的電影大作《地獄天使》上映,在美國引起了巨大的轟動,在片中,休斯為了拍出齊柏林飛艇爆炸的畫面,就真的買了一艘齊柏林飛艇。這部電影對未來八十餘年的空戰電影產生了巨大的影響。

在電影取得了重大成功後,休斯把他的注意力轉向了打破飛行記錄上。

1932年,休斯飛機公司成立。這是一家傳奇的公司,從巨大的H-4「雲杉鵝」水上飛機,到襯墊式胸罩,再到世界上最早的同步軌道衛星、AIM-120中距彈、「阿帕奇」武裝直升機,全部出自這一家公司之手。在上世紀80年代時,世界上80%的通信衛星都是休斯公司生產的。

而休斯公司傳奇的起點,就是我們今天要說的——「H-1」型競速機。

1935年9月13日,霍華德·休斯駕駛休斯H-1創造了567.12公里/小時的飛行速度紀錄。

1937 年 1 月他駕駛改裝後的 H-1競賽機創造了 7 小時 28 分 25 秒的橫穿美國大陸的速度紀錄(從伯班克到紐瓦克)。

作為一款成功的競速機,這架飛機顯然也是一架完美的選美機。為了競速,H-1的表面蒙皮採用了30年代難以置信的光滑曲面,下單翼上反、小展弦比機翼、橢圓翼尖減阻,首次採用了環形發動機導流罩技術和平頭鉚釘技術,如果仔細觀察,發現在那個距離「面積率」出現還有20年的時代,H-1竟然有暗暗相合之感,令人難以置信。為了減重,H-1甚至沒有上漆,銀白色的金屬原色在陽光下熠熠生輝,彷彿在告訴世人,飛行員不僅可以在戰場上鏖戰,和平的年代也同樣可以是榮耀的年代!因為沒有什麼比飛行器更能滿足人類對於更高更快更強的強烈渴望!

即使到今天,休斯和他的H-1也依舊影響著世界。2004年的好萊塢大作《飛行家》的海報上,休斯頭像正下方的飛機正是H-1飛機。

No.2 「北冥有魚,其名為鯤」——蘇霍伊 ANT-25飛機

時間稍稍退回20年代,大洋的另一邊,在鮑曼莫斯科國立技術大學,一位博士剛剛完成了論文答辯。他的老師就是大名鼎鼎的蘇聯航空泰斗安德烈·圖波列夫。圖波列夫也許不會知道,自己眼前這位年輕的工程師,會在聲名上遠遠地超越自己,流芳百世。

他就是——帕維爾·奧西波維奇·蘇霍伊。

畢業於鮑曼莫斯科國立技術大學的30歲的蘇霍伊意氣風發,在茹科夫斯基空氣動力學研究院工作不久後,就調入以他的恩師命名的圖波列夫設計局,最終達到了副總設計師的高度。

在圖波列夫設計局工作的這段時間,蘇霍伊設計了ANT-25試驗機。ANT的含義是「Андрей Туполев」,俄文簡寫為「AHT-」,即安德烈·圖波列夫的簡寫。與後來的「Tu-」(俄文為「Ty-」)開頭的飛機不同,早期圖波列夫設計局的飛機都是以"ANT-"開頭。

這些ANT系列飛機中當然不乏失敗品,比如底下這款裝了8個發動機的大型轟炸機兼客機(聽到這個定位就感覺哪裡不對了喂!)「ANT-20」。

當然,蘇霍伊設計的ANT-25是非常成功的,不然我們也不會拿出來講。

該機長13.41米,翼展達到了驚人的34米,機翼面積為87.12平方米

ANT-25設計的關鍵在於機翼。充滿自信的蘇霍伊為了追求極致的空氣動力學效率,把該機的展弦比定為了13.04。這麼大的展弦比非常有利於改善飛機的升阻特性。但是,這個設計給結構工程師帶來了巨大的挑戰。該機經過很多實驗才終於解決了機翼顫振的問題。

巨大的展弦比使得飛機可以飛得很遠,而蘇霍伊的另一個訣竅就是把機翼設計成了一個整體油箱。蘇霍伊知道,僅僅氣動效率高是不夠的,能多帶燃油才是王道。他設計的ANT-25技術驗證機,空重3.701噸,加滿油,帶上3名機組人員後,總重接近8噸

在起飛時,燃油重量佔全機重量的比達到了52%

也就是說,該機裝載的燃油比飛機的空重還要重。要知道,這可是上世紀30年代初期,這時候可沒有什麼高性能複合材料,也沒有全機總體優化軟體。

這架飛機設計出來的使命就是:穿越北極,打破人類航程紀錄。

1936年,由蘇聯傳奇試飛員契卡洛夫擔任機長,航空儀錶飛行專家拜杜科夫擔任副駕駛、導航專家別里亞科夫擔任領航員。湊齊了「勇士」和「神器」,ANT-25開始了她的第一次遠程飛行。

不過,這一次,三人並沒有穿越北極,而是試驗了另一條航線。

1936年7月20日,三人坐上ANT-25飛機從莫斯科出發,飛經法蘭士約瑟夫地群島、北地群島、堪察加彼得巴甫洛夫斯克和哈巴羅夫斯克,經歷56小時,飛越了9374公里後,在濃霧中降落在烏德島岸邊。

在這個小島上著陸後,三個人就地取材,砍樹劈木,硬是建好了一條木製跑道。然後,飛機在這條跑道上起飛,幾經輾轉,最後飛回了莫斯科。

這次飛行,充分驗證了ANT-25的遠距離飛行性能。為了紀念這次飛行的圓滿成功,表彰三位勇者的壯舉,ANT-25著陸的烏德島改名為契卡洛夫島,旁邊的另一個小島則改名為拜杜科夫島。

三人組的這次模擬飛行受到了蘇聯的高度重視。他們平安返航後,斯大林親自迎接了他們。上圖為斯大林與奇卡洛夫握手的瞬間。

1937年6月28日,三人組準備妥當。ANT-25加滿燃油,機頭部位的一台米庫林M-34發動機轟鳴著。

向著北極,向著美國,出發!

在經過了60多小時的飛行,經歷了機翼結冰、暴風雨、高空缺氧、散熱器故障之後,ANT-25終於來到了波特蘭市的上空。關於這其中的故事,歡迎移步微信公眾號「小火箭」,搜索「連續飛行63小時!蘇聯飛機飛越北極到達美國的傳奇」了解詳情。

最終,三人組選擇在波特蘭市的皮爾遜機場降落。

溫哥華皮爾遜機場的一個小夥子剛巧拍攝到了奇卡洛夫打開ANT-25飛機駕駛艙蓋瞬間的場景。攝於1937年6月20日。

63小時的不間斷飛行,8811公里的航程,三人組完成了飛越北極的壯舉。雖然因途中遇到風暴,改變預定航線導致燃油不足而未能飛出1萬公里以上的航程。但是,飛越北極本身已經很了不得了。三人組飛越北極的壯舉留下的小小遺憾(沒能創造新的世界紀錄)很快就被他們的蘇聯同行駕駛的另一架ANT-25飛機彌補了。

就在1937年6月20日,三人組著陸在皮爾遜機場之後不到一個月,在1937年7月12日,米克哈爾·格羅莫夫、尤馬舍夫、丹伊林三人組完成了從莫斯科起飛穿越北極直飛美國加利福尼亞州聖哈辛托市的不間斷飛行。兩地距離10148.51公里,這使得蘇聯在1937年7月14日終於贏得了飛行距離的世界紀錄。

時至今日,美俄兩國對於三勇士的紀念活動仍在繼續。

這是攝於2014年的皮爾遜機場的紀念三勇士飛越北極的活動。

這架伊爾-96-300客機被命名為瓦列里·奇卡洛夫號。伊爾-96可用於執飛從莫斯科直飛美國西海岸的北極航線。

作為人類歷史上第一架成功穿越北極的飛機,同時也是創造了人類航程紀錄的飛機,毫無疑問ANT-25的外表也非常出眾。協調的機身,寬厚圓潤的機翼,半埋的起落架,紅白藍的主角配色,無不是30年代的航空傑作。

1939年,也就是三人組駕駛蘇霍伊設計的ANT-25飛機飛越北極2年後,44歲的蘇霍伊創建了以自己的名字命名的蘇霍伊設計局。在此後,他擔任總設計師一職達33年之久,共主持設計了50多種飛機。人們常常讚歎於蘇-27家族的優雅曲線,又有誰知道,蘇霍伊系列優雅血統的老祖宗ANT-25的傳奇呢?


本人是學生黨,更新時間有限,有50個贊就更新 No.3「離弦之箭」——北美X-15驗證機(實際上要是不到也是可能更新的嘿嘿嘿~)。


這個不懂,但是我覺得不一定,空氣動力學在一定程度上是確定的,而人的審美會變。所以可能有一定相關性,但是不能說成正比


你覺得哪個氣動條件好一點?哪個美一點?


這個只要舉反例就行了,反例的話很簡單,較早的凱迪拉克車尾燈上的大尾鰭


不只是相關,而是有直接聯繫的。在美學理論中,功能美 也是其一。


這個還真不一定。

空氣動力學的精髓是避短,而不是揚長。總造型無論多牛逼,一個小細節分分鐘毀了你。

GTR的設計並不好看(你現在覺得好看是因為性能加成,都應了那句「諜照都說丑,發售搶成狗」),但是它採用的KAMM-back技術恰恰是非常流線的。CD0.25-0.26(空氣動力性在市場上屬於第一梯隊)。

相反AMG GT帥吧?風阻係數高一大截。CD0.3+ (還不如S級大奔)。

[待續]


原來那堆像蛋一樣的。。。


說到空氣動力學就得談談流線型風格,這是美國20世紀30年代流行的一種式樣設計運動,最先從交通工具外形設計開始,波及幾乎所有的產品都以圓滑流暢的流線體為主要形式,形成了以流線型風格為主要的工業設計特徵。

流線型本是空氣動力學的一個術語,旨在高速運動時具有降低風阻的特點的圓滑流暢的形狀,由於他的形式會使人聯想到速度感和機器的活力感,便成為一種現代精神的象徵,而受到美國設計師的青睞。

而美國設計師歷來追尋 形式服從於市場 因此流線型風格在美國商業輸出下變成了一種式樣設計,導致純粹的形式主義。而消費者往往不知設計形式下的科學技術緣由,容易被商業誤導。(具體可參考美國6 70年代汽車設計,巨大的魚鰭),而實際上從技術角度來看設計樣式許多產品都是不合格的。

因此,空氣動力學與美觀並不是有直接關聯,中間夾著一個設計學。


作為外行來說說我的見解。

(以下比較被認為不合適,可直接跳過,詳見評論區)如果越符合空氣動力學,就越好看的話。那我想一根針的風阻不是最小的嗎?那你把這根針放大成一架戰鬥機的大小,也就是一枚導彈,你覺得導彈好看還是戰鬥機好看?

(圖片來自網路)

不知道大家怎麼看,我是會把票投給戰鬥機的。

我們之所以覺得載具的外形越符合空氣動力學,越具美感,並不是因為空氣動力學帶來了美,而是因為載具固有的形狀在與空氣搏鬥中產生了視覺張力

載具存在的前提是它的功能:車需要在地上跑,飛機需要在天上飛……這些功能使得它們必須有特定的外形和部件。如果我們一味滿足這些功能的話,載具的體型就會膨脹:一輛F1會膨脹成麵包車,甚至貨車,來滿足它搭載的功能。

但對於需要快速移動的載具,隨著速度的加快,空氣阻力變得不容忽視了。

有趣的地方就在於:要降低空氣阻力,就必須減少載具的迎風面積。而這恰恰與因功能帶來的「膨脹」是矛盾的。為了滿足功能,車輛需要引擎、車輪、駕駛室等,這些東西都在嚷嚷著需要更多空間。但車外的氣流卻像一層緊身衣,緊緊束縛著車身,阻止車身的膨脹。於是在車與空氣接觸的地方——它的外殼處——兩股力量相遇了!一股是膨脹的,是車之所以成為車的力量;一股是收縮的,是外部世界對試圖疾走的事物的壓制。

在那些「符合空氣動力學」的車的表皮處,我們可以看到這兩股力量的精彩搏鬥:有時,我們看到車輛拋去累贅,極盡洗鍊,功能被氣流抹掉所有附庸後,顯現了它的真身,空氣更勝一籌; 有時,我們看到空氣被巧妙引導,在不經意的地方助了功能一臂之力,功能又扳回一成……

所以,一輛精心設計的車/飛機,是一場拳拳到肉,高潮迭起的戲。它不是其中一方的獨角戲,正派和反派同樣強大,勝負難分,戲才精彩。

回到開頭,為什麼我說一枚導彈沒有一架戰鬥機好看?這是因為導彈的功能需求太小了,也就是說,來自內部的膨脹力量太弱了。在這場戲中,空氣成為完完全全的主角。所以在這裡,我們看不到那種戰鬥機所擁有的張力。同樣,對於一輛泥頭車來說,內部的力量佔了主導,成為另一個極端。


推薦閱讀:

可不可能設計一個通道,兩面放有傾斜角度的鏡子,可以將一束光重複反射,反射到通道另一端,將通道照亮。?
美圖手機為什麼可以長盛不衰?
請問 《法國男子乘坐懸浮滑板飛行2250米 打破世界紀錄》 懸浮滑板的原理是什麼?
為什麼俄軍寧可擴大蘇-35訂單也不批量購買T-50隱身戰鬥機?
echo回聲的原理求解,製作一首3D歌曲需要用到什麼軟體?

TAG:汽車 | 科技 | 空氣動力學 | 美學 |