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FAR入门

【文章备份项目,未经许可禁止发布至公开状态】

最近坎吧涌入了大批新人,不少受坎吧近期风气影响成为了飞机党。其中很大一部分都选择了安装FAR(Ferram’s aerodynamic research,拟真气动mod),但是真正去试着理解FAR的却不多。许多新人在FAR中依然凭感觉造飞机,或者仿制现实中性能优秀的飞机,却连FAR的基础都不了解。本教程的目的便是打破这一僵局,使新人们真正走进FAR的大门。
在阅读本教程前,请先确保自己安装了HF版的FAR(本吧精品区)或Ferram的官方版FAR(Mod大楼里),强烈推荐B9自定义机翼mod。
注:我本人也不敢说精通FAR,若有错误,欢迎指出。

镇楼图作者Tsitra360。

第一章FAR界面
了解FAR所需要的最基础的知识。

进入SPH后,我们会在右下角看到FAR的标识(我的不知怎么黑了),点开就是FAR界面了。FAR界面一共有四栏,容我一一道来。

首先我们直接就能看到的,也是用的最多的,就是风洞图界面(Static Analysis)。这里我们可以看到飞机在限定速度、所处星球、襟翼设置、扰流板设置、拉杆设置时在一定攻角范围内的性能。
几个可以设置的数值:
Lower/Higher:定义域,也就是攻角范围。图中坐标系的横轴。看你想飞到几度攻角来决定。
Num Pts:描点数量。数值越大,点越多,图像就越细致。不过相应的加载时间也更长。尤其是HF版的far中。受电脑性能限制而决定,不要低于30(我一般吹30个点就觉得挺卡的了)
Mach:飞机飞行速度,1mach就是一倍音速。
Celestial Body:所处天体,绝大多数情况都是坎星Kerbin。
Flap Setting:襟翼设置。怎么设置以后会讲到,大部分飞机在飞行过程中保持0档就好。
Pitch/Yaw/Roll:控制面情况,0就是不拉杆,1就是抬头/向右/顺时针方向拉杆,-1相反。官方版FAR只有Pitch。
Spoilers:扰流板设置,点上就是展开,不点就是收起。
Show Cm Boundaries:HF版far特有,一次性吹出pitch=1、0、-1时的抬头力矩情况,其实不如分三张吹。

 


点击Switch to Mach Sweep可以切换模式,固定攻角数,观察飞机在不同马赫数下的表现。主要用来看飞机的平飞以及跨音速表现。
Lower/Higher改成了马赫的上、下限,AoA是攻角,其余不变。

 

接下来我们拿出系统自带的Aeris 3A试一试,不要忘了改参数。

(官方版FAR和HF版结果有一定出入,不过目前不妨碍我们的教程)
可以看到,吹出的结果是一堆线。这些线是分析飞机时的利器。
蓝线:Coefficient of lift,升力系数。具体定义和算法有兴趣可以去百度,我们可以理解为在速度、翼面积不变的情况下CL越大升力越大。CL突然降低便是“失速”。
红线:Coefficient of drag,阻力系数。具体定义和算法有兴趣可以去百度,我们可以理解为在速度、翼面积不变的情况下Cd越大阻力越大。
黄线:Coefficient of……?,抬头力矩。具体定义和算法有兴趣可以去百度,我们可以理解为在速度、翼面积不变的情况下CL越大抬头力矩越大。负的抬头力矩说明飞机会自然低头。没有安装角的机翼通常在攻角为0时CL, CD, CM都为0,也就是说会倾向于保持0度攻角。若CM下倾则飞机静稳定,若CM上倾则飞机静不稳定,水平则静稳定临界。值得注意的是飞机是否稳定与CM是否大于0无关。
绿线:Lift/Drag,升阻比。简写为L/d或LDR。这条线就是蓝线和红线的比值。简单来讲越大越好。
紫线(仅限HF版FAR):偏航力矩,是正则说明飞机倾向于向右偏航,反之向左。一架对称的飞机在没有侧滑角时的CN为0。图中Aeris 3A在左侧机舱门处有一个梯子是不对称的。这说明细节在设计飞机时极为重要。
橙线(仅限HF版FAR):滚转力矩,是正则说明飞机倾向于向右滚转(从尾部看顺时针),反之向左。一架对称的飞机在没有侧滑角时的CR为0。图中Aeris 3A在左侧机舱门处有一个梯子是不对称的。这说明细节在设计飞机时极为重要。
Mach Sweep也是这几根线,不再赘述。

风洞图部分先讲解到这里,下面我们来看一看第二栏:Data&Stability Derivatives

上面有一些可以设置的参数,与风洞图中的设置方法大同小异。设置好了后按Calculate Stability Derivatives刷新数据。
这一栏包含了大量的稳定性、可操控性参数,如果你要设计一架可靠的飞机底下那些红字基本都要消掉。
考虑到本篇教程定义为基础教程,这里对下方大量数据不做解释。本吧精品区有相应教程,且只需将鼠标挪上去就有文字框告诉你这里写的是什么。不过我们还要讲一下最上面的几个重要数据。
Ref Area:翼面积
Scaled Chord:翼弦
Scaled Span:翼展
u0:飞行速度(其实就是把你输入的马赫数变成了米每秒)
Cl、Cd:平飞攻角下的升力、阻力系数
AoA:在当前速度下平飞所需要的攻角。这里不会把你的引擎推力计算进去,也就是说面板数据会比实际大一些

接下来我们讲Transonic Design。这一部分可以分析飞机的跨音速性能。我们直接讲实例好了。

左侧的数据:
Max Cross-Section Area:最大截面
Mach 1 Wave Drag-Area:大概和波阻大小有关。
Critical Mach Number:临界马赫数,飞机表面局部气流速度达到声速产生激波的速度。
右侧的第一个开关:绿线,展现机身截面积大小。绿线越缓和、平滑,波阻越小。

黄线:更直观地显示了绿线的变化,黄线越接近0波阻越小。

蓝线:压力系数。

按下面的Display Debug Vexels会出现一堆小紫点(密集恐惧症警告),可以直接看到直接产生阻力的地方。

注:display debug voxels是显示D8G用的模型,常用于检查某些mod的奇怪部件是否产生了不正确的阻力。阻力计算方法是将飞机整体模型以小正方体代替,之后以小正方体计算截面积,从而计算出横截面积变化率

注2:mach 1 Wave drag area为1马赫时波阻面积,越小跨音速阻力越小   –来自自带阿卡林力场的Li酱

 

当你看到这样一张复杂的线图时,是否有种不知所措的感觉呢?不要慌,其实风洞图是很好分析的。


稍加观察,你就会发现这张风洞图由五个部分组成——不管是Cl、Cm还是Cd。这五个部分其实是几片机翼不同步失速导致的。

(由于V尾占的比重较小,我们暂且只看分为内、外两段的主翼)
A段:无机翼失速,升力随aoa增大
B段:外翼失速
C段:外翼完全失速,内翼升力仍在增大
D段:内翼失速
E段:完全失速

Cl线大概就是这样叠加形成的。大家自己看图。


(注1:翼面积越大对风洞图的权重越大)
(注2:即使所有机翼都失速了也会有一定的升力)
(注3:本楼的数据是旧版的官方版FAR数据,与现在情况可能有出入,明白原理就行)

那么问题来了:为什么机翼会不同步失速呢?因为它们的形状不一样呗(废话)。至于气动原理,有兴趣的可以去找一些空气动力学的书来看看,在这个贴子里我不做过深入解释。
那么具体是怎么个不一样法呢?

我们以这样的机翼为标准形状


加上一定的后掠/前掠角,产生的相应变化是失速减缓、最大cl减小、阻力线变的平滑。当然还有cm的变化。


进一步增加前掠/后掠角,失速进一步延缓、最大cl进一步减小、cd更加平缓。当然还有cm的进一步改变。

从上面7张图,我们可以看出FAR对机翼的判断非常、非常简单:展弦比越大,clmax越大、失速越快;展弦比越小,clmax越小、失速越慢。知道了这些,就可以根据自己的实际目的调整机翼的形状,控制失速与cl了。

这里我插一句,关于战机的性能提升:
很多人喜欢造战机时只追求延缓失速并降低低头力矩以做出各种花哨的机动,但这对实战不一定有决定性作用。一瞬间改变机头指向确实对瞄准对方有着很大帮助,但这并不能保证你打中对方(干扰弹+规避机动)。恰恰相反的是这会使你丧失进一步机动的能力甚至失速。这样直接导致了自己更加容易被命中。因此希望大家在考虑瞬盘的同时考虑一下稳盘:加大升力、推力,减小阻力、重力。
楼主休息会,第三章讲翼面设置。

然后我们讲一讲翼面设置。翼面设置就是指可动翼面对特定输入如拉杆、攻角等做出的反应。右键翼面即可设置。

Pitch:控制面对于俯仰控制的响应,最大响应为Ctrl Dflct*Pitch(后者为百分数)。若翼面垂直于水平面则无响应。
Yaw:控制面对于偏航控制的响应,最大响应为Ctrl Dflct*Yaw(后者为百分数)。若翼面平行于水平面则无响应。
Roll:控制面对于滚转控制的响应,最大响应为Ctrl Dflct*Roll(后者为百分数)。
AoA{e4bfc4d609575e1ccd3475396eeae809a4cce5bdfb5943984f266e0eb08d233a}:翼面对于其所处攻角的响应,若为正则会向竖直方向偏转以加剧失速,为负则会向水平方向偏转以延缓失速,翼面偏转角为翼面所处攻角*AoA{e4bfc4d609575e1ccd3475396eeae809a4cce5bdfb5943984f266e0eb08d233a}(不超过Ctrl Dflct)。将有AoA{e4bfc4d609575e1ccd3475396eeae809a4cce5bdfb5943984f266e0eb08d233a}设置的副翼贴在主翼前可以部分改变主翼的失速。通常用来延缓失速。
BrakeRudder:使翼面具有阻力舵的功能。说实话我没用过这个功能,详见TerranMMG的飞机魔改教程。
Ctrl Dflct:翼面的最大偏转角度。
Flap开关:打开的话翼面就会对襟翼控制(动作组)进行响应。用于增加升力和阻力,通常用于降低起降距离。
Spoiler开关:打开的话翼面就会对扰流板控制(动作组)进行响应。用于减速。
Flp/splr Dflct:一档襟翼/扰流板的偏转角度。
Mass-Strength:这个数越大,机翼越重、越结实。
高级飞控这里不讲了,详见HF的飞控教程。

MMG的魔改飞机教程:http://tieba.baidu.com/p/4346762834

HF的教程:http://tieba.baidu.com/p/4115190681

并不是所有机翼都适合所有功能的。翼面偏转时相对重心的力臂越大,产生的力矩也就越大。也就是说襟翼更适合安装在离重心进的地方,而控制面更适合安装在离重心远的地方。


随便找了个自带存档举例:主翼内侧的副翼适合襟翼设置,主翼外侧的副翼适合襟翼设置、滚转控制,平尾的副翼适合俯仰控制,垂尾适合偏航控制。

飞行过程中FAR对飞行辅助也有着极大的作用。点击右上角FAR按钮打开FAR界面


按Flt Data打开数据面板,其实各种数据是什么之前都说过,没说过的那些直译一下就行了。
按Flt Setting打开各种设置。
Flight Assistance是个很好的辅助工具,在SAS不够看又不会自己写飞控时基本靠它。Roll、Yaw、Pitch控制滚转辅助、偏航辅助、俯仰辅助的开关,AoA控制攻角限制的开关(开了后会在你到达一定攻角后强制拉回),DPCR的作用是打开后速度越快、控制量越小,用于杜绝高速拉过头甚至直接解体。

总结:写这篇教程的主要目的是引导那些对FAR没有丝毫了解的新人更快地接近FAR,弥补本吧在这方面教程的空缺。虽然可能还有许多的不足,但足够给新人做个参考吧。

 

 

 

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