第二百零四章纠正错误
我们知道机翼之所以能够产生升力，是因为受机翼的形状及迎角的影响，使得机翼上下表面的空气流动速度不一致。其中机翼下表面是迎风面，空气流动速度较慢而压强较高，这个正压区就会形成向上的托举力；机翼上表面是背风面，空气流动速度较快而压强较低，这个负压区也会形成向上的吸附力。
机翼下方空气的上举力和机翼下方空气的上吸力共同作用，就构成了机翼的升力，其中机翼下方空气的上举力约占机翼升力的30%，而机翼上方空气的上吸力约占机翼升力的70%，由此可见机翼上方所产生的吸力风是机翼能够正常产生升力的最关键因素。
但是机翼上方吸力风的产生并不是无条件的，这个条件就是机翼上方的空气必须要顺着翼面方向流动，而不能发生严重的分离。那么为什么有时候机翼上方的气流会发生分离呢？原来气流要想顺着机翼表面流动，就必须要克服粘性力和压力差。
所有的流体中都存在一种阻止其自由流动的倾向，这是由组成流体的分子之间的相互作用导致的，这就是所谓的粘性力。空气作为一种流体自然也不例外，虽然空气分子之间的粘性比浆糊分子之间的粘性小得多，但你也可以将空气视为极其稀薄的浆糊。而空气粘性力亦可以被视为空气与机翼表面的摩擦力，这种摩擦力使得机翼表面附近受影响的空气流速比上方不受影响的部分流速慢，这部分流速较慢的区域我们称其为“边界层”或者“附面层”。
粘性力还不是阻碍空气在机翼表面流动的全部因素，当空气流过机翼隆起的上表面时，就像是河水流到了河道收窄的地方，于是空气流速渐渐加快，而压强随着减少。由于在这个过程中气流是从压力高的地方向压力低的地方流动，所以在这种顺压的帮助下，气流可以轻松克服粘性力的影响，并且还能不断加速。
而当气流通过了流道最窄的地方之后，流道重新开始加宽，气流速度随之减慢，而压力也会随之上升。这时气流的流动不仅没有了顺压的帮助，还要同时克服粘性和逆压。如果气流的能量不足以克服这种双重障碍，它就不会再老老实实顺着翼面流动了。这时机翼表面的边界层就会卷曲起来，形成一个封闭的分离涡。
那么我们经常说的“失速”又是怎么一回事呢？原来当机翼迎角逐渐增大时，机翼上方的最低压力点就会向前移动，最低压力点的前移又会带动气流分离点的前移。如此下去，当机翼迎角达到某个值时，我们就会看到气流的分离点直接移动到了机翼前缘，此时机翼上表面的吸力风就完全消失了，机翼升力就会大大下降，此时机翼的迎角就是“失速临界迎角”。
所以想要提高飞机的大迎角性能，就需要提高飞机的失速临界迎角；而要提高飞机的失速临界迎角，就需要推迟机翼上表面气流的分离点向机翼前缘移动。那么如何才能推迟气流分离点向机翼前缘移动呢？
解决这一问题的曙光出现在1918年，德国空气动力学家古斯塔夫·拉赫曼发现：如果在机翼的前缘部分和主体部分之间开出一条缝隙，就能大大推迟机翼上表面的气流分离，提高机翼的失速迎角并改善机翼在大迎角状态下的升阻比。
这就是后世飞机上常见的前缘缝翼的起源了。不过拉赫曼虽然发明了前缘缝翼，但他并不知道为什么前缘缝翼会产生这样的效果，当他把这个发明提交给德国专利局时，专利局的官员也觉得这个发明太过荒唐，因而拒绝了拉赫曼的专利申请。
不过是金子总是会发光的，当越来越多的实践经验证明了前缘缝翼的作用后，学术界也不得不开始重视对缝翼作用的理论诠释。比如路德维希·普朗特当时就认为缝翼之所以能起作用，是因为其形成的气流通道，减弱了吹向主机翼的气流能量，使得边界层的能量重新分配，从而延迟了机翼失速。
以今天的眼光看，普朗特的说法自然是错误的，至少也是不准确的。现代空气动力学普遍认为前缘缝翼的作用机理是一部分机翼下表面的空气通过缝道流向机翼上表面，使得机翼上表面的空气流速加快而压强下降。这就增加了机翼上表面气流的能量而缓解了逆压，从而阻止了边界层分离点向机翼前缘移动。
但是由于普朗特是开创了现代流体力学的学术泰斗，“边界层理论”的奠基人，这种错误的理论在当时的空气动力学界却被大家奉为圭臬，很少有人怀疑过普朗特会在自己创立的“边界层理论”体系中翻车，普朗特的理论翻车对设计师们造成的影响自然是负面的。
由于当时空气动力学理论建设的不完善，在这种不完善的理论指导下，飞机设计师们的设计到底能不能奏效，很大程度上就得靠直觉和运气了。比如上个位面中，同样是梅塞施密特设计的作品，BF-*********称活塞时代的翘楚，而此后的Me-*********是大型车祸现场！
之所以会出现这样的情况，并不是因为梅塞施密特的设计水平突然下降了，而是因为当时设计师设计飞机时参考的空气动力学理论本身就漏洞百出，而设计师们只能依靠这些不怎么靠谱的理论，再加上自己在多年的设计经历中锻炼出来的直觉来确定飞机的气动布局。所以即使是刚刚设计出好飞机的设计师，也不能保证他的下件作品不是件坑货，毕竟运气因素在设计的成败中还是占据了过多的权重。
这个时代还没有大型计算机可以模拟机翼在不同速度和迎角下翼面的气流情况，海伦娜只能在她认为最有价值的空气动力学研究领域，尽可能增加风洞试验和飞行台试验的投资规模。德国在风洞领域的技术基础本来就不错，再加上海伦娜新建的一系列设备和对研究方向的把握，普朗特终于在大量的试验数据中发现了自己的理论漏洞，并开始着手修正自己的理论模型，普朗特最为得意的学生冯·卡门也受老师的邀请，加入到了这项研究工作中。
前缘缝翼技术在BF-*********，海伦娜又专门将一架四座型的BF-*********，作为专业的航空实验平台，给普朗特和冯·卡门着两位大神研究机翼表面的气流分离问题。具体做法是在机翼表面贴上多根丝线，然后让飞机的前缘缝翼和后缘襟翼处在不同位置上并逐渐拉升迎角，同时观察机翼表面的丝线被气流吹拂的状态，直到飞机超过临界迎角并失速后，再打开减速伞改出尾旋。
负责这件事的首席试飞员，是德国一战时期的王牌飞行员恩斯特·乌德特，在上个位面中这位老兄虽然后来位居上将，却最终因为自己的老上司戈林和米尔希激烈的权力斗争，以及对德国大举入侵苏联的忧虑而提出辞职。辞职申请被戈林否决后，乌德特最终因为不堪忍受沉重的精神压力而于*********自尽。不过乌德特确实是一个真心热爱飞行事业的人，在上个位面中他几乎亲自驾驶德国研制的每一款战机，本位面的乌德特也毫不犹豫地接受戈林的邀请，重新开始了自己的飞行事业。
作为实践派的乌德特性格桀骜，此前其实是不大看得起像普朗特和冯·卡门这样坐在堆满书籍资料的办公桌后面大谈论飞行原理的学术权威的。不过当乌德特看到普朗特和冯·卡门多次与他一起升空，就是为了亲自观察机翼上方的气流变化，而不仅仅是坐在办公室里分析那些影像资料时，乌德特最终还是改变了自己的态度。
海伦娜也不止一次和普朗特等人一起坐上试验机，不过当两位大神都在聚精会神地观察机翼上气流的变化时，海伦娜却把大部分时间都放在了观察大神上。这些年她越看越觉得这些科学大神们都是喵星人转世，对新鲜事物总是有无穷无尽的好奇心。
就像眼前的这两位明明可以在地面上分析仪器记录数据的，非要亲身上飞机体验分离涡形成和发展过程中飞机状态的变化。实际上即使在传感器技术更加发达的后世，喜欢亲自上飞机观察飞机动态的技术人员也大有人在。
不过功夫不负有心人，通过总结大量的风洞数据和飞行数据，普朗特和冯·卡门开始着手建立新的理论，他们将前缘缝翼的作用总结为包括缝翼效应、环流效应和倾倒效应等在内的一系列空气动力学效应共同作用的结果。海伦娜对他们的成果感到由衷的高兴，因为这已经非常接近后世空气动力学对缝翼作用原理的结论了。
不过就在这个学术课题结题前的最后一次失速试飞中，却出现了个小小的意外。当时乌德特像往常一样载着路德维希·普朗特和冯·卡门升空，海伦娜打着为两位大神的新课题结题庆祝的名义，也跟着上了飞机。但是这次在飞完机翼失速的科目后，尾旋改出伞却没能正常打开。于是飞机打着旋儿从*********多米，幸好乌德特经验丰富才在最后关头改出了尾旋并最终安全着陆，否则海伦娜估计就要和两位大神一起当场交代了。
虽然事后普朗特和冯·卡门都是保持了“朝闻道，夕死可矣”的良好心态，海伦娜至少在表面上也是一副稳如老狗的样子。但是这件事情把德国军方和学界吓得够呛，事件调查的最终结论是飞机的尾旋改出伞存在质量问题。
于是海伦娜乘机提出今后军方采购尾旋改出伞、减速伞、降落伞等类型的航空用伞具时，抽检时应该让工厂的老板和直接负责人充当小白鼠，这样本着为自己的小命负责的态度，他们也会尽力提高伞具的合格率。据说这个措施让此后德国各种航空伞具的次品率几乎降到了零。
有了大量的试验数据积累，有了相对科学的理论的指导，BF-*********-*********自然有了巨大的飞跃。
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机翼下方空气的上举力和机翼下方空气的上吸力共同作用，就构成了机翼的升力，其中机翼下方空气的上举力约占机翼升力的30%，而机翼上方空气的上吸力约占机翼升力的70%，由此可见机翼上方所产生的吸力风是机翼能够正常产生升力的最关键因素。
但是机翼上方吸力风的产生并不是无条件的，这个条件就是机翼上方的空气必须要顺着翼面方向流动，而不能发生严重的分离。那么为什么有时候机翼上方的气流会发生分离呢？原来气流要想顺着机翼表面流动，就必须要克服粘性力和压力差。
所有的流体中都存在一种阻止其自由流动的倾向，这是由组成流体的分子之间的相互作用导致的，这就是所谓的粘性力。空气作为一种流体自然也不例外，虽然空气分子之间的粘性比浆糊分子之间的粘性小得多，但你也可以将空气视为极其稀薄的浆糊。而空气粘性力亦可以被视为空气与机翼表面的摩擦力，这种摩擦力使得机翼表面附近受影响的空气流速比上方不受影响的部分流速慢，这部分流速较慢的区域我们称其为“边界层”或者“附面层”。
粘性力还不是阻碍空气在机翼表面流动的全部因素，当空气流过机翼隆起的上表面时，就像是河水流到了河道收窄的地方，于是空气流速渐渐加快，而压强随着减少。由于在这个过程中气流是从压力高的地方向压力低的地方流动，所以在这种顺压的帮助下，气流可以轻松克服粘性力的影响，并且还能不断加速。
而当气流通过了流道最窄的地方之后，流道重新开始加宽，气流速度随之减慢，而压力也会随之上升。这时气流的流动不仅没有了顺压的帮助，还要同时克服粘性和逆压。如果气流的能量不足以克服这种双重障碍，它就不会再老老实实顺着翼面流动了。这时机翼表面的边界层就会卷曲起来，形成一个封闭的分离涡。
那么我们经常说的“失速”又是怎么一回事呢？原来当机翼迎角逐渐增大时，机翼上方的最低压力点就会向前移动，最低压力点的前移又会带动气流分离点的前移。如此下去，当机翼迎角达到某个值时，我们就会看到气流的分离点直接移动到了机翼前缘，此时机翼上表面的吸力风就完全消失了，机翼升力就会大大下降，此时机翼的迎角就是“失速临界迎角”。
所以想要提高飞机的大迎角性能，就需要提高飞机的失速临界迎角；而要提高飞机的失速临界迎角，就需要推迟机翼上表面气流的分离点向机翼前缘移动。那么如何才能推迟气流分离点向机翼前缘移动呢？
解决这一问题的曙光出现在1918年，德国空气动力学家古斯塔夫·拉赫曼发现：如果在机翼的前缘部分和主体部分之间开出一条缝隙，就能大大推迟机翼上表面的气流分离，提高机翼的失速迎角并改善机翼在大迎角状态下的升阻比。
这就是后世飞机上常见的前缘缝翼的起源了。不过拉赫曼虽然发明了前缘缝翼，但他并不知道为什么前缘缝翼会产生这样的效果，当他把这个发明提交给德国专利局时，专利局的官员也觉得这个发明太过荒唐，因而拒绝了拉赫曼的专利申请。
不过是金子总是会发光的，当越来越多的实践经验证明了前缘缝翼的作用后，学术界也不得不开始重视对缝翼作用的理论诠释。比如路德维希·普朗特当时就认为缝翼之所以能起作用，是因为其形成的气流通道，减弱了吹向主机翼的气流能量，使得边界层的能量重新分配，从而延迟了机翼失速。
以今天的眼光看，普朗特的说法自然是错误的，至少也是不准确的。现代空气动力学普遍认为前缘缝翼的作用机理是一部分机翼下表面的空气通过缝道流向机翼上表面，使得机翼上表面的空气流速加快而压强下降。这就增加了机翼上表面气流的能量而缓解了逆压，从而阻止了边界层分离点向机翼前缘移动。
但是由于普朗特是开创了现代流体力学的学术泰斗，“边界层理论”的奠基人，这种错误的理论在当时的空气动力学界却被大家奉为圭臬，很少有人怀疑过普朗特会在自己创立的“边界层理论”体系中翻车，普朗特的理论翻车对设计师们造成的影响自然是负面的。
由于当时空气动力学理论建设的不完善，在这种不完善的理论指导下，飞机设计师们的设计到底能不能奏效，很大程度上就得靠直觉和运气了。比如上个位面中，同样是梅塞施密特设计的作品，BF-*********称活塞时代的翘楚，而此后的Me-*********是大型车祸现场！
之所以会出现这样的情况，并不是因为梅塞施密特的设计水平突然下降了，而是因为当时设计师设计飞机时参考的空气动力学理论本身就漏洞百出，而设计师们只能依靠这些不怎么靠谱的理论，再加上自己在多年的设计经历中锻炼出来的直觉来确定飞机的气动布局。所以即使是刚刚设计出好飞机的设计师，也不能保证他的下件作品不是件坑货，毕竟运气因素在设计的成败中还是占据了过多的权重。
这个时代还没有大型计算机可以模拟机翼在不同速度和迎角下翼面的气流情况，海伦娜只能在她认为最有价值的空气动力学研究领域，尽可能增加风洞试验和飞行台试验的投资规模。德国在风洞领域的技术基础本来就不错，再加上海伦娜新建的一系列设备和对研究方向的把握，普朗特终于在大量的试验数据中发现了自己的理论漏洞，并开始着手修正自己的理论模型，普朗特最为得意的学生冯·卡门也受老师的邀请，加入到了这项研究工作中。
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海伦娜也不止一次和普朗特等人一起坐上试验机，不过当两位大神都在聚精会神地观察机翼上气流的变化时，海伦娜却把大部分时间都放在了观察大神上。这些年她越看越觉得这些科学大神们都是喵星人转世，对新鲜事物总是有无穷无尽的好奇心。
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不过就在这个学术课题结题前的最后一次失速试飞中，却出现了个小小的意外。当时乌德特像往常一样载着路德维希·普朗特和冯·卡门升空，海伦娜打着为两位大神的新课题结题庆祝的名义，也跟着上了飞机。但是这次在飞完机翼失速的科目后，尾旋改出伞却没能正常打开。于是飞机打着旋儿从*********多米，幸好乌德特经验丰富才在最后关头改出了尾旋并最终安全着陆，否则海伦娜估计就要和两位大神一起当场交代了。
虽然事后普朗特和冯·卡门都是保持了“朝闻道，夕死可矣”的良好心态，海伦娜至少在表面上也是一副稳如老狗的样子。但是这件事情把德国军方和学界吓得够呛，事件调查的最终结论是飞机的尾旋改出伞存在质量问题。
于是海伦娜乘机提出今后军方采购尾旋改出伞、减速伞、降落伞等类型的航空用伞具时，抽检时应该让工厂的老板和直接负责人充当小白鼠，这样本着为自己的小命负责的态度，他们也会尽力提高伞具的合格率。据说这个措施让此后德国各种航空伞具的次品率几乎降到了零。
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