航空趣闻:为啥飞机有“高低肩膀”之分?看完感觉自己成专家了

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如果你注意飞机的形状,你可能会注意到一些飞机机翼的位置相对较高,机身上方,这称为“上翼”,而一些飞机机翼位置相对较低,在机身下,称为“下翼“:

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为什么会有这样的差异?这两种情况各有哪些优缺点?

实际上,这些与飞机的使用和环境有关。首先,对于小型飞机,两种布局之间的差异并不大。为了使一些相似点和不同点,上部单翼飞机的视野比飞机上的单层飞机更好:p>

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当飞行平坦时,上翼不会阻挡飞行员的视野

但在进行转向时,机身会倾斜,差异将会逆转。上翼的机翼将阻挡视线,下翼的视野将更加开阔:

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在徘徊期间寻找机场,下翼更有利

此外,由于飞机的机翼中有一个油箱,下部单翼飞机的燃油供应系统比上部单翼飞机稍微复杂一些,因为上部单翼飞机可以利用重力来供油。

以上差异适用于小型飞机。对于大型客机和运输机,使用上下单翼的原因并不那么简单。

对于运输机,特别是军用运输机,为了便于装卸货物,机身应靠近地面。如果机翼放置在机身下方,它将会挡路(毕竟发动机仍悬挂在机翼上),因此使用了上翼。如着名的C-5银河运输机:

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C-5 Galaxy Transporter

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C-5装卸罐

在运输飞机时,还必须考虑使用环境。例如,在战场附近临时建造的机场通常没有在民用航空机场起飞和降落的环境。不仅机场附近有森林或建筑物,而且跑道上可能还有许多碎石和其他碎片。事情,然后机翼被“捡到肩膀上”,使机翼和发动机离地面稍远一点变得更有意义,机翼高于地面,这也使得飞机可以更换更大的引擎。

另外,由于机翼位于机身的上部,运输机的机舱可以做得更平坦,更透明,便于安装大货物和配重。下翼飞机机翼箱必须穿过机舱,不适合装载大型货物。

对于中型和大型客机,如我们常见的波音737和空中客车A320系列飞机,通常采用下翼布局。中型和大型客机通常在大型机场起降。跑道的质量非常好。在起飞和降落期间无需担心异物进入发动机。下翼使飞机发动机更接近地面,便于地面维护,降低维护成本。与空中客车A320一样地勤人员甚至没有梯子就维持发动机。这种“高肩”军用运输机无法比拟:

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空中客车A320与军用运输机在维修期间的区别

此外,在紧急情况下,机身下部的机翼也可以作为乘客逃离和避难的平台。例如,我们介绍的“哈德逊河奇迹”,乘客逃离舱口并站在机翼上。等待救援:

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哈德逊河强迫了一幅真实的画面

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一,飞机机翼分类汇总表

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二,几个非独立使用的翅膀

以下类型的机翼不是独立使用的,而是广泛使用且特别重要。

位于机翼机身的关节处,并且是近似三角形的小三角形机翼。它可以减少阻力并提高机动性。适用于高机动性战士。 Winglet在20世纪80年代使用。指常规机翼末端的连续上升或下降,形成大致垂直于翼型的延伸部分。它可以降低诱导阻力,增加升力,并增加失速角。它被广泛使用,特别是在大型客机上。鸭翼于20世纪60年代首次研究,并于本世纪末投入实际使用。鸭翼是位于主翼前方的水平稳定表面,也是飞机配置的名称。优点是可以在主翼上方产生涡流,这可以改善失速迎角。但它更有可能导致不稳定。

3.异形和不对称的翅膀

在飞机开发过程中,有各种形状的机翼和不对称机翼,不同于经典的单翼和双翼,未来将出现新型机翼。但无论形状如何变化,升力的产生都是其主要功能,同时还要承担其他任务。

异形翅膀如圆盘翅膀(圆盘),环形翅膀,扑翼,滚动翅膀,X翼等。不对称机翼上表中列出的对角机翼是不对称机翼。此外,Z翼和单翼也是不对称的翼(但前者是相对于轴的中点的点对称翼)。

第四,一些典型的翼组图

为了便于理解不同的机翼,我选择了一些典型的机翼并制作了几个机翼。

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V.中国部分飞机类型的组图

我选择了一些军用和民用飞机模型,并将其机翼类型标记为翼组图。

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然后今天的内容将与大家讨论飞机的机翼。

机翼如何产生升力?

众所周知,机翼的主要功能是产生升力并让飞机飞行。那它为什么会产生升力呢?这必须从飞机机翼的独特轮廓来说。

我们将机翼横截面的形状称为翼型。翼型的上表面和下表面的形状是不对称的,顶部是弯曲的,底部是相对平坦的。当飞机发动机向前推动飞机时,机翼穿过空气以分离气流。一部分空气流过机翼,另一部分从下方流过。

日常生活经验告诉我们,当水以相对恒定的流速流过河床时,较宽的河流中的流速较慢,而较窄的河流中的流速较快。

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■Wing Lift Schematic

空气流动和水流之间有很大的相似性。由于机翼的上表面和下表面的形状是不对称的,空气沿着机翼的上表面移动得更长,因此流速更快。通过机翼下表面的流动是相反的,并且流速比上表面上的气流慢。根据流体力学中的伯努利原理,大气压较慢,大气压较低,因此机翼下表面的压力高于上表面的压力。换句话说,大气施加在机翼下表面上的压力(向上方向)大于施加在机翼上表面上的压力(向下方向),两者之间的压力差形成升力飞机。

机翼有多强?

除了提供升力,还必须装载机翼。当飞机在天空中飞行时,整个机身的重量几乎被机翼“支撑”。当飞机在地面上时,机翼必须能够“提升”重型发动机。巨无霸,如A380和747,有一个“提升”两个引擎的悬臂。发动机重量为8吨。因此,机翼必须足够坚固。

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■机翼结构

目前,主流民用客机的机翼结构采用双梁单块式,前后有两根梁,它们之间有很多肋,梁和肋构成了内部骨架结构。机翼,外侧是外侧。皮革和壁板设计。在设计之初,设计师增加了机翼的重量和整个飞机在设计和计算中的最大重量。整个机翼根据最大重量进行设计和优化,从而保证飞机。机翼可以承受如此大的重量。

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■波音787机翼视角

为了使机翼坚固,材料的选择也很重要,并且它具有各种层,例如机翼的骨架,皮肤等,它们使用高比强度或高比模量。目前,飞机机翼的设计趋势是大规模使用复合材料。

除了坚强,你还有韧性

当我在飞机上时,我经常遇到颠簸,看着窗户上下摆动的翅膀。心理恐惧症患者开始担心:“这个翅膀上下都会破裂吗?”

一般而言,飞机的机翼必须设计成具有一定的韧性。机翼以一定的角度弯曲,但它可以承受三G的过载,因此无法实现我们日常飞行环境中的颠簸。机翼损坏。

空中客车A350和波音787等飞机由于机翼制造中使用的大量复合材料而提供了机翼“抗日”弯曲变形的可能性。

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看看下面A350机翼静态测试的动画。机翼部分由许多钢缆提升。当电缆拉起机翼时,机翼向上摆动,好像它是由塑料制成的。弯曲变形的幅度令人惊叹。

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■空客A350机翼静态试验

此外,任何新型飞机在投放市场之前都会经过无数次测试。测试过程和复杂性远远超出了普通人的想象。在测试中,对颠簸和气流的测试也是一个重要的部分,因此投放市场的飞机在面对小气流颠簸时不会产生任何影响。如果有大的气流变化,地面气象站或飞机将有预警,飞机可以绕过飞行。

机翼实际上是一个大油箱

机翼内部是由梁和肋骨组成的骨架结构。骨架的中间实际上是空的。如果用于装载货物,则该空间略小,并且难以装载和卸载。但浪费这个空间真是太遗憾了。你必须知道飞机上的空间是很多钱。因此飞机的设计者提出了一种将燃料放入机翼的方法。

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■机翼中的油箱

将机翼用作飞机的油箱有几个优点:

1.油箱不占用机身容积,因此机舱可以腾出更多空间来装载货物。

2.飞行时,机翼会向上弯曲并因升力而变形,从而失去升力。燃料的重量恰好抵消了向上弯曲的机翼的一部分的变形。

3.在燃料消耗过程中,飞机重心的移动很小,这有利于飞机的飞行平衡和安全。

除了翼舱外,主流客机还在腹舱内设有中央水箱。在一些遥控模型中,增加了额外的坦克。飞机的油箱位置如下所示。

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■飞机油箱位置分布

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