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兵在掌上阅 亮剑弹指间

薄薄机翼为何能负重千钧


■张南翔 王 灿 韩 婷

在著名影片《2012》中,搭载着6台巨大涡扇发动机的俄罗斯安-225运输机,引起了很多观众的注意。机翼下的6台发动机,为起飞重量达数百吨的安-225提供了翱翔的动力。坐过飞机的乘客可能会有这种疑问和担忧,薄薄机翼为何能负重千钧?在遇到恶劣天气时,机翼是否会在空中折断?对此,我们邀请凌云科技集团总工程师彭显友为大家答疑解惑。

发动机为什么要挂在机翼下面

这要从飞机的飞行原理说起,根据伯努利定律和牛顿第三定律,当发动机驱动飞机在跑道上滑行时,机翼类似“上拱下平”的独特造型,将飞机前进中遇到的气流分为机翼上方和机翼下方两股,上方的气流速度大、压强小,下方的气流速度小、压强大,两股气流的压力差形成向上的升力,将飞机送上蓝天。

小时候,我们都玩过跷跷板。飞机机翼就像一根巨大的杠杆,在飞机两翼悬挂发动机有3点优势:一是可以让飞机在飞行过程中达到力矩平衡;二是将发动机置于机翼下方,更利于发动机的维修保养;三是发动机出现火警时,对飞机其它部位影响较小。

发动机重量对机翼影响有多大

第一眼看到飞机,大家往往会留意到机翼下方硕大的发动机。有的人可能会担心机翼对发动机的承受力。事实上,在实际飞行过程中,飞机整个机身的重量几乎全部是由机翼“托”着的。飞机结构布置非常合理,机翼能够将承受的重量均匀分布到骨架上,发动机这几吨的重量对于机翼来说只是“小菜一碟”。

机翼材料轻就是强度弱吗

尽管从外观上看机翼很轻薄,但事实上机翼的骨架、蒙皮等部件都采用了高强度材料,具有强度大、耐受性久的特点。机翼在出厂前要经过上万次计算和实验才能安装,所以它的强度远比我们想象的要坚韧得多。因此,投入使用的飞机,面对一般的气流颠簸几乎不会受任何影响。如果区域位置遇到高强度气流,地面气象站或者飞机都会预警,飞机可以绕开飞行。

飞机遂行任务不同,机翼的设计也有很大区别,机翼设计一般分为上单翼、中单翼和下单翼。

上单翼是指机翼安装在机身的上部,具有结构简单、造价低、安全稳定性好等优点,常用于大型运输机。对于“阵风”“台风”等围绕空战设计的战机而言,机翼安装在飞机下部能提高飞机的灵活性,使得飞机的机动性更好。而有的战机则采用中单翼布局,比如F-15、F-16、苏-27等。这种设计将机翼安装在机身中部,使机翼和机身融为一体,极大地提升飞行升力,提高升阻比,有效增加了战机的载荷和相同载荷下的作战半径。

上图:搭载“暴风雪”号航天飞机的安-225运输机。

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