【泛科普】飛機機翼那么薄,為什么能承受那么高的重量?

(飛機制造過程)

飛機是人類在20世紀最重大的科學技術(shù)成就之一,飛機外觀最凸顯的部分就是機翼,機翼那么薄,它是如何承受幾十噸重量的?


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機翼的主要構(gòu)件包含了翼肋、翼梁、桁條和蒙皮。機翼結(jié)構(gòu)的基本作用是構(gòu)成機翼的流線外形,同時將外載荷傳給機身。


機翼結(jié)構(gòu)在外載荷作用下應(yīng)具有足夠的強度、剛度和壽命。足夠的剛度既指蒙皮在氣動載荷作用下保持翼型形狀的能力,也包含機翼抵抗扭轉(zhuǎn)和彎曲變形的能力。


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機翼最主要作用是產(chǎn)生升力,以支持飛機在空中飛行,也起一定的穩(wěn)定和操縱作用。


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飛機機翼設(shè)計主要是為了讓機翼在空中飛行的時候,將氣流切割成上下兩個部分,并且讓兩個部分產(chǎn)生差異。

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飛機上升主要利用的就是壓力差。機翼上下表面形狀是不對稱的,空氣沿機翼上表面運動的距離更長,自然流速更快。速度越快,氣壓越小,上下表面的壓力差就提供了升力。

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當飛機前進的速度越大,這個壓強差,即升力也就越大,所以飛機起飛時必須高速前行。當飛機需要下降時,它只要減小前行的速度,其升力自然會變小。

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飛機機翼是如何承受大重量的?


在給定機翼自身重量的前提下,能夠安全地承受使用載荷(設(shè)計中會放大為設(shè)計載荷),靠的是結(jié)構(gòu)材料的正確選擇、結(jié)構(gòu)部件的合理布置以及結(jié)構(gòu)尺寸的精心設(shè)計分析與優(yōu)化。

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①機翼材料的選擇

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機翼的蒙皮傾向采用復(fù)合材料,承重結(jié)構(gòu)依然采用金屬材料。碳纖維復(fù)合材料的特性是重量輕承重大,非常適合用在飛機機翼上。

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②機翼結(jié)構(gòu)部件合理布置及尺寸優(yōu)化

飛機機翼之所以能夠承載大部分的重量,主要承重結(jié)構(gòu)就是機翼翼盒,它由非常輕便結(jié)實的碳纖維材料構(gòu)成,內(nèi)部由成百上千根骨架組成。所以我們別看飛機的機翼那么薄,其實內(nèi)部結(jié)構(gòu)和承重是非常厲害的。

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在設(shè)計初始,設(shè)計人員就會將機翼的重量和整個飛機將會承載的最大重量加入設(shè)計和計算中,根據(jù)整個最大重量來進行整個機翼的設(shè)計和優(yōu)化。

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任何一架新型飛機在投入市場之前,都會進行無數(shù)次的測試。

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飛機機翼上下擺動

在這里小科也告訴大家一個小知識,大部分民航飛機的油箱都位于機翼的位置,很多人可能會好奇,飛機那么龐大、空間那么多,為什么非要把油箱裝在機翼上呢?

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其實,飛機看起來非常龐大,但是大部分空間都是預(yù)留給乘客和機載設(shè)備的,真正留給油箱的空間很少,但是機翼部分卻成為了裝油的好地方,因為機翼承重能力足、空間大,并且在機翼處裝油還有助于飛機飛行時的平穩(wěn)。

總的來說,飛機機翼的優(yōu)異性能,主要取決于本身先進的材料,再加上獨特的機翼設(shè)計,和有針對結(jié)構(gòu)設(shè)計做出的優(yōu)化,保證了飛機在飛行過程中的安全穩(wěn)定。

來源于: 制造業(yè)強國

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