飞机的构造十分复杂,其中有个部件不仅是飞机的翅膀,帮助飞机升空,更是飞机的油库,没错就是机翼。
我们知道油都是液体,液体肯定是放不好的,所以飞机的机翼的内胆要加厚,而且不止要加厚,还需要增加其它设计,确保飞机在飞行过程不会因为机翼的重压而造成变形,坠毁。
但是这样既要不变形,还要保证装在里面的油能够尽可能多的装下。
要知道现在飞机油的储存量可以达到一百多吨,而且这只是最大的量,未来可能还会有更多的。
那么问题来了,近百吨的物体压在上面不会让机翼变形吗?
机翼的构造又是怎样的?
飞机的构造分为六个大体构部分,分别是机翼、机身、尾翼、起落装置、操纵系统和动力装置。
其中飞机的机翼有着与大鸟翅膀一样的作用,是飞机的主要升力部件,机翼会影响飞机的升空与降落,此外还会影响飞机的飞行速度。
机翼的设计类型主要有三种,分别是平直翼、后掠翼和三角翼。
其中平直翼又叫常规翼,最为常见,是一种比较传统的设计,广泛应用在全世界的民航机中。
因为这种设计可以兼顾起飞和巡航飞行时的气动性能,所以大多数民用飞机都采用这种设计。
但是这种设计有一个缺点就是它适合低于0.9M的速度,超过这个边界后,有可能会导致飞机失速。
所以它主要适用于一些亚声速的飞机,诸如波音737、737等。
后掠翼是机翼向后倾斜的翼型,主要是用于喷气式飞机,以前的喷气式飞机都采用水平机翼,但是后来发现这种机翼在超声速的时候气动产生的升力会导致机翼变形或者扭转。
所以为了克服这一缺陷,航空制造商们就设计了后掠翼,可以让机翼在飞行时迎风,从而减少机翼形变,保持机翼性能。
这种设计可以使飞机在我速度达到1.5M以上。
三角翼是一种后掠翼和水平翼结合而成的机翼设计,三角翼的前缘与后缘的斜面设计,可以在超声速飞行时保持稳定性,三角翼的优势在于它的结构强度更高,同时还可以减少诱导阻力,提高飞机的燃油效率。
所以它主要应用在超声速飞行的飞机上。
因为我们说,飞机分为亚声速飞机、跨音速飞机和超音速飞机,所以这些飞机主要是根据飞行速度的不同进行划分的。
至于是否有超声速飞机,确实有,而且不止一种,比如我国的“飞豹”战机,当其速度达到1.5M的时候,机翼就发生了很大的变化。
正是由于及时机翼设计的改变,才能让飞机维持飞行状态。
所以为了更好地储油,我们的机翼设计会尽量加厚,或者用更好的材料提升机翼的结构强度。
飞机的机身在飞机的构造中起到承载和保护的作用,其主要功能有承载机翼、尾翼、起落装置和动力装置等。
此外机身也有利于气流顺着气流冲击力,减少气动阻力,增加飞机的空气动力学效率。
尾翼的功能与机翼类似,主要是帮助飞机保持稳定的姿态,起落装置则有助于飞机在地面的滑行、起飞和降落,动力装置则直接影响飞机的速度。
起落装置其实有着更为细致的分类,例如着陆装置、起飞装置、着陆系统以及起落系统,它们分别会在飞机起飞和着陆的时候有所作用,并可以根据机身位置的不同来调节。
飞机在飞行的时候需要消耗大量的燃油,以波音737为例,该机型满载的时候将会消耗4600kg的油。
就以737 MAX为例,它的油箱可以储存26000升的油,而26000升的油重量就接近20000kg了。
但是相当一部分油是无法充分利用的,主要是因为燃油计算的问题以及留有的安全余量,毕竟飞机不能在飞行的时候加油。
所以为了尽量减少这个问题,油量的储存就必须要靠机翼了。
但是机翼储油会影响起飞呢?
其实不会。
飞机在起飞的时候会慢慢加速,起飞时零速,起飞时也不会带着一百吨的油起飞的,最大的量也会保持在75-90吨之间。
这样来看的话,起飞的时候机翼的油量完全可以承受。
将油储存在机翼中还有一个原因就是为了维持飞行时的重心与平衡。
油的重量在飞行的时候会随着消耗而减少,如果油箱不在机翼中,那么会导致飞机失去平衡。
另外还有一个考虑就是降低飞机地面的阻力,飞机起落的时候需要靠油来转弯,油量太多会造成飞机的地面阻力,增加油量消耗。
所以在飞机的底部上,油箱的设置非常有必要。
飞机的机翼内部结构是非常复杂的,也就是我们说的框架。
飞行的时候,飞机所承受的压力主要来自于下面的空气动压力和侧面的横向压力,飞机的机翼内部构架由前纵梁、后纵梁和其他加强肋组成,采用“工”字形的形式分布,可以提高抗弯曲刚度和抗扭刚度。
经计算机强度分析,这种结构可以承受高达近百吨的油而不变形,甚至达到飞机设计的极限的两倍以上。
所以飞机的机翼可以放心的储油。
飞机在飞行过程中,油量的变化顺序是“外油先空,内油后空”,这样做是为了保持飞机的重心在合适的范围内,维持飞机的稳定性。
另外还有利于故障时的应急着陆,飞机在降落过程中,如果油箱在后面会导致飞机的尾部会更重,飞机在地面滑行的时候可能会不稳定,容易侧翻。
反之,如果油箱在前面会更加不利于飞机的操控。
也就是说机位油箱的设置是为了更好的保持飞机的稳定性。
未来或许会有氢能源飞机诞生,现在有国外大学正在研究氢能源的飞机,有可能会在十年后问世。
氢能源的飞机有很大的好处,不仅绿色环保,更重要的是能满足民用的需求。
未来也有可能会研发出油电混合动力的航空器。
现在大部分的飞机依然使用煤油,煤油的价格相对较低,因为其对机油的清洁性要求较低,煤油的热值比较高,而且消费量也比较少,造成的环境污染较少。
并且其实煤油也有其不足之处,那就是在运用的时候容易凝结成冰,造成油路不畅或者油泵损坏。
所以在飞机飞行的时候需要保持适当的油温。
所以机油的温度也会随着飞机外部环境的变化而变化。
然后进行油控,为了保证油压的正常,飞机还有一个油压控制系统,机油油量传感器可以通过信号线连接到油量指示器上,确保油压正常。
那么油箱又是如何储存油的呢?
其实油箱有分为外部油箱和内部油箱,外部油箱又叫附加油箱,可以移动,这样则可以改变飞机的重心。
内部油箱则是更好地节约空间,可以很好的提升飞机的性能。
我们所不知道的是飞机上面还会有一个用于识别油的液位传感器,用于检测油量的多少。
所以,飞机的油量储存是很安全的,机翼也可以放心的储油,因为它们足够坚固。
目前氢能源飞机的研发正在取得进展。
未来可能还会实现油电混合动力航空器。
下一个20年,我们就可以等着看这一切的发展与进步。
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