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机翼:肩负重任的部位

2017-09-08 10:06  来源: 科普中国-科学原理一点通

当机翼面积大的时候,翼载就小得多,相对的升力也大了,失速速度也跟着降低,起飞距离也相应地短了,盘旋的半径也会变小。当机翼很大时,不能高速飞行。所以要综合多种因素来进行飞机计时,才能确定飞机翼载。

 

机翼的面积有多少为好

 

想知道正确答案,就要对飞机的结构——翼载,做进一步的了解。飞机的机翼面积和飞机的满载重量比值就是翼载。也可以通俗地说成,如果翼载小的话,机翼的面积就比较大,但是小的翼载,相对的升力就大,失速速度降低,起飞距离就短,盘旋的半径也变小了。有很大的机翼,飞机如果想高速飞行很困难。所以在确定飞机翼载时,要综合多种因素来进行飞机计时。在所有飞机中,飞行速度较高的是战斗机。战斗机的机翼面积一般都很小,这样翼载就比较大,飞行速度也就提高了。

美国洛克希德·马丁公司生产的F-104形似火箭的“星战士”,是典型的大翼载飞机。而英国生产的“火神”,美国的V-173等都属于小翼载飞机,拥有非常夸张的大机翼。所以说,机翼的面积不能说有多少为好,而是要根据生产需要来设定机翼的面积。

 

洛克希德f-104c星战士模型

 

机翼为什么要由很多块板组成

 

当飞机降落和起飞的时候,机翼就像火车的连接处类似,有很多块能活动的板在“分裂”。机翼为什么要有这么多块板组成呢?它们的用处又分别有哪些呢?

组成机翼上活动的板主要有:扰流板、副翼、襟翼和缝翼等。安装在机翼后缘外侧的是副翼,当它上下运动时,会产生对机翼上抬或下压的力。机翼左右的副翼都是反方向运动的:当一侧的副翼就往下运动,另一侧的副翼往上运动时。升力不对称的机翼两侧,会导致飞机滚转。

在机翼后缘内侧的是襟翼,可以展开,又能交叠在一起,就像人穿的衣襟一样。当襟翼展开时可以增大机翼的弯度和面积,机翼的升力会增加。襟翼是同时缩进、同时伸出的。在机翼前缘的是缝翼,当它伸出后,形成一条细缝和机翼之间,缝翼与襟翼一样是同时动作的。前方的气流经它引导从机翼的上表面吹过,在迎角过大的时候避免机翼出现失速。在飞机降落的时候使用的是扰流板,当它升起时可以减少飞机的滑行距离、增大飞机的阻力,尽快使飞机停下来。

飞机的转弯、起飞、降落等动作需要不同的机翼特性来完成,要由这么多块板组成。大部分的板只在降落、起飞使用,除了副翼以外。所以当机翼“裂开”的时候,飞机要准备降落或起飞了。

 

机翼

 

老式飞机为什么有几对机翼

 

飞机的发明是一步步来的,后来的日益完美,都是在前人的基础上不断地改进才取得今天的成绩。人们在开始发明飞机的时候,不是很了解空气动力,设计机翼翼型手段也比较落后,飞机设计师最头痛的问题,如何才能获得更大的升力。那时候飞机的速度提升不上去,是发动机功率都很小,如果只用单层机翼就会造成升力不足,改变不了基本问题。飞机设计师为了增加升力,采用了双层机翼或者三层机翼的方式。虽然升力提高了,多层机翼也有不利的一面,无形中增大了阻力。

随着科技的进步,飞机发动机功率也跟着增加提高了,同时提高的还有设计能力,飞机双层或多层机翼的设计逐渐被放弃,单层机翼的设计被广泛采用。大部分战斗机至第二次世界大战后期,都已经是单层机翼了。

虽然在今天上下并列的双翼设计飞不过单层机翼飞机,虽然在今天的飞机上已经不采用上下并列的双翼设计,依然有不少飞机在使用前后串列设计的双翼。串列双翼的机翼上下错开,分别位于机身的前后。这种设计在低速时阻力的增加不大,使飞机的升力可以提高不少。巡航时间长达18小时的“海神之子”飞机,就是由著名航空航天设计师鲁坦设计,使用的就是串列双翼,一点也不逊色于其他飞机。随着科技的不断发展,相信会有更先进的飞机问世,更好地为人们服务。

 

老式飞机

 

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作者: 科学原理一点通   [责任编辑: 吕芮光]