载油量百吨级的飞机长这样,机翼一点都不薄:
一个要素就是关于飞机重心。飞机重心在航向轴的位置要尽可能稳定,否则升降舵配平会很频繁很麻烦。所以飞机上最常产生质量变化的燃油箱、外挂载荷就要尽可能摆在重心周围,避免随着燃油消耗和外挂投放产生重心移动。
从受力角度考虑,将包括燃油在内的载荷大部/全部塞进机翼才是最合理的:
飞机加油的顺序永远是先加大翼油箱,然后加中心油箱,烧油的顺序永远是先烧空机身以及中央翼盒,然后再用大翼油箱的油,就是为了尽快降低翼根处的载荷。
飞机上最坚固的结构是大翼和中央翼盒,从结构上来讲近似箱梁,从设计上需要承担数倍于飞机最大起飞重量的载荷,机身其他部分都没有那么高的载荷需求。
机身中部与翼盒连接的部位,是机身载荷最高的部分,这些载荷来源于结构自重以及机身里装的东西,以及一小部份的气动力矩。
既然往机身里塞东西会增大这个部位的载荷,那为什么要把油放机身里面呢?
正好大翼和翼盒都是箱梁,现成的箱子,改成油箱多好。不占其他部位的空间,灌满了可以把燃油重量分散到机翼的绝大部分面积,机翼绝大多数位置的局部载荷升高不明显,白捡的油箱,无本万利。
飞机将燃油装在机翼内主要有以下几个原因:
重心平衡:燃油是飞机上较重的部分之一。将燃油存储在机翼中可以更有效地调整飞机的重心位置。在飞行过程中,随着燃油的消耗,重心的变化相对较小,有助于保持飞机的飞行稳定性和操控性。
增加空间利用:机翼内部有较大的空间,能够容纳大量的燃油,充分利用了飞机的结构空间,而不会过多占用机身内部宝贵的乘客和货物空间。
改善机翼结构:机翼在设计时就考虑到了承载燃油的重量。机翼的结构强度足以承受燃油的重量,而且燃油的重量分布还可以增强机翼的结构强度,减轻飞行中的空气动力负载。
至于机翼是否会被压断的问题,飞机的设计和制造经过了严格的工程计算和测试:
材料和结构:机翼采用高强度的铝合金、钛合金或复合材料制造,具有足够的强度和刚度来承受各种负载,包括燃油的重量。
风洞测试:在飞机研发过程中,会进行大量的风洞测试,模拟不同飞行条件下的受力情况,以确保机翼的结构完整性。
安全余量:设计时会引入安全余量,考虑到各种极端情况和意外因素,确保机翼在正常和异常情况下都不会轻易出现结构失效。
例如,空客 A380 这样的大型客机,其机翼能够承载大量燃油,并且在多年的运营中证明了这种设计的可靠性和安全性。
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