除了提供升力,飛機的翅膀還有哪些作用?

鳥為什麼會飛起來?
因為它們有翅膀。



那麼 飛機為什麼能飛起來 
因為飛機有機翼?


要回答這些問題,首先我們要知道飛和起飛是兩件事情。對於一些小一點的鳥來說,它們用腳一蹬,翅膀一抖就可以飛起來,可是對於一些體型很大的禽類,必須邊助跑邊煽動翅膀,才能起飛。通過觀察可以發現,除了直升機和一些噴氣式戰鬥機可以垂直起降,其他大多數飛機都要“助跑”才能飛起來。這是因為,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,根據伯努利定理,速度越快,氣壓越小,上下表面的壓力差就為飛機起飛提供了升力。


原理示意圖


而理論上,當飛機機體本身就滿足壓力差條件時,只要速度足夠快,不加裝機翼的飛機也是能夠實現無機翼飛行。比如升力體就是用三維設計的翼身融合體來產生升力,這種設計可消除機身等部件所產生的附加阻力和機翼與機身間的干擾,從而有可能在較低的速度下獲得較高的升阻比,達到提高全機性能的目的。


升力體


那麼為什麼現在大多數飛機
還是有大大的機翼呢?
一個笑話或許能回答這個問題↓

航空段子


一架美軍F-22和一架B-2在執行任務,F-22駕駛員感到無聊於是就做了幾個翻滾動作,然後就開始嘲諷B-2駕駛員:“你能做這個動作嗎?”於是乎B-2駕駛員就說:“那我也做個動作看看你能不能做。”然後過了一會兒好像什麼也沒有發生,只聽B-2駕駛員默默的說了句:“我關了兩個引擎,該你了。”

這只是一個笑話,但也很形象的說明了機翼能夠利用空氣動力學讓飛機在飛行中減少耗能,所以飛機飛起來或許可以不靠機翼,但是本著節約燃料的理念,機翼是很有必要的。


除此之外,
聰明的人類也算是對機翼的空間物盡其用了。



機翼其實還是一個大油箱


機翼內部是由梁和肋就組成的骨架結構,骨架的中間其實是空的,這點空間如果用來裝貨物的話稍微偏小了一些,而且裝卸困難,要知道飛機的核心競爭力在於其空間的高利用率。於是各飛機設計師們就想出了—個辦法,把燃油給裝到機翼中去
 

機翼中的空間


把油箱放在機翼裡也有很多好處:


如果把油箱放飛機的前半部分,油燒光了飛機會頭輕尾重,放在後面,油燒光了會頭重腳輕,不管怎麼樣都會破壞飛機前後的重心平衡。所以一般的飛機會有三個油箱,即中央油箱、左主油箱和右主油箱。另外,在機翼的兩側還有防波油箱、通氣油箱。這樣就機智地解決了飛機前後重心移動問題。

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在機翼裡裝油箱還可以增加機翼向下的重量,大家可能會疑惑,飛機是需要向上的升力才能飛在天空中的,為什麼還要增加向下的重量呢?假設一架翼展有70m的飛機,那麼這架飛機每邊三十多米長的機翼受到向上的力就可能達到一兩百噸,機翼被升力向上掰到變形的程度會很大的。所以油料的重量與飛機升力方向相反,就能夠很好的減輕機翼結構的受力,減小對機翼變形的疲勞損傷。

機翼受力變形


另外,置於機翼的油箱距地面較遠,在飛機強迫著陸等特殊情況下也會比較安全。


機翼還暗藏了許多心機好物
01
機翼上的小“刺”——
放電刷


飛機在高空中速度很快,飛機高速飛行與空氣的摩擦、穿過帶電雲團以及自身內部機械摩擦等,會使飛機產生靜電電荷。如果不及時釋放這些靜電,當電荷積累到一定能量時,會產生放電現象,對飛機通訊產生干擾,甚至影響飛行安全。機翼上這些長得像小刺一樣的裝置叫做放電刷,它利用了尖端放電原理能很好的解決這一問題。一般情況下,像尖銳、細小物體的頂端,這類物體表面曲率越大的地方,電荷密度也越大,所以它周圍的電場很強,放電刷就能把電荷集中在細小的針頭上,不斷與空氣產生小的放電過程,及時將電荷釋放,從而減少機身電荷的積累。


放電刷
02
機翼下的方塊——
襟翼整流罩


在機翼的後緣下方有幾個凸出來的方塊,而且體積還不小,飛機越大方塊的數量也就越多。這個裝置叫做襟翼整流罩,裡邊包裡的其實是用來驅動襟翼打開閉合的機械裝置。這些機械裝置如果裸露在空氣中,飛行時會増加飛行阻力,因此就用一個整流罩把它們包起來,另一方面也起到了保護的作用。


襟翼整流罩
03
機翼彎折的翼稍——
翼稍小翼


有的機翼是平整的而有的機翼末端卻是上翹的,那可不是因為被強大的氣流吹彎了,這個部分我們可以把它稱作翼梢小翼。飛機飛行時機翼下表面的高壓區氣流會繞過機翼未端的翼尖流向上翼面,形成漒強烈的旋渦氣流,當飛機飛得越快,所產生的渦流也越強,這種氣流含有很大的能量,不但對增加飛行升力和推力沒有作用,反而會増加飛行時的阻力和燃料的消耗。翼梢的作用就像一堵垂直豎起的牆,阻礙了上下表面的空氣繞流,從而減小渦流的強度,有效減少飛行時的阻力和燃料消耗。

翼梢小翼

 

機翼上設計的“機關”都有它獨特的使命,除了以上提到的“小心機”,機翼上還有很多撲閃撲閃的翼面,航知之前也對它們進行過介紹,這些作用你還記得嗎?留言評論告訴小編吧!



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