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為啥飛機要把油裝在薄薄的機翼里?一次近百噸重,不會壓斷嗎?

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飛機外表看著威風,可里面地方緊巴巴的,尤其是民航那種載人載貨的型號。機身大部分得留給乘客坐,行李放,還有各種設(shè)備擠著。要是把油箱全塞機身里,艙室就得縮水,拉人賺錢的事兒就黃了。

工程師們瞅準了機翼,那地方本來就是中空的,梁和肋條搭起框架,中間空蕩蕩的,正好拿來存油。液體這東西好辦,能灌滿犄角旮旯,不像貨物還得考慮裝卸麻煩。

比方說大型客機,機翼里左主箱右主箱,外加中央箱,占了總油量的七成多。這樣一來,機身騰出地兒多拉客,經(jīng)濟上劃算多了。



再說,油箱擱機翼還能幫著減阻力。飛機在天上飛,空氣摩擦大,機身要是鼓鼓囊囊的,多費油啊。機翼本來就得設(shè)計成流線型,里面藏油不影響外形,阻力小,飛得遠。歷史上看,從上世紀30年代開始,像波音247那種客機,就試著把油箱往機翼移。

那時候飛機跨洋飛行,油耗猛增,機身放不下,只能這么辦。到了50年代,噴氣客機如波音707服役,機翼油箱徹底標準化。70年代波音747首飛,能裝110噸油,絕大部分在機翼。

80年代后,復(fù)合材料上場,空間利用更高效。中國自己的大飛機項目,也借鑒這些經(jīng)驗,C919的機翼設(shè)計就注重油箱布局,空間節(jié)省得當,飛國際航線不愁。



還有熱管理這事兒,飛機高空飛,外面冷得刺骨,油箱在機翼能幫油保持溫度,不易結(jié)冰。發(fā)動機掛機翼下,供油管線短,效率高。要是泵壞了,重力還能讓油往下流,繼續(xù)燒。



飛機飛著飛著,油燒得飛快,重心要是亂晃,麻煩就大了。擱機身里,油少時前重后輕或反過來,飛機容易晃蕩,操控難。擱機翼就穩(wěn)了,那地方離飛機整體中心近,左右對稱,油耗時變化小,飛得像釘在地上一樣平。

比方大飛機加了配平箱,專門調(diào)重心,飛行員看儀表,泵油移來移去,保持平衡。有些型號尾部也有小箱,但主力還是機翼。



安全上,油箱離乘客遠,機翼先變形吸能,撞擊時保護艙室。歷史上,二戰(zhàn)時P-51戰(zhàn)斗機機翼油箱就幫著提升生存率?,F(xiàn)代設(shè)計,油箱分成隔間,防晃蕩,惰性氣體充里面,防爆防火。機翼儲油還能抵消升力。

飛機起飛,氣流從下往上頂,機翼向上彎。要是空空如也,容易變形壞。油重往下拉,正好對沖那股勁兒,機翼應(yīng)力小,壽命長。測試時,廠家模擬3倍重力,機翼彎到極限還能彈回。



中國航空這塊,運-20軍用運輸機機翼油箱設(shè)計就考慮了重心穩(wěn)定,長途飛行穩(wěn)當。民航ARJ21支線機,也用類似布局,安全記錄好??偟模拖湓跈C翼幫著穩(wěn)重心,飛起來安心多了,不用擔心顛簸或失控。



機翼看著薄,其實扛重本事大。大型客機機翼高一米多,甚至兩米,里面雙梁結(jié)構(gòu),前后梁分擔力,肋條連著像柵欄,蒙皮裹緊成盒子。

材料從早年鋁合金,到現(xiàn)在碳纖維復(fù)合,輕得只有鋼的1/10,強度卻高。波音787機翼碳纖維多,輕松頂幾十噸油加發(fā)動機。生產(chǎn)時,上百次壓力測試,液壓機推拉,確認極端下不裂。

為什么不怕壓斷?因為設(shè)計時算準了載荷。機翼不光扛油,還得頂風抗亂流。彈性好,遇顛簸彎曲緩沖,迅速恢復(fù)。濕翼設(shè)計,直接用結(jié)構(gòu)當箱,密封膠堵縫,省重又牢。歷史從萊特兄弟1903年木翼,到現(xiàn)在高科技,強度翻倍。



波音747機翼裝110噸油,飛了50年沒事兒。中國C919用國產(chǎn)復(fù)合材料,強度測試過硬,飛國際標準。

安全系統(tǒng)全,防漏防腐蝕,每個箱有泵和傳感器,監(jiān)控油量。萬一漏,惰性氣隔絕氧氣,不著火??偟模瑱C翼強度靠科學材料和結(jié)構(gòu),百噸油穩(wěn)穩(wěn)的,不用擔心斷裂。

這么說來,飛機油箱擱機翼真是個聰明點子,從空間到安全,全盤考慮。航空技術(shù)一步步走來,中國也趕上步伐,造出可靠的大飛機。坐飛機時,想想這些,就覺得踏實。

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