9、對稱的飛機外形結構_

2020-10-18 沙金泰


  1908年,當法國財團打算購買萊特飛機的專利,並邀請萊特兄弟做飛行表演時,哥哥威爾伯是「提」著飛機從美國去法國的。他把一架新飛機拆散,分裝在了幾個板條箱裡,它四肢齊備、五臟俱全,結構非常複雜。如今的飛機可就提不走了,如今的飛機也不可能裝在幾隻箱中就可帶走了,即使最輕的載人飛機也是很重很龐大的。

  飛機是由機身、機翼和尾翼、起落架、動力裝置、操縱系統和各種機載設備等主要部件組成的。現在的飛機上共有各種零配件就達到上百萬件。飛機之大可想而知。

飛機從外形上看,是以機身的中心線兩側對稱的,這兩側的外形和重量也幾乎都是相等的。

因為飛機在飛行中,或在靜態中都必須保持平衡。這其中包括俯仰平衡、左右平衡,因此,這樣的對稱的機型,正是最適宜的飛機外形。

飛機為什麼需要對稱呢?還有升力的因素,和對稱的重量問題。

我們知道飛機是在氣體中穿行的,它不同陸地上穿行的車輛。雖然陸地上的車輛外形也要對稱。但是,陸地上的車輛,不是要求那麼嚴格。因為,當對稱問題發生偏移時,還有機會調整載荷的位置,以求重量的平衡,可是,當飛機失去平衡時,就會發生意外,甚至造成機毀人亡的事故。因此,飛機上的乘客座位號,是不經允許隨便改變的,這也是為了保持飛機左右平衡的一種方法,就是乘客的自重變化,可能破壞機身兩側重量的平衡,甚至隨便在機內走動也會影響飛機的左右平衡,這絕不是小題大做。因為,飛機一但能發生平衡問題,就可能造成事故。飛機的貨艙的貨物也是固定在一定位置上的,不能發生貨物在貨艙內移動,以保證飛機的平衡。

機身處於飛機的中心,用於容納人員、貨物和各種設備,連接飛機其他部件。早期飛機只有骨架,沒有蒙皮。由於飛機沒有蒙皮,那麼載客的飛機就不會有蒙皮的客艙,甚至乘客也需要穿飛行服,以抵禦高空的低溫,防止人體被凍傷。

現代飛機通常是鋁合金製成的圓形或橢圓形長筒機身,由框架、梁和桁條組成,外面覆以鋁合金蒙皮。有一種沒有專門機身的飛機,全部人員、貨物、燃油等都裝在機翼裡,稱為「飛翼」。

機翼是用以產生升力的部件,有的飛機的機翼裡面要安裝油箱、機炮、起落架和發動機。在機翼後緣外側一般有副翼,前緣和後緣內側有各種襟翼,用以增加升力或改變升力的分布,尾翼通常在飛機尾部,分水平和垂直尾翼兩部分。

水平尾翼一般由固定的水平安定面和活動的升降舵組成,這個升降舵具有改變飛機升降的功能;垂直尾翼由固定的垂直安定面和活動的方向舵組成,這個方向舵具有改變飛行方向的作用。

起落架是飛機起飛、著陸滑跑和在地面停放、滑行中支持飛機的裝置,一般由承力支柱、減震器、帶剎車的機輪(或滑撬、滑筒)以及收放機構組成。起落裝置按構造大體分固定式和收放式兩種。早期的飛機起落架都是固定式的,就是當飛機在天上飛行時,它的起落架也不會收起來,現代的飛機一般都是收放式,當飛機一旦經過滑跑升空後,起落架就會收起來.這樣才會減少飛行阻力,因為現代的飛機都是速度較高的,一般都在幾百千米每小時、甚至更多千米每小時,早期的飛機不會有這麼快的速度。

根據在飛機上位置的安排,又可分為後三點式、前三點式和自行車等幾種基本型式。在低速飛機上可以採用不收放的固定式起落架,以減輕重量和結構複雜程度;現代高速飛機多採用可收放的起落架,以減小飛行中的阻力。

現代的飛機在跑道上停放,起落架都是接觸地面,支撐著飛機的機身,當飛機起跑時,起落架上的輪子在滑跑,飛機在滑跑中,機翼會產生升力,把飛機舉上空中,然後飛機進入空中飛行狀態,這時起落架就會收起,並蓋上起落架,把起落架隱入整個機身中。

  動力裝置包括產生推力或拉力的發動機,以及保證發動機正常工作所需的附件或系統。動力裝置分為活塞式和噴氣式兩大類。

  操縱系統是傳動操縱指令、驅動舵面或其他有關裝置的所有部件的總稱,用來實現對飛行軌跡、姿態、速度、氣動外形等的控制。

  機翼後緣的襟副翼、尾翼的方向舵和升降舵合在一起稱為操縱面。飛行員利用手握駕駛杆和腳蹬舵,就可以使飛機改變飛行姿態,上升、下降、轉彎,還可以做出翻筋鬥、滾翻等複雜的特技動作。駕駛員前推或後拉駕駛杆,可帶動升降舵下偏或上偏,使飛機下俯或上仰。向左或右壓駕駛杆(或轉動駕駛盤)則帶動副翼偏轉,使飛機向左側或右側滾轉。腳蹬連著方向舵,駕駛員蹬左腳時方向舵向左偏轉,機頭向左偏;反之,機頭向右偏。

早期的飛機採用上面講的由駕駛杆、腳蹬、拉杆、搖臂組成的人工操縱系統,並配有各種助力系統、增穩裝置和自動駕駛儀等,以改善飛機的操縱性和穩定性。

現代飛機已逐步採用電傳操縱系統,即用電子線路取代駕駛杆到助力器之間的機械元件,完全擺脫了機械信號,具有重量輕、精度高、易與火控系統和動力系統交聯、便於控制更多的操縱面等優點,明顯地改善了飛機的飛行品質。A320、波音757和767等客機,首先採用電傳操縱系統控制機翼上的縫翼、襟翼、擾流板等活動面,A320客機於1988年成為第一個全面採用電傳操縱系統的客機,預計今後會有越來越多的飛機採用電傳操縱系統。

飛機的外形看來是以機身縱向的中心線,左右的部件和形狀對稱的結構。左邊的部件、形狀、重量,和右邊的部件、形狀、重量,幾乎都是一樣的。只有這樣飛機才能在飛行中,或在靜態下保持飛機的俯仰平衡,和左右平衡。

現代的飛機的外表都有鋁合金蒙皮,他們的外形都有利於減少阻力的作用,以便提高飛機的飛行速度。

一般小型的飛機只有一個發動機,他被裝在了飛機機身的最前部位,螺旋槳被裝在機身的最前部。大飛機就不一樣了,他們需要更大的動力源,這樣飛機就要增加動力源的,就會裝備更多的發動機,但是為了保持飛機的左右對稱和平衡,所以,只能有2個或4個發動機,或是更多的偶數量的發動機。

例如,有的飛機只有一個發動機,那麼就把這個發動機安裝在機身中軸線的最前面。如果有四個發動機,就分別安裝在機身上擔翼的兩邊的相應位置,這樣以機身縱中心線,兩側才能保證對稱、重量對稱、和升力對稱。

飛機的貨艙裝的是運送的貨物,這些貨物都必須在靜態時,保持縱線的兩邊重量平衡,同時也必須保持,在動態時也要保持平衡。這就必須把所載的貨物,固定在所在位置,不能在飛行時,所在貨物有所移動。

如果,一旦左右、或是前後的平衡被打破,就可能對飛機的安全構成威脅,甚至可能發生飛行不測。

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