「天使與魔鬼」是大C推出的探究飛機和航空的系列文章。通過文章能夠幫助大家全面的了解飛機和飛行安全知識，對大家乘坐飛機出行更有幫助。本次為大家帶來第二十篇，講講飛機的機翼上各個部件的作用是什麼。
天使與魔鬼20：打賭你都見過 揭秘飛機機翼的神秘結構
飛機的外觀最凸顯的部分就是機翼，機翼的作用就是為飛機提供升力、控制水平翻轉、儲油和懸掛發動機等。但是經常坐飛機的朋友一定會注意到飛機的機翼上有很多特別的設計，雖然每次都能看到，但是不一定了解這些部分的作用和名字。這篇文章就是要給大家解答疑問，在下次乘坐飛機的時候，可以對看到的部件有一定的認知，順便可以跟旁邊的妹子吹噓一下。
這裡我們主要為大家進行民航客機機翼結構作用和設計原理的科普，如果想要看到各種設計公式、設計原理實質、包含的知識點等等具體深入化的內容，請大家自行購買空氣動力學和飛機結構設計的書籍，或者報名學習飛機製造。
打賭你都見過 揭秘飛機機翼的神秘結構
● 為什麼機翼不是薄薄的一片？
我們都玩過紙飛機，紙飛機就是薄薄的一片機翼，那麼為什麼民航客機的機翼不是薄薄的一片呢？首先，紙飛機的機翼不能夠產生升力，只是保證紙飛機自身向前滑翔而已，跟滑翔傘是一樣的。戰鬥機的機翼非常薄，但也不是薄薄的一片，只是相對客機來說很薄，這是因為戰鬥機飛行的速度會幾倍於音速，所以所涵蓋的設計原理與民航客機不太一樣，這裡我們不討論了。民航客機的飛行速度是亞音速，也就是接近於音速，因此我們可以看到飛機的機翼都是我們見到的這種形狀：
飛機機翼的橫切面造型
飛機機翼的橫切面造型
我們日常常見的民航客機，包括一些常見的商務型客機的飛機機翼幾乎都是這兩種形狀設計。飛機的機翼為什麼要設計成這種形狀和厚度呢？主要目的就是為了讓機翼在空中飛行的時候，將氣流切割成上下兩個部分，並且讓兩個部分產生差異。接著我們用一張圖來給大家簡單的演示一下機翼是如何產生升力的：
升力原理圖
這個原理主要利用的就是壓力差，並不是原力或者龜派氣功。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提供了升力。在低速的時候，飛機的升力原理源自伯努利定律，但是隨著速度（馬赫數）的增加，這個定律就不再適合了，因此戰鬥機的機翼設計不是這個樣子。
此外，不設計成薄薄的一片還有一個重要的原因就是堅固性。因為飛機的機翼，尤其是民航客機和運輸機，要承受非常大的飛行重量，機翼的結構就會很複雜。薄薄的一片在安全性上也不可能通過。
● 民航客機基本是下單翼飛機
飛機的機翼根據安裝的位置，分為安裝在機身上部（背部）的上單翼、安裝在機身中部的中單翼和安裝在機身下部（腹部）的下單翼三種。我們還是繼續討論民航的範疇，目前可以看到大型的運輸機的機翼多為上單翼，客機的機翼多為下單翼。
民航客機大多使用下單翼設計
運輸機大多使用上單翼設計
下單翼的飛機，由於機翼距離地面很近，所以更加方便於安裝起落架、進行維護工作。另外，下單翼的飛機有個問題就是發動機距離地面的距離很近，因此更容易吸入異物，造成發動機損壞的問題。但是對於民航客機來說，起飛的民用機場條件都非常優秀，因此也就不用擔心異物這種問題。但是大型的運輸機就不同了，尤其是軍用的，一般起飛的條件都比較苛刻，比如戰鬥前線的機場都是土路，沒有高級的跑道。因此採用了上單翼的設計，這樣發動機距離較高，也起到了保護的作用。
當然，這並不是固定的，客機也有採用上單翼設計的，運輸機也有採用下單翼設計的。
● 飛機機翼如何承受如此大重量的？
其實這個問題可以說的非常深入，也可以說的非常簡單，因為我們是科普文章，所以就簡單說了。最簡單的說法就是飛機的機翼使用了非常先進的材料，然後針對這些材料進行了相關的結構設計和優化。
機翼的承重，主要針對的是材料學和結構學。材料的選擇必然很重要，而且是多種層次的，比如機翼的骨架、蒙皮等等都採用了高比強度或者高比模量的材料。目前飛機的機翼的設計趨勢是採用複合型材料，不過並不是整個機身都可以這樣，比如起落架就不可以採用複合材料。
波音787飛機的結構圖
我們以波音787飛機為例，它的機翼主結構就是採用的碳纖維複合材料設計。結構的形式是雙梁單塊式，目前這個結構設計十分主流。前後有兩根梁，之間又有很多的翼肋，這樣梁和肋就組成了機翼的內部骨架結構，外側是蒙皮和壁板設計。在設計初始，設計人員就會將機翼的重量和整個飛機將會承載的最大重量加入設計和計算中，根據整個最大重量來進行整個機翼的設計和優化，這樣就可以保證飛機的機翼承受如此大的重量。
當然，我們在飛機的飛行過程中總會遇到氣流和顛簸，為什麼機翼不會破裂或者折斷呢？任何一架新型飛機在投入市場之前，都會進行無數次的測試，測試環節和複雜程度是我們無法想像的。在測試中，針對顛簸和氣流的測試也是重要的一個環節，因此投入市場的飛機，面對小的氣流顛簸是不會有任何影響的。如果遇到大的氣流變化，地面氣象站或者飛機都會有預警，飛機可以繞開飛行。另外，一般來說飛機的機翼在設計上也有優化，機翼在一定角度內的彎曲是沒有問題的，還可以承受3個G的顛簸，所以我們日常飛行環境的顛簸是無法對機翼造成損害的。畢竟不是我們坐的飛機不是用來拍攝空難電影的，大家不要擔心這個問題。
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