【科普知识】飞机的机翼到底有多强韧？

随着民用飞机的不断发展和普及，如今飞机这种交通工具已经成为了人们出行时的首选了，虽然我们经常坐飞机，但是我们对飞机的了解还是非常少的，例如飞机机翼只有30厘米厚，为啥能承受飞机上百吨的重量呢？

或许在我们普通人看来，几百吨飞机能够飞上天最重要靠的就是发动机，因为发动机就是飞机的核心，就好像汽车一样，没有发动机飞机根本无法飞行，其实这么说是有道理的，但还是无法解释飞机机翼那么薄，却能承受上百吨飞机重量的原因，下面我们就一起来了解下吧。

我们都知道，几乎每架飞机都是有机翼的，机翼的作用就和鸟类的翅膀一样，可以为其提供升力，如果没有机翼，就算在飞机上装10个发动机，飞机也飞不起来，而且飞机的机翼内部其实隐藏了很多奥秘，它不仅仅只是机翼那么简单，里面还装有油箱。别看飞机的机翼只有30厘米厚，但是它的结构强度是非常高的，承受几十吨重的发动机和上百吨重的飞机重量没有任何问题，那么这其中的原理是什么呢？答案不简单。

首先是飞机的制造材料。现在较为先进的飞机采用的都是碳纤维复合材料，这种材料重量轻强度高，非常适合安装在飞机上，另外在飞机的内部是有龙骨结构的，这种结构以三角形稳定性最强的原理放置，所以整个机翼能够承受两台发动机几十吨的重量。很多人可能会担心，感觉自己坐飞机时看到机翼好像会晃动，是不是强度不够啊？其实大可不必担心，飞机机翼材料都是经过工程师们层层筛选、并且经过反复验证的，机翼强度没有问题，历史上也很少有因为机翼折断发生空难的事故。

其次机翼能够承受上百吨的飞机重量，其实还利用了飞机上升的原理，只要当飞机达到一定升力的时候，飞机就能够轻松飞起来，就算是上百吨重的机身也不在话下。根据机翼升力原理，当空气经过机翼表面的时候，就会分成上下两股气流，机翼上方的空气流速较快，机翼下方的空气流速平缓，形成压力差从而使飞机获得升力飞向蓝天，也就是说速度越快飞机的获得的升力就越多，越能快速飞向蓝天，所以在天上飞行的飞机，靠着机翼的强度和产生的升力，完全能够让重达上百吨的飞机轻松自在的飞行。

看完我们真应该佩服飞机设计者们的智慧，飞向蓝天一直是我们人类的梦想，随着现代科技的进步，我们已经完全实现，并且还在不断的改造和优化中，现代的飞机虽然机翼很薄，但也一样能承受住飞机的重量。

其实，要把机翼做得坚固，材料的选择也很重要，而且是多种层次的，比如机翼的骨架、蒙皮等等都采用了高比强度或者高比模量的材料。目前飞机机翼的设计趋势是大规模地采用复合材料。

除了要坚固还得有韧性

坐飞机的时候经常会遇到颠簸，望着窗外上下摆动的机翼，飞行恐惧症患者心理开始担忧起来了：“这翅膀上下晃得，是不是快要断了？”

一般来说飞机的机翼在设计时就必须考虑有一定的韧性，机翼在一定角度内弯曲其实是没有问题的，而且还可以承受3个G的过载，所以我们日常飞行环境的颠簸是无法对机翼造成损害的。

像是空客A350和波音787这样的飞机，由于机翼制造中使用了大量的复合材料，这为机翼的“逆天”弯曲变形提供了可能。

复合材料具有较高的比强度和比刚度，当它用作大展弦比机翼材料时，在满足强度要求、气动要求的前提下，综合考虑气动弹性和减重性能，可以使复合材料机翼比常规材料机翼变形更剧烈。因此复合材料机翼是现阶段实现上述“逆天”变形的前提条件。

看看下面这张A350机翼静力试验的动图，机翼部分被多条钢缆吊起来，当钢缆向上拉动机翼时，机翼向上摆动柔软得就好像是用塑料做的一样，其弯曲变形幅度之大令人惊叹。

■ 空客A350机翼静力试验

而且，任何一架新型飞机在投入市场之前，都会进行无数次的测试，测试环节和复杂程度远超普通人的想象。在测试中，针对颠簸和气流的测试也是重要的一个环节，因此投入市场的飞机，面对小的气流颠簸是不会有任何影响的。如果遇到大的气流变化，地面气象站或者飞机都会有预警，飞机可以绕开飞行。

襟翼

襟翼是安装在机翼后缘靠近机身的翼面，可以绕轴向后下方偏转。襟翼主要是靠增大机翼的弯度来获得升力增加的一种增升装置。

襟翼的主要作用简单来概括：一是提高失速迎角使飞机更不容易失速，二是使飞机获得更大的升力。

■ 襟翼

襟翼一般在起飞和降落等低速的情况下才会放下使用。如果在高速巡航阶段，强行放下襟翼，只会增加飞行阻力和飞机的油耗，甚至还会对飞机结构造成损伤。

当飞机起飞时，襟翼以较小的角度打开，主要起到增加升力的作用，可以缩短飞机在地面的滑跑距离；当飞机在降落时，襟翼以较大的角度打开甚至全开，可以使飞机的升力和阻力同时增大，还可以增加失速迎角，以利于降低着陆速度，使飞机不容易失速，缩短滑跑距离。

前缘缝翼

在飞机增大迎角或是放下襟翼的时候，随之而来的就是高速气流会在上表面接近机翼后缘部分产生分离，造成不规则涡流的产生，这个涡流会导致升力的下降。这时候，我们就需要前缘缝翼的帮助了。

前缘缝翼是安装在机翼前缘的一段或者几段狭长小翼，它的主要作用就是将机翼下表面的气流引导到上表面，吹散因增大迎角或打开襟翼而在机翼后缘产生的涡流，保证机翼能提供足够的升力，使飞机不容易失速。因此，前缘襟翼一般配合着襟翼一块儿打开。

■ 法航A319进近时前缘缝翼打开着的情形

在前缘缝翼闭合时(即相当于没有安装前缘缝翼)，随着迎角的增大,机翼上表面的分离区逐渐向前移，当迎角增大到临界迎角时，机翼的升力系数急剧下降，飞机容易失速。当前缘缝翼打开时，它与机翼前缘表面形成一道缝隙，下翼面压强较高的气流通过这道缝隙得到加速而流向上翼面，增大了上翼面附面层中气流的速度，降低了压强，消除了这里的分离旋涡，从而延缓了气流分离，避免了大迎角下的失速，使得升力系数提高。

■ 前缘缝翼工作原理

现代客机的前缘缝翼没有专门的操纵装置，一般随襟翼的动作而随动，在飞机即将进入失速状态时，前缘缝翼的自动功能也会根据迎角的变化而自动开关。

文章来源：熊猫爱飞行、360图书馆

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原标题：《【科普知识】飞机的机翼到底有多强韧？》

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