2020年公務(wù)員考試常識積累：機翼是如何設(shè)計的

http://ssrtes.com 2020-02-28 11:03 來源：公考通

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　　行測常識判斷考點范圍很廣，一般包括政治、法律、經(jīng)濟、人文、地理、科技、生活等方面，需要小伙伴們長時間不間斷的積累。今天公考通（ssrtes.com）給大家?guī)淼某ＷR相關(guān)考點是：機翼是如何設(shè)計的。

　　機翼是如何設(shè)計的

　　設(shè)計要求

　　機翼是飛機產(chǎn)生升力的主要部件，同時也產(chǎn)生阻力。對于一般飛機，機翼的阻力占全機零升阻力的1/3左右，而誘導(dǎo)阻力幾乎全由機翼產(chǎn)生，所以它對飛機的性能和飛行品質(zhì)有著重要的影響。機翼設(shè)計，首先必須滿足飛機設(shè)計要求中的飛行技術(shù)性能要求，它是機翼設(shè)計的主要技術(shù)依據(jù)。對機翼設(shè)計在氣動性能方面的要求是：

　?、僭谄痫w、著陸和空中機動狀態(tài)下盡可能有大的升力及高的升阻比；

　?、谠谘埠綘顟B(tài)和大速度下有盡可能小的氣動阻力；

　?、墼谌w行包線內(nèi)具有良好的操穩(wěn)特性，特別是在低速時要有線性的俯仰力矩特性、較好的副翼效率和橫航向特性。

　　除以上氣動性能要求外，還要滿足強度和氣動彈性要求，使機翼具有足夠結(jié)構(gòu)剛度和較輕的結(jié)構(gòu)重量和較大的臨界顫振速度。同時要具有一定容積率儲存燃油，滿足外掛物的安裝和投放時的穩(wěn)定性，還要有一定的重心移動范圍以及隱身性要求。

　　在討論機翼的時候經(jīng)常使用一條被稱為弦線的參考線，是一條過剖面圖中兩個端點前緣和后緣的直線。弦線到機翼上、下表面的距離表示上、下表面任意點的拱形程度。另一條參考線是從前緣到后緣的，叫“平均彎度線”，意思是這條線到上、下表面輪廓是等距離的。

　　機翼的形狀是利用空氣對某些物理定律的響應(yīng)來構(gòu)造的。它從空氣獲得兩種作用力：一種是從機翼下方空氣產(chǎn)生的正壓升力；另一種是從機翼上方空氣產(chǎn)生的反向壓力。

　　當(dāng)機翼和其運動方向成一個小角度傾斜時，氣流沖擊相對較平的機翼下表面，空氣被迫向下推動，所以導(dǎo)致了一個向上作用的升力，而同時沖擊機翼前緣上曲面部分的氣流斜向上運動。也就是說，機翼導(dǎo)致作用于空氣的力，迫使空氣向下，同時也就提供了來自空氣的相等的反作用力，迫使機翼向上。如果構(gòu)造機翼的形狀能夠?qū)е律Υ笥陲w機的重量，飛機就可以飛起來。

　　如果所有需要的力僅僅來自于機翼下表面導(dǎo)致的空氣偏流，那么飛機就只需要一個類似風(fēng)箏的平的機翼。然而，給機翼上表面產(chǎn)生的力和下表面產(chǎn)生的力指定一個具體的百分比既不精確，也沒用處。這些(來自上、下表面的力以及它們的比例)都不是恒定值。它們的變化不僅取決于飛行條件，還和不同的機翼設(shè)計有關(guān)。

　　不同的機翼有不同的飛行特性。在風(fēng)洞和實際飛行中測試了成千上萬種機翼，但是沒有發(fā)現(xiàn)一種機翼能夠滿足每一項飛行要求。每種飛機的重量、速度和用途決定了機翼的外形。

　　產(chǎn)生最大升力的最有效率的機翼是一種有凹陷的下表面的勺狀機翼。作為一種固定的設(shè)計，這種類型的機翼在產(chǎn)生升力的時候犧牲了太多的速度，因此不適合于高速飛行。通過工程上巨大的進步，今天的高速噴氣機又開始利用勺狀機翼的高升力特性這個優(yōu)勢。前緣襟翼和后緣襟翼從基本機翼結(jié)構(gòu)向外延伸時，直接把機翼的外形變化為經(jīng)典的勺狀形態(tài)，這樣就能夠在慢速飛行條件下產(chǎn)生大得多的升力。

　　另一方面，特別流線型的機翼風(fēng)阻力很小，有時不能產(chǎn)生足夠的升力讓飛機離地。這樣，現(xiàn)代飛機機翼在設(shè)計上采取極端之間的中庸，外形根據(jù)飛機的設(shè)計需要而變化。

　　設(shè)計內(nèi)容

　　在方案設(shè)計階段，要估算一個機翼面積和粗略地推測這個機翼形狀。當(dāng)設(shè)計進入到更詳細(xì)的設(shè)計階段，必須仔細(xì)考慮機翼幾何參數(shù)，以得到對于規(guī)定任務(wù)是最佳的形狀。雖然機翼不能和飛機其他部件(如動力裝置、尾部布局、噪聲等)分開孤立地考慮，但在設(shè)計的初始階段，把精力集中在主要的機翼參數(shù)上是必要的，而在設(shè)計過程的后期，再考慮由飛機方案/技術(shù)指標(biāo)所確定的全部因素。

　　可以在下述4個方面確定主要的機翼設(shè)計參數(shù)：性能要求、飛行品質(zhì)、結(jié)構(gòu)框架、內(nèi)部容積。

　　性能要求

　　在概念設(shè)計階段必須考慮飛機性能要求。機翼的尺寸必須滿足指令性(適航性)要求，并且必須對設(shè)計(技術(shù)指標(biāo))要求進行估算。在適航性要求中規(guī)定了一定的爬升率和使用速度。沒計要求也規(guī)定了場長和巡航速度。

　　飛行品質(zhì)

　　保證飛機有可接受的飛行操縱品質(zhì)，將影響到機翼幾何參數(shù)的選擇(如機翼的平面形狀將影響低速時飛機失速和過失速特性)。設(shè)計要求將規(guī)定場長和巡航速度。在高速飛行時，氣動彈性和氣動力抖振也是一個考慮的準(zhǔn)則。飛行器的操縱將受機翼的突風(fēng)響應(yīng)的影響，但這可以用同機翼操縱面結(jié)合的自動飛行控制系統(tǒng)來緩和。對于操縱性和穩(wěn)定性來說，荷蘭滾和橫向響應(yīng)將是重要的參數(shù)。而飛機自動飛行控制系統(tǒng)可以給這些品質(zhì)以有利的影響。預(yù)測機翼平面形狀對飛行品質(zhì)的影響是困難的，以至于常常用“修整”來改正內(nèi)在的缺陷。

　　結(jié)構(gòu)框架

　　對結(jié)構(gòu)考慮的主要準(zhǔn)則是安全和最小的重量。機翼結(jié)構(gòu)框架必須支撐所有的非機翼部件(如發(fā)動機、起落架)，安置全部飛行控制部件和高升力裝置(如副翼、襟翼、減速板等)。在所有這些要求中，機翼必須易于制造，并在其使用壽命期內(nèi)維護方便。

　　內(nèi)部容積

　　機翼內(nèi)部容積應(yīng)能裝進所要求的燃油(在不同的油箱內(nèi))、起落架(如果收進機翼型面內(nèi))和高升力裝置及其他控制部件。

　　水上飛機機翼設(shè)計

　　由于水上飛機在水上起降時水載荷與飛機速度平方成正比，故機翼應(yīng)采用襟翼這類增升裝置，使水上飛機可在45kn(80km/h)左右以下速度在較小的水域安全起飛降落，另外機翼低的失速速度有利于縮短飛機在起飛時的滑跑距離和時間，這也意味著更早離開不平穩(wěn)水面而更安全，飛機從水面起飛后很快加速和爬升是成功飛行的關(guān)鍵，展弦比在8～10的機翼，在大迎角爬升時誘導(dǎo)阻力小而更有利。

　　應(yīng)按最大升力系數(shù)0.9來設(shè)計機翼面積，這樣以便在飛機起降時，有進一步增加升力的潛力。

　　由于水上飛機有在水上起降運行的特點，為防水花影響機翼的氣動特性，一般都采用上單翼的機翼布局，這也有利于防水花對機翼結(jié)構(gòu)的腐蝕。

　　機翼應(yīng)選擇阻力系數(shù)和俯仰力矩系數(shù)小的翼型。

　　機身船體前段龍骨相對飛機基準(zhǔn)縱軸有1°～2°上仰角，水上飛機在水中滑行時，龍骨相對水面有8°迎角，這時船尾正好離開水面，根據(jù)這時希望機翼產(chǎn)生最大升力來設(shè)置機翼安裝角和襟翼的偏角。這樣設(shè)置的機翼安裝角在飛機以巡航速度飛行時。迎角偏大，故巡航時船體機身會略有低頭，有利于改善駕駛員的視線。

　　水上飛機機翼上的副翼，除了同一般飛機一樣要注意防止副翼反逆而差動設(shè)計外，還因水上飛機有在至少15m/s側(cè)風(fēng)下在水面起飛時糾正飛機機翼傾斜的需要，副翼面積要比常規(guī)飛機偏大。這樣在空中飛行時副翼操縱會顯得敏感．這可以通過在副翼區(qū)機翼選用9%～10%稍薄的翼型來改善。

　　刷題鞏固

　　01、（2020上海）飛行器在速度接近音速時會有一股強大的阻力，使飛行器產(chǎn)生強烈的振蕩，速度衰減。這一現(xiàn)象被稱為音障。要突破音障，對超音速飛機的結(jié)構(gòu)有一定要求，下列機翼的設(shè)計有利于突破音障的是：

　　A.又薄又短

　　B.又薄又長

　　C.又厚又短

　　D.又厚又長

　　【答案】A

　　飛機是靠機翼產(chǎn)生升力，而把飛機托上天空的，機翼越大，升力就越大。但是，從另一方面來看，機翼在飛行中也會產(chǎn)生阻力，機翼越厚越長，阻力也越大。在飛行速度比較低的時候，為了產(chǎn)生足夠的升力，就要把機翼做得長一些，例如滑翔機的翅膀就特別長。當(dāng)速度提高以后，特別是在超音速飛行的時候，如果機翼厚長，所產(chǎn)生的阻力就特別大，就很難突破音障。因此對于超音速飛機來說，把機翼設(shè)計得又短又薄才能有利于突破音障。

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