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為什么飛機要把油裝在薄薄的機翼里?一次超百噸重,不怕壓斷嗎?

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像波音777、空客A350這類寬體遠(yuǎn)程客機,算上復(fù)飛、爬升、著陸、備降等因素,每次攜帶燃油約160~180噸。



在高空飛行時,這么重的油箱,不怕把機翼給壓斷嗎?扁擔(dān)大家都知道,如果兩側(cè)物體太重,根本抬不起來,就算勉強抬起來,也會把人體壓傷,又或者扁擔(dān)直接斷裂。

辟謠一下,下面這張圖的機翼不是被燃油壓斷的,是俄羅斯一架機齡超50年客機,在降落時機翼擦地折斷的。



眾所周知,飛機一旦發(fā)生事故,死亡率接近100%,可事實擺在眼前,也沒聽說客機油箱把機翼壓斷這事,下面就揭開其中的奧秘。



為什么把油箱放在機翼中?

客機油箱有三部分,直接看下圖,為什么不把油箱全都放在中間區(qū)域。



不論坐沒坐過飛機的朋友都知道,客機中間區(qū)域是載客區(qū),決定著航空公司的虧損或盈利,如果不是政策明確規(guī)定,相信很多航司甚至?xí)u站票,足以見得,客機中間區(qū)域有多重要,換言之,你總不能讓乘客坐在兩側(cè)機翼里吧。



除了核心載客區(qū),中間部分有廚房、衛(wèi)生間,還要給未來技術(shù)留好足夠的“迭代空間”。

中間區(qū)域地板以下是貨艙,專門用來存放乘客的行李,空余部分也會運輸貨物,部分客機超過一定年限,會把載客區(qū)的座椅拆掉,全都改造成貨艙,從客機轉(zhuǎn)變?yōu)樨洐C。



所以在核心中間區(qū)域被占用的情況下,只有兩側(cè)機翼還留有一些空間來存放航空燃油,之所以機翼不怕被動輒超過100噸的燃油壓斷,主要原因有以下幾點:

1.機翼本身材料強度足夠

從遠(yuǎn)處看去,機翼好似薄薄的一層,但靠近了看,它其實是由翼肋、翼梁、桁條和蒙皮組成,采用雙梁設(shè)計,前后兩個主梁共同分擔(dān)載荷,屬于內(nèi)部極其堅固的盒狀結(jié)構(gòu)。



以波音787舉例,機翼的主結(jié)構(gòu)極限應(yīng)力高達551MPa,安全系數(shù)1.5下允許承載350-400噸級載荷,內(nèi)部充100~200噸航空燃油,完全不在話下。

其中離不開材料的幫助,現(xiàn)代客機的機翼采用碳纖維增強塑料(CFRP),使用部位包括翼梁、蒙皮、桁條,一個機翼50%左右都是碳纖維增強塑料,所以能輕松承載燃油重量。



2.燃油的重力能抵消部分上升力

由于機翼的特殊構(gòu)造,在客機高速飛行時,機翼上層空氣流速較快,導(dǎo)致壓強低,而機翼下層空氣流速快慢,相對壓強高。

為了趨于平衡,下側(cè)空氣會迅速轉(zhuǎn)移到上側(cè)去,此過程會產(chǎn)生空氣升力,也就能給客機提供上升力。



雖然上文說過,即便機翼內(nèi)部不存放燃油,也不會被這股上升力給壓斷,但機翼材料終究有疲勞性。

不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募僭O(shè),受到強上升力影響,機翼的飛行壽命是15年,但如果機翼中加入燃油,燃油向下的重力會抵消機翼受到的部分上升力,減輕機翼材料的疲勞度,變相增加機翼壽命,假設(shè)為20年。

那么這多余的5年,就能讓航空公司繼續(xù)盈利。



新的問題:燃油在機翼里翻滾,會破壞飛行平衡嗎?

把燃油放在兩側(cè),也有利于穩(wěn)定飛機的重心,使其在轉(zhuǎn)彎或遇到突發(fā)氣流時,穩(wěn)定的重心能幫助客機提高不少安全值。



但你有沒有想過另一個問題,咱們還是以扁擔(dān)舉例,情景模擬一下,你挑著兩桶水,水桶晃來晃去,此時的你走路都走不穩(wěn),甚至一不小心摔倒在地。

機翼里的燃油也是同理,在飛機上升、轉(zhuǎn)彎、下降或遇到強氣流時產(chǎn)生的顛簸,都會讓機翼內(nèi)部燃油變得不穩(wěn)定,晃來晃去的作用力會影響整架客廳平衡,再聯(lián)想客機事故死亡率,不由得一陣哆嗦。



其實這個問題不用擔(dān)心。

油罐車大家都見過,高速行駛中突然減速或轉(zhuǎn)彎,里面的油在慣性作用下,也不會影響車的平衡,其實內(nèi)部構(gòu)造是這樣的。



同理,機翼內(nèi)部也有很多個獨立儲油艙室,彼此之間僅有一個直徑約5cm的限流孔連通,即便飛機遭遇顛簸,里面的燃油也不會引發(fā)重心偏移。

此外,飛機優(yōu)先消耗中央油箱燃油(占總油量約20%),最后才消耗機翼油箱,這里面也有講究。



一旦飛機檢測到左翼和右翼燃油差超過300kg,就會啟動交叉供油,簡而言之,一會用左翼油箱,一會用右翼油箱,目的是為了保證左右翼平衡。

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