12.01 航空迷之:what is 超臨界機翼?Or 為啥 can fly?

科普一:機翼


航空迷之:what is 超臨界機翼?Or 為啥 can fly?


  1. 機翼的主要功用是產生升力,以支持飛機在空中飛行;同時也起一定的穩定和操縱作用。
  2. 是飛機必不可少的部件,在機翼上一般安裝有飛機的主操作舵面:副翼,還有輔助操縱機構襟翼、縫翼等。
  3. 另機翼上還可安裝發動機、起落架等飛機設備,機翼的主要內部空間經密封后,作為存儲燃油的油箱之用。

機翼在使飛機升空飛行中的重要作用


航空迷之:what is 超臨界機翼?Or 為啥 can fly?

波音787下方


從側面看,機翼頂部彎曲,而底部相對較平。機翼在空氣中穿過將氣流分隔開來。一部分空氣從機翼上方流過,另一部分從下方流過。


機翼產生升力的原因

空氣的流動在日常生活中是看不見的,但低速氣流的流動卻與水流有較大的相似性。

日常的生活經驗告訴我們,當水流以一個相對穩定的流量流過河床時,在河面較寬的地方流速慢,在河面較窄的地方流速快。

流過機翼的氣流與河床中的流水類似,由於機翼一般是不對稱的,上表面比較凸,而下表面比較平,流過機翼上表面的氣流就類似於較窄地方的流水,流速較快,而流過機翼下表面的氣流正好相反,類似於較寬地方的流水,流速較上表面的氣流慢。

航空迷之:what is 超臨界機翼?Or 為啥 can fly?

根據流體力學的基本原理,流動慢的大氣壓強較大,而流動快的大氣壓強較小,這樣機翼下表面的壓強就比上表面的壓強高,換一句話說,就是大氣施加與機翼下表面的壓力(方向向上)比施加於機翼上表面的壓力(方向向下)大,二者的壓力差便形成了飛機的升力。

什麼是超臨界機翼?



航空迷之:what is 超臨界機翼?Or 為啥 can fly?

傳統機翼(上)及超臨界機翼(下)的剖面及氣流(藍色區塊)


航空迷之:what is 超臨界機翼?Or 為啥 can fly?



超臨界機翼是飛機翼的一種,其設計有別於傳統機翼,其主要功能在於減輕跨音速飛行的波阻效應。

跨音速Transonic),或稱穿音速,是一個空氣動力學名詞,指的是一個正好在音速上下的速度範圍(約0.8–1.2馬赫)。其定義為臨界馬赫數(通常是0.8馬赫附近)與一個更高速度(通常是1.2馬赫)之間的速度範圍,在這之間的速度範圍,氣流有些是超音速,也有些是亞音速。

設計

超臨界機翼的外型設計,由美國太空總署工程師理查·惠特科姆於1967年首先提出,但1940年德國航太中心即有類似研究。


航空迷之:what is 超臨界機翼?Or 為啥 can fly?

傳統翼型和超臨界翼型外形對比


傳統機翼上表面較彎曲,可以增大空氣流速從而提高升力,且越彎曲氣流越快,但也帶來一個問題,即在飛機接近音速時,上表面的空氣有可能已經超過音速,超音速的氣流會產生激波,帶來很大阻力,因此超臨界機翼翼面比傳統機翼平坦,後緣部分較薄,弧度較大,而且向上彎曲,前緣半徑同樣較大。


最後說明

航空迷之:what is 超臨界機翼?Or 為啥 can fly?

波音787-10

航空迷之:what is 超臨界機翼?Or 為啥 can fly?

787機翼

已經使用了超臨界機翼

  1. 波音787
  2. 波音747-8
  3. 波音777
  4. 波音767
  5. 空中客車A300
  6. 空中客車A350XWB
  7. 運-20
  8. ARJ21
  9. C-17運輸機
  10. C919

其中可以看到運20頁採用了,同時得到的效果如下


航空迷之:what is 超臨界機翼?Or 為啥 can fly?

運-20採用了超臨界機翼,提高了載重


分享到:


相關文章: