飞机都有两个机翼吗?你见过一个机翼的飞机吗?为什么要造它?

科学信仰 2024-01-18 11:28:07

从1903年莱特兄弟发明飞机以来,至今已有100多个年头了,而飞机的形态也出现了翻天覆地的变化,但不管怎么变,有一点是始终未变的,那就是飞机至少都有两个机翼。

等等,真的是这样吗?其实只有一个机翼的飞机是存在的,它就是美国于1979年制造的AD-1旋转翼飞机。这架飞机的外表看起来非常奇怪,而且有一种逼疯强迫症的趋势。整架飞机看起来就像是被机翼吊在空中,而机翼与机身只由机翼中心的一个点相连接,最有趣的是,这架飞机的机翼竟然是可以转动的,这让它看起来就像是一把飞行在空中的大剪刀。

美国为什么要制造这样的飞机呢?

当然并不是为了标新立异,可以说这架飞机是对飞机制造的一种创造性尝试。飞机之所以能够飞上天空,完全是因为机翼。由于机翼上下两面的形态结构不同,当飞机向前移动时,机翼上方的空气流动速度快,而机翼下方的空气流动速度慢,根据伯努利原理,流速快的一方压强小、流速慢的一方压强大,于是在机翼下方就产生了一股强大的升力,正是这股升力将飞机送上了天。

飞机能够飞上天空是因为机翼,但在飞上了天空之后,机翼就成为了一种负担。

为什么这么说呢?当飞机的速度达到音速时,会产生激波,激波会成为一股强大的阻力,阻止飞机继续提速。本来这只是在飞机达到音速后才需要面对的问题,结果却因为机翼而使这个阻碍提早出现了。为什么呢?因为机翼上方的空气流动速度更快,所以在飞机还没有达到音速时,机翼上方空气的流动速度就已经达到了音速,因此也就会导致强大阻力的提早产生。

当然,要解决这个问题并不十分困难,只需要让机翼适当后掠或前掠就可以了。

可问题是在这件事上存在着一个矛盾,机翼前掠或后掠的角度越大,飞机的速度就越快,但与此同时,升力也就越低,所以飞机起落的安全系数也就越低。于是为了解决这一矛盾,可变后掠翼飞机出现了,在起飞和降落时,这种飞机的机翼会维持在最小的后掠角度上,以便获得最大的升力,而在天空中飞行时,机翼又会变到最大的后掠角度上,以便获得最大的飞行速度。

可变后掠翼飞机虽好,但也有问题,这些问题合在一起就是四个字:冗余太多。

两个可变的机翼需要两套复杂的后掠机构,而随着后掠角度的变大,机翼会产生一个强大的扭转力,为了避免机翼的损坏,则必须提升它的结构强度。此外,在后掠角度变化的过程中,升力中心也会改变,为了保证飞行的平稳,也需要给机身做更多的结构补偿。这样一来飞机就变得越来越重了。于是,为了解决这些问题,AD-1旋转翼飞机出现了。

这架飞机只有一个机翼,所以只需要一套可变系统,结构一下变得简单多了。

而且由于机翼与机身只由一个中心点相连接,所以机身类似于被机翼吊在空中,机翼给机身提供的升力始终是垂直向上的,不存在扭转,机翼也就不需要很好的结构强度。同样的道理,不论机翼怎么变化,升力的中心始终都位于中心的连接点上,飞行的平稳性也就得到了保证。既然这么多优势,为什么AD-1旋转翼飞机最终没有推广开来呢?因为它有一个致命的缺陷,在机翼旋转的过程中,总是一侧前掠一侧后掠,当角度过大时,前掠的一侧会在翼根处失速,而后掠的一侧会在翼尖处失速,这种问题需要极其精细的操控才能够完美纠正,所以非常容易出现安全事故,最终只能被淘汰了。但不可否认的是,这种设计是航空史上一次大胆的创造性尝试,同时也为航空业的发展积累了宝贵的数据。

0 阅读:4

科学信仰

简介:科学是一种规律,信仰是一种态度。