像波音777、空客A350這類寬體遠程客機,算上復飛、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?扁擔大家都知道,如果兩側物體太重,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域。
不論坐沒坐過飛機的朋友都知道,客機中間區域是載客區,決定著航空公司的虧損或盈利,如果不是政策明確規定,相信很多航司甚至會賣站票,足以見得,客機中間區域有多重要,換言之,你總不能讓乘客坐在兩側機翼里吧。
除了核心載客區,中間部分有廚房、衛生間,還要給未來技術留好足夠的“迭代空間”。
中間區域地板以下是貨艙,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,會把載客區的座椅拆掉,全都改造成貨艙,從客機轉變為貨機。
所以在核心中間區域被占用的情況下,只有兩側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,采用雙梁設計,前后兩個主梁共同分擔載荷,屬于內部極其堅固的盒狀結構。
以波音787舉例,機翼的主結構極限應力高達551MPa,安全系數1.5下允許承載350-400噸級載荷,內部充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
由于機翼的特殊構造,在客機高速飛行時,機翼上層空氣流速較快,導致壓強低,而機翼下層空氣流速快慢,相對壓強高。
為了趨于平衡,下側空氣會迅速轉移到上側去,此過程會產生空氣升力,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。
不嚴謹的假設,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,假設為20年。
那么這多余的5年,就能讓航空公司繼續盈利。
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,也有利于穩定飛機的重心,使其在轉彎或遇到突發氣流時,穩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,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、轉彎、下降或遇到強氣流時產生的顛簸,都會讓機翼內部燃油變得不穩定,晃來晃去的作用力會影響整架客廳平衡,再聯想客機事故死亡率,不由得一陣哆嗦。
其實這個問題不用擔心。
油罐車大家都見過,高速行駛中突然減速或轉彎,里面的油在慣性作用下,也不會影響車的平衡,其實內部構造是這樣的。
同理,機翼內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重心偏移。
此外,飛機優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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