A380客机能搭载近25吨发动机重量,客机翅膀到底有多坚固?


客机机翼采用特殊设计结构并应用高强度材料。机翼除了给客机提供必备的升力,还需要有较强的承重能力。大型喷气式客机在地面时,机翼还得撑起机身上的发动机,例如A380型客机单具发动机就重达6.2吨,A380有四具类似发动机,总重也接近25吨!目前大型喷气式客机都采用翼吊式布局,这就需要客机拥有坚固的机翼。

一个世纪的航空发展史,同样也是机翼材料的进化式。飞机机翼由最初的木质材料演变为全金属材料,又进而演变成“塑料”飞机时代(复合材料)。这一些都是为了满足飞机轻质和坚固的要求。

航空发动机会采用翼根、尾吊和翼尾吊式布局,其中波音707采用翼吊式布局后,该型布局渐渐统领了整个现代客机设计走向。翼吊式布局利于发动机的重量抵消飞机机翼和机身连接处的部分扭力,可以起到“卸载”的作用。

我们知道,客机在飞行时,机翼是产生升力的主要装置,而重量较重的机身则会产生向下的重力。此时机翼的升力和机身的重力就形成很大的扭力,这也让翼根成为重要承重部件,发动机采用翼吊式,可以将一部分重量分散到机翼上,这也利于平衡机翼根部的扭力。

机翼为了达到相对“轻”和“坚固”,通常会采用双梁单块式结构,也就是前后有两根梁,它们之间还会有很多翼肋。梁和翼肋就组成了机翼的内部骨架结构,而外层则是飞机蒙皮和壁板。飞机设计师在客机研发阶段,就会将机翼的重量和飞机承载的最大重量考虑进去,并根据最大重量对整个机翼进行设计和优化,这能从根本上保障机翼能够承受巨大的重量。

设计机翼的结构是一方面,另一方面还需考虑机翼的材料。机翼当中会应用多种材料,例如机翼的蒙皮和骨架会采用高比模量或高比强度材料,尤其是复合型材料得以广泛应用。机翼除了轻量化、坚固之外,还需要有一定的柔韧性。比如机翼还需要承受3个G的过载。这时就体现出复合材料的优势了,当它作为大展弦比机翼材料时,在满足气动要求和强度要求、气动弹性和减重性能的前提下,可以承受更加极端的变形。

例如全球最大的客机——空客A380,其单级舱布局下可以搭载853人,最大起飞重量高达570吨,巡航速度为0.85马赫,最大速度0.96马赫。为了满足A380的性能指标,其也需要功率强大的涡扇发动机。A380搭载四具发动机联盟的GP7200或罗罗遄达900。

我们以遄达900为例,其采用三转子高涵道涡轮风扇发动机,长4.55米,直径达2.94米。净重也达到6.271吨。这些体现出空客工程师的设计功力,毕竟客机还没有升空,其翅膀上已经装载了近25吨重物!

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