像波音777、空客A350这类宽体远程客机,算上复飞、爬升、着陆、备降等因素,每次携带燃油约160~180吨。" n4 ?4 W% z# p3 O9 y& s1 ?, l3 v
/ j% a! J# t# }( g
; U4 B' E7 O& k0 h9 W: A在高空飞行时,这么重的油箱,不怕把机翼给压断吗?扁担大家都知道,如果两侧物体太重,根本抬不起来,就算勉强抬起来,也会把人体压伤,又或者扁担直接断裂。
( ]/ s+ ]% V5 R1 {8 n辟谣一下,下面这张图的机翼不是被燃油压断的,是俄罗斯一架机龄超50年客机,在降落时机翼擦地折断的。+ S" _& O. |3 |( \4 o. w
+ K9 z/ |5 Q+ a, x8 @! U1 k$ q e! r! t# ~( a
众所周知,飞机一旦发生事故,死亡率接近100%,可事实摆在眼前,也没听说客机油箱把机翼压断这事,下面就揭开其中的奥秘。# y R* z* M2 }% E2 [
7 [4 ~8 D5 Z3 K& L
$ e* l, {+ g! R2 w+ P
为什么把油箱放在机翼中?3 X4 ~; k" I0 q) J$ Z* j6 T
9 M. ]! v% H: e) I2 C6 ?: Z7 @8 t客机油箱有三部分,直接看下图,为什么不把油箱全都放在中间区域。9 i) p) y8 z$ X& B: b3 X* F
7 x0 L% O- S* O9 y6 U
& E! t/ J: A, ]0 f; Q0 e0 M1 z
不论坐没坐过飞机的朋友都知道,客机中间区域是载客区,决定着航空公司的亏损或盈利,如果不是政策明确规定,相信很多航司甚至会卖站票,足以见得,客机中间区域有多重要,换言之,你总不能让乘客坐在两侧机翼里吧。
# ^2 g7 I. t; d' i" O# O a/ z
7 }2 `6 w) B" I$ X/ G7 h" t% i) C. k& W3 j, t3 [3 P1 x
除了核心载客区,中间部分有厨房、卫生间,还要给未来技术留好足够的“迭代空间”。
: {. D8 c$ v: n* S1 T& h/ S( [中间区域地板以下是货舱,专门用来存放乘客的行李,空余部分也会运输货物,部分客机超过一定年限,会把载客区的座椅拆掉,全都改造成货舱,从客机转变为货机。5 F$ E/ n" z0 ~/ d& Y
1 {8 |' o" j, e' E+ y4 d* F! M( @6 x7 b5 F: a, L
所以在核心中间区域被占用的情况下,只有两侧机翼还留有一些空间来存放航空燃油,之所以机翼不怕被动辄超过100吨的燃油压断,主要原因有以下几点:
# e9 a! Y0 \9 d1.机翼本身材料强度足够; S, x D2 ]4 {$ U6 f+ e$ u3 D
从远处看去,机翼好似薄薄的一层,但靠近了看,它其实是由翼肋、翼梁、桁条和蒙皮组成,采用双梁设计,前后两个主梁共同分担载荷,属于内部极其坚固的盒状结构。
3 p8 y- h3 o2 O- Z& T# N
`5 ^2 p: i# C+ U; k3 i; V5 P2 d
& d% ^$ K( n7 t: }以波音787举例,机翼的主结构极限应力高达551MPa,安全系数1.5下允许承载350-400吨级载荷,内部充100~200吨航空燃油,完全不在话下。& r. A1 K" i3 L: @" y3 l
其中离不开材料的帮助,现代客机的机翼采用碳纤维增强塑料(CFRP),使用部位包括翼梁、蒙皮、桁条,一个机翼50%左右都是碳纤维增强塑料,所以能轻松承载燃油重量。2 |( x2 _, h$ ^$ f7 Q X
' E" ?/ t, \- Y0 x
3 @( [7 O1 D9 m% v7 k5 ^2.燃油的重力能抵消部分上升力
$ N x: w5 ]$ n: q5 L( r由于机翼的特殊构造,在客机高速飞行时,机翼上层空气流速较快,导致压强低,而机翼下层空气流速快慢,相对压强高。, K- g, D. L; t: d
为了趋于平衡,下侧空气会迅速转移到上侧去,此过程会产生空气升力,也就能给客机提供上升力。9 r) C, p$ _. }* E
8 B, L- t% T( u- B$ h
2 Y& h0 L' q9 _+ s, v* A
虽然上文说过,即便机翼内部不存放燃油,也不会被这股上升力给压断,但机翼材料终究有疲劳性。
/ E2 H9 m N" P不严谨的假设,受到强上升力影响,机翼的飞行寿命是15年,但如果机翼中加入燃油,燃油向下的重力会抵消机翼受到的部分上升力,减轻机翼材料的疲劳度,变相增加机翼寿命,假设为20年。
5 B3 ^$ I8 ^: c2 L) F- D那么这多余的5年,就能让航空公司继续盈利。
7 B: y" m' u, [# \9 Z
" |/ B- c( e4 C& ^
- |5 P) `$ G& [0 Z9 H3 v新的问题:燃油在机翼里翻滚,会破坏飞行平衡吗?
# X5 p0 S$ m o! O0 c1 l
( C M$ @3 ]: g* n! M ?( B把燃油放在两侧,也有利于稳定飞机的重心,使其在转弯或遇到突发气流时,稳定的重心能帮助客机提高不少安全值。5 I) [8 h$ j7 ^8 ?' G' H
@# P; I0 ` u `/ `
7 I$ V) m% ], Z( ?! h+ u7 X7 {但你有没有想过另一个问题,咱们还是以扁担举例,情景模拟一下,你挑着两桶水,水桶晃来晃去,此时的你走路都走不稳,甚至一不小心摔倒在地。# a; r' u. H: E y7 h
机翼里的燃油也是同理,在飞机上升、转弯、下降或遇到强气流时产生的颠簸,都会让机翼内部燃油变得不稳定,晃来晃去的作用力会影响整架客厅平衡,再联想客机事故死亡率,不由得一阵哆嗦。
& N" d$ g" U! u; W9 F
* F' _3 U! f9 d0 j1 l# f+ m* F5 [/ _& P% @0 x- U1 Y5 K
其实这个问题不用担心。$ q6 s0 v: h7 C6 o4 }) e' m1 T
油罐车大家都见过,高速行驶中突然减速或转弯,里面的油在惯性作用下,也不会影响车的平衡,其实内部构造是这样的。+ i' p4 j" ?1 B( }9 U
0 v# Y1 R. e" w' V
. x7 W( a4 P! t( w. Q- `$ D同理,机翼内部也有很多个独立储油舱室,彼此之间仅有一个直径约5cm的限流孔连通,即便飞机遭遇颠簸,里面的燃油也不会引发重心偏移。
3 D1 h/ j. T1 m1 E此外,飞机优先消耗中央油箱燃油(占总油量约20%),最后才消耗机翼油箱,这里面也有讲究。
+ o/ @ p5 h, f+ z) P/ T" `0 k+ u; y) \. j
3 B/ [7 Y% m% c7 F
一旦飞机检测到左翼和右翼燃油差超过300kg,就会启动交叉供油,简而言之,一会用左翼油箱,一会用右翼油箱,目的是为了保证左右翼平衡。 |