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客机为什么不用飞翼式气动外形? 第1页

  

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这个问题我请教过我们流体力学的老师(前商飞总体部副部长),他的回答主要是这样的:

首先,一种新的布局,至少要相比现行的传统布局效率提高30%以上,那么航司和机场运营才可能愿意为这个布局改变造成的整个已有体系和设施的更新去买单。那么很显然,飞翼或者BWB布局,虽然效率比传统布局要好,但是还不至于好到这个程度,而它的构型变革对已有运行和保障体系造成的颠覆性影响却又是真实存在的(比如说超大的翼展很难适应现有飞行区运行标准,机位也很难和现有飞机通用)…

第二个,飞翼布局做民航机的话,效率上的优势只有做到很大时才会变得明显。但是这样一来问题就来了,现在的民航业偏偏不需要客运的大飞机,大飞机出来根本上座率就坐不满,不然A380何至于停产?而且飞翼布局的翼展增加速度随着飞机尺寸的增加会非常迅速,因此大飞翼会对现有的机场设施和保障体系造成更加严重的影响。

相比之下,疏散、采光、结构什么的其实都是不那么麻烦的问题,工程上虽然有困难但不能算是顽疾。尚不具备适合其运行的环境才是飞翼布局民航机迟迟不能出世的原因。


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其实是一个很多人都不会想到的问题,反复加压。

常规金属圆柱外套机翼的方式其实并不是很好的运输设计,因为重量和升力的分布是错开的。

升力在机翼贴近机身处最多,但运输的东西质量在正中,有力臂会造成扭曲应力。飞翼式构造恰好能解决这个问题,因为飞翼 机身也产生升力,升力正中也是质量正中。

客机货机设计成圆柱体只是因为高空飞行舱内加压,圆柱体圆形截面能更好的分散压力。就和潜艇耐压壳横截面也都是圆形一样,只不过潜艇的压力是反过来。实际上绝大多数的民航客机寿命都是以加压循环来计算而不是飞行时间,所以长途客机实际使用时间就长因为一个加压减压的循环时间长。

而如果采用飞翼式的气动外形,加压空间的横截面不是一个圆形而是类似于数个球体相连的虫状截面。

简单的模拟便能看到随着压力的升高在机体顶部和底部有明显的应力聚集。

也就是和传统圆柱体机身能统一用一种材料不同,飞翼式的客机要多种材料乃至复合材料来建造机身,这就大幅度增加了飞机的设计和研发难度。

顺带说一下为啥其他常见的说法其实都已经有了解决方案。

没有窗户采光,但现在宽体客机如果坐中间也没啥采光,且长途飞行需要睡眠空姐也会让靠窗的乘客把遮阳板拉下,本质上并没有区别而是心理作用。真需要的话,空客的解决方案就不错,正如上图模拟里,机身顶部应力聚集,那就采用支架模式镂空让阳光能从头顶上照下来,这一大片玻璃采光可比传统设计里两边的小窗户舒服多了。

再比如应急逃生问题,其实这方面飞翼式还更优秀,因为通道和出口更多。现在最宽的A380也只有两个通道,飞翼式纵向有六个通道,横向有四个,横纵都更方便乘客到出口。

还一个常被人忽视的,因为横截面更宽,在相同载客数量的情况下,飞翼式布局比常规布局的机身要更短更矮,人实际需要走的距离更短,更利于迫降后的逃生。

且这个优势不仅在事故迫降时有用,在登机和下机时因通道多同样有优势,不会因为某个放行李的乘客堵住过道,导致后面的人无法登机。

在占据比现有客机略宽但更短的空间下,飞翼式布局上下人员的效率更高。


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原因就一个:飞翼式的气动效率没有比传统布局高到能够抵消研发投资。

只有军用飞机对隐身的硬需求,才使得军方可以忍受研发大型飞翼式布局飞机的巨额投入。


传统圆筒机身也是多种材料结构和复合材料结构设计,圆筒机身结构各个零件不同的受力情况决定了应用不同材料是更优的选择,不是有些人想象得那么简单。

机身寿命也不是加压减压次数决定的,而是受力循环次数决定的,就是载荷谱,加压减压只是其中一个部分。


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哦?毛熊和鹰酱同年同月同日死的愿望要成真了?

加油。




  

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