上、中、下單翼各有什么優(yōu)缺點？講講機翼的設(shè)計
2022.10.10機翼作為飛機的重要組成部分，其主要作用是為飛行產(chǎn)生升力，提升飛行穩(wěn)定性和操縱性。與此同時，根據(jù)飛機的設(shè)計用途，機翼內(nèi)部還可裝載彈藥、油料、設(shè)備等；機翼外部也可安裝掛載發(fā)動機、起落架、武器彈藥、副油箱等。除了機翼的作用和主要功用外，你是否也曾注意到不同飛機的機翼安裝位置也不同，這背后有什么設(shè)計意圖和技術(shù)考量呢？
在討論機翼安裝位置之前，我們需要先要了解一下機翼的數(shù)量。根據(jù)機翼數(shù)量不同，可劃分為單翼機、雙翼機、多翼機三種。雙翼機指的是有上下并列配置的兩副機翼的飛機；像蘇聯(lián)的伊-15、別-2，日本的Ki-10，意大利的菲亞特CR.32等著名飛機都采用了雙翼布局設(shè)計。這些飛機作為20世紀前期的產(chǎn)物，大都采用前置活塞發(fā)動機，發(fā)動機功率低、重量大、飛行速度慢，為了提供足夠的升力，故采用了雙翼設(shè)計。但隨著技術(shù)發(fā)展，飛行速度不斷提升，雙翼及其支柱卻因其阻力過大，而成為了一種累贅。遂逐漸退出了歷史舞臺。多翼機，比如德國?？薉R-1三翼機、英國FK-10四翼機等，也和雙翼機一樣，在飛行技術(shù)和速度的提升中逐漸被淘汰?，F(xiàn)如的主流飛機，包括：民用客機、殲擊機、軍用運輸機、轟炸機等固定翼飛機都以單翼為主。根據(jù)機翼位置可以大致分為這三類布局：上單翼、中單翼、下單翼。
1? 上 單 翼
上單翼顧名思義是指：機翼在機身頂部的布局形式。這種機翼布局形式常用于軍用運輸機上。解放軍的運-20、運-9、運-8、運-12；美軍的C-5“銀河”、C-17“環(huán)球霸王III”、C-130；前蘇聯(lián)的伊爾-76、安-124、安225；空中客車A-400M等世界主力軍用運輸機都采用了上單翼。
對于軍用運輸機來說，上單翼設(shè)計使機翼離地間隙更大，懸吊發(fā)動機的空間更大，遂而使發(fā)動機離地間隙更遠。對于軍用運輸機時常要在砂石、草地等簡易跑道上的起落，上單翼設(shè)計讓飛機不易將跑道上的異物吸入發(fā)動機，損傷設(shè)備。其次，上單翼飛機還具有視野開闊的特點。向下的方向沒有機翼的遮擋，更易觀察到地面狀況，這對于時常要擔負空中投送任務(wù)的運輸機來講十分關(guān)鍵。與此同時，空間問題也是重要的考量因素，上單翼的設(shè)計能最大程度利用機身空間，減少對機體空間的擠占。對于這個優(yōu)點的原理，在這里需要先介紹一個概念——中央翼盒。
簡單來說，中央翼盒類似于一個插座，兩個機翼插在其中，起到連接機翼和機身的作用。上單翼的設(shè)計可以使中央翼盒從機艙頂部通過，外置中央翼盒從外面看飛機背部就好似有一個“大鼓包”。這樣一來，貨艙內(nèi)部空間更為寬敞，直通式的貨艙能更好滿足大批量運兵需求和大尺寸超長超寬特種貨物運輸需求。當然，采用外置中央翼盒的上單翼飛機，也會對飛機整體氣動外形有所影響，使飛行阻力有所提升。
2? 中 單 翼
中單翼飛機就是指機翼安裝在機身中部的設(shè)計。戰(zhàn)斗機應(yīng)用居多，殲-8、米格-21等都是中單翼設(shè)計。中單翼能更好的將機翼和機身一體化，這樣就能優(yōu)化飛機的氣動外形結(jié)構(gòu)，更有效的提升升力系數(shù)和機動能力。掛彈作業(yè)也是戰(zhàn)斗類飛機要考慮的。中單翼讓機翼離地有一定間隙和空間，但也能讓地勤人員更輕松的完成掛彈任務(wù)。一體化的機翼設(shè)計，可以不占用寶貴的機體空間，起落架也可布置在機翼下方來讓機體空間利用最大化。這對于戰(zhàn)斗機、截擊機等飛機彌足珍貴。
3? 下 單 翼
下單翼飛機的機翼直接穿過機身，在民航客機上廣泛應(yīng)用。民用客機對安全、舒適、航程、高經(jīng)濟性有著十足的要求。民機采用下單翼設(shè)計的第一個原因就是由其本身的任務(wù)性質(zhì)決定的。和軍用運輸機相比，民用客機無需過多考慮超長超寬超重貨物的運輸問題，這樣中央翼盒的占地問題在民用飛機上顯得沒那么重要了，即便將貨艙一分為二但對運人為主的客機來講，在設(shè)計時無需過多的考慮；同時，洲際客機的中央油箱、機翼油箱滿載燃油時，下單翼的設(shè)計也可以提升機翼強度和整體穩(wěn)定性；民用客機不用考慮在惡劣機場起降的需求，也就對發(fā)動機離地間隙沒有過多的設(shè)計考量。從舒適度的角度上來講，下單翼飛機不占客艙空間，這樣一來給予了客艙設(shè)計布置很大的自由度。由于許多干線民航客機都采用翼下懸吊發(fā)動機的設(shè)計布局，下單翼的設(shè)計能一定程度上減少噪音對客艙的影響。從安全的角度說，下單翼飛機離地更矮，緊急撤離時可以作為逃生通道，提升疏散效率。高使用頻次的民航客機，使下單翼更方便完成航前航后的檢查，這也是一大優(yōu)勢。
機翼的擺放位置體現(xiàn)了不同飛機為滿足不同任務(wù)而做出的不同設(shè)計。這些設(shè)計和氣動外形都是經(jīng)過千萬次的驗證而得出的最優(yōu)解。隨著技術(shù)的不斷更新迭代，飛翼式布局等看似科幻的機翼都成為了現(xiàn)實，未來人類還有可能設(shè)計出哪些機翼形態(tài)呢？
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