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[设计艺术]飞机机翼那么薄,为什么要把油箱安在机翼上?

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飞机机翼那么薄,为什么要把油箱安在机翼上?
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飞机
飞行器设计
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飞机设计
机翼理论
飞机机翼那么薄,为什么要把油箱安在机翼上?
1 飞机上寸土寸金,你不塞机翼就得占别的空。
2 油箱形状比较随意,有的设备不好塞,但油箱好塞。
3 大型飞机的机翼油箱可不小。


4 机翼在飞行中可是会变形的,载荷越大上翘越厉害,而翘起来会损失升力,所以机翼上最好有个配重~


这题,会设计飞机的都知道。
飞机模拟游戏《坎巴拉太空计划》里就可以设计飞机。
设计飞机要控制好三心:
重心升力中心推力中心


一般来说,重心和升力中心不能相距太远,不然飞机很难控制,或者阻力过大。
飞机控制靠襟翼,尾翼产生力矩,调整俯仰。
垂直尾翼,襟翼调整左右倾斜,转向。


三心设计好了,飞机还会自动回正,就是自动平飞。
那么,油这个东西应该放在哪里?
在航行过程中,油越耗越少,重量越来越轻。
飞机重心也会随之变化。
所以,油最好围绕重心分布,对称分布放置。
而升力中心,不要离重心太远,否则飞机很难控制。
一般升力中心基本就是在两个翅膀中间,除非设计非对称飞行器。
你看,这样的话,油是不是应该放在机翼里,或者在机身连接翅膀处附近为好?
油在这里围绕重心分布,这样,不管油多油少,几乎都不会影响飞机重心。
另外,现实中的飞机机翼不是刚体,飞行过程中机翼托举机身,自身因升力也会向上弯曲,要是能有东西压住再好不过了。油放机翼里正好!
发动机一般也挂在机翼上,供油哪里最近?
当然是机翼!


再说了,把油箱放别处,还要增加额外的机身结构,这都是死重。机翼里反正也很难塞进其他东西,不如就放油。
如果油仓是分隔的,还可以把燃油当配重调整重心。
大体就这些原因吧。


好了,我要去MUN了,再见!
是的,这个游戏还可以设计火箭……
你左右手握两个吊环,像十字架一样挺在空中。
这时候要往你身上挂一个 20kg 的哑铃,请问你如何选择:
挂在脚上挂在抓着吊环的手上。
聪明人应该都会选择挂在抓着吊环的手上吧,这样 20kg 的哑铃直接被吊环的拉力吊起来了,你手就夹在中间走个过场,只要你手不被压断,就不怎么用你出力。
但如果挂在脚上,你手就要更使劲儿,加的力量比 20kg 大不少。并且你的肘关节也不一定受得了。
飞机的升力来自机翼的流体压强差,是机翼拖着机身不掉下来。想象一下,一根木棍,两端往上使劲儿,中间往下使劲儿,木棍是有强度要求的,一旦力气大了就容易折断。这时候要在木棍上挂个东西,肯定是分别挂两边最简单,要挂在中间,对木棍的强度要求会再高一点。
因为油箱是少有的,能随便放的东西。其他东西。比如电子设备、人员、发动机,它们的占用空间往往都是特定的,没法像油箱那样啥形状都可以。


红色的是油箱。
客机运输机往往机翼油箱就够用了,就只用机翼放油箱,其他地方放设备啊,放人员啊,放货物啊。战斗机机翼里的油不够用,哪哪都会塞一点。
将油箱放置在飞机机翼中,通过平衡机翼的升力和机身重量来提高整体结构效率,降低飞机燃油系统的复杂性,并通过将燃油放置在远离乘客舱的地方来提高乘客的安全性。
为什么飞机油箱位于机翼上?
最早的飞机设计,是将油箱安装在飞机机身上,通常在发动机防火墙和驾驶舱之间。这是一个符合逻辑且合理的位置,因为那时的飞机为织物覆盖,通常还有木制的机翼结构。
而后来,飞机的发展,出现了更多更先进的因素,譬如机翼结构、系统和乘客安全的原因,新的飞机设计通常将油箱设置在机翼上。
机翼燃料提高结构效率
用一只手握住砖头,慢慢地伸出手臂,砖块也变得越来越难以握住。这称为“弯矩”。弯矩描述了结构中的扭转应力。
弯矩驱动了大部分强度要求,需要加强飞机的结构。想象一下,如果把砖块理解为粉碎的小块,并沿着你的手臂分布,是不是与在机翼中放置燃料的基本原理相同。
考虑到飞机——飞机的质量集中在机身内的重心。 该质量必须由飞行中的机翼支撑。总质量的更多位于机身,施加在机翼根部结构上的弯曲应力就越大。
如果该质量中的部分可以远离机身,机身减轻,而机翼上的总弯矩却是减小的。
现代飞机的燃料和发动机基本都布局在机翼上,由此引入向下弯曲的力矩以减少机翼根部力矩。
这些弯矩如何影响机翼结构的设计?
同样质量的飞机,为抵消机身和燃料更大的重量形成升力,无机翼燃料的机型,势必在其翼梁或翼梁中需要更多的横截面积。这将导致机翼结构更重或难以设计制造符合空气动力学的机翼结构。
显然,相比之下,机翼燃料飞机能够使用更轻、更薄的翼梁或翼梁来实现相同的机翼强度,达到更大的升力。
机翼燃油简化燃油系统设计
在机翼中设置燃料可大大降低燃油系统的复杂性,尤其是在上翼单引擎飞机中。很好理解,位于上单翼的燃油,可以利用燃油重力将其输送到发动机中,而无需过多泵压。


塞斯纳 172
在多发飞机中,机翼燃料可就近输送到同样置于机翼上的发动机,最大限度地减少了对复杂管道的需求。


空中国王 350
机翼燃油提高乘客安全性
除了机翼油箱的工程设计优势外,将燃料定位在机翼油箱中的根本好处是改进燃油泄漏或其他受损情况下的乘客安全。
事实证明,特别是在地面火灾+燃料充足时,乘客可以获得宝贵的疏散距离和时间。大家可以了解下华航的飞机地面失火事件。


民航故事?www.zhihu.com/column/civilavition


民航招飞?www.zhihu.com/column/civilaviation
你也知道机翼薄。机翼里不管是装人、装货,都不如装油合适。
油箱要是放在机身里
那乘客就得放进机翼里了
这舱位规格可高啊!
事实上,民航飞机的机翼并不是很薄,有的机型机翼根部厚度超过1米,只是民航飞机本身尺寸太大,长宽动辄几十米,显得机翼很薄。


油箱安放在机翼里面的好处很多。
1、腾出机身空间,增加有效载荷(如民航客机,可以多载人和货物);
2、有效利用机翼内部空间;
3、因为引擎一般都装在机翼上,这样设计的油路会很短,从设计、制造和使用的角度来看都很科学和经济;
4、引擎分开供油,有利于应对有些紧急情况(如一侧引擎故障);
5、安全高于一切。将油箱放在机翼里面,在有些极端事故中,更有利于保护机身里面乘客的生命安全。
6、飞机的重心位置对于飞行安全来说非常重要,一般飞机的重心很靠近两个机翼重心的连线,把油箱布置在机翼上,更有利于配平,而且左右对称,这是很科学的。
首先,正是因为机翼薄,不适合放其他设备,但适合放能流动的燃料。
其次,用燃料压在机翼上有压力改善翼根受力情况,延长使用寿命。
第三,机翼与升力中心非常接近,即使燃料消耗掉,也不会对配平有太高要求,保证飞行更省油,和驾驶操控性。
不是那个专业,但是做过一个课题的调研,所以有点了解
民航客机的机翼内部其实不小,人能进去(实际上检修时就是人直接进去检查,当然不可能站直)


百度上随便找个图
你以为的薄只是因为整个飞机够大,衬托的……
充分利用每一个空间,因为别的地方也没有空间了。其实,不只是大翼有油箱,主轮舱附近也是有油箱的,那个叫中央油箱,空间特别大。两个大翼主油箱加一起都不去中央油箱的容量大。所以,不能说油箱都装在大翼上,而是大翼的空间发挥了更大的价值,也装了油。不知道这么说恰不恰当!






一架普通民航客机通常有三个油箱,一个中央油箱位于机身,两个主油箱位于左右机翼。
为什么要把油箱安在机翼上?
那有朋友可能就会有疑问了,机翼那么薄薄的一片,看上去那么“弱小”“可怜”,真的有办法能放下油箱?
其实,机翼并非是我们看上去的那么“薄”,它只是相对于机身来说比较薄,把油箱放在机翼上是有几个重要的原因。
第一,保持飞机的平衡
如果把油箱放在机身处,在飞机行驶、起飞过程中,燃油的晃动以及消耗都会造成飞机重心的改变。而放在两侧对称的机翼上,就能更好地保持飞机的平衡。
第二,保证乘客的安全
与机身相比,机翼距离地面的距离较远。如果飞机因特殊情况需紧急迫降,位于机翼的油箱能被划破的可能性较小,燃油泄漏的几率也会降低,能够更大程度地保证乘客安全。
第三,减少机翼的损害
机翼是飞机起飞时“升力”的主要来源。当飞机向上的升力越大,机翼所承受的力也就越大,达到一定程度,会造成弯曲、折损。而在机翼处存放燃油,油箱的重力能够适当抵消受力,从而减少升力对机翼的损害。
第四:提高利用的空间
飞机一般被用来载人或载物,所以对空间有很高需求。如果把油箱安装在机身处,必然会大大缩减载客量,航空公司的收入也会大打折扣。


飞机颠簸的时候,“半桶油晃荡”会不会危险?
那可能又有朋友要问了,飞机起降或遇到强烈气流天气期间,难免会发生一定的晃动。俗话说得好,“满桶水不响,半桶水晃荡”,那么这随意晃动的燃油,会不会改变飞机的重心?会不会对飞行产生影响?
答案是不会。机翼里的油箱,并不是一个整体,而是被分割成多个油箱组。每个油箱组又被隔框分割成多个小油箱,再通过单向活门和输油泵将它们相连。
这样的设计有以下几个好处,第一,燃油无法随意流动,也就不会因分布不均影响飞机重心;第二,各个小油箱的燃油重量,与飞机总体质量相比微不足道,自然也不会对飞行造成影响;第三,随着飞行过程中燃油的消耗,输油泵会调节各个小油箱的消耗顺序,从而保持机身大致的平衡。
要知道产生升力的是机翼,机身他就是个累赘。
要不是人和发动机塞不进去机翼,把人也塞进去机翼那就更棒了
不然呢
不把油箱装在机翼上
难道让乘客坐在机翼上 ?


一般来说,飞机有三类油箱,为什么机翼看起来那么薄也装有油箱呢?听机务小哥仔细道来。。
飞机油箱
现代飞机通常有中央油箱、左主油箱和右主油箱。有些飞机机翼的两侧还有通气油箱。


有些大型飞机诸如空客A380飞机在平尾上还有配平油箱。
多数飞机的油箱对称地配置在机翼内。
这种设计的好处是:
1、油箱不占机身容积,有利于提高飞机的客货运输能力;
因为为了提升机翼的抗载荷能力,机翼采用了桁架结构,满足了强度要求,同时重量小。


机翼内部就会留很多空腔,这些空腔正好可以用于储存油料。
2、在燃料消耗的过程中,飞机重心位置移动量较小,利于飞机的飞行平衡与安全。
有些飞机对重心的变化非常敏感。
1981年2月7日,一架编号为USSR-42332的图-104A型客机在列宁格勒(圣彼得堡)附近的普希金城军用机场刚刚起飞,就一头栽向机场跑道,机上52人全部遇难。
罹难者中包括了太平洋舰队司令在内的16名海军将领和一名陆军将军,以及太平洋舰队的其他核心领导。
原因是因为这些将军往飞机里面带了很多货物,由于没有固定好,在起飞的时候,货物往机尾运动,导致飞机没法操控,直接导致失事。


3、由于油料的重力与飞机升力方向相反,两个力能相互抵消一部分,有助于减小机翼结构的受力;


4、机翼很薄,容易出现颤振,在里面充满油料
可以通过油料的晃动消耗颤振能力,减小颤振危害。


5、置于机翼的油箱距地面较远,在飞机强迫着陆等特殊情况下比较安全。
航空燃料是一个很重要的方面,因为它考虑了飞机在升力或起飞期间的性能,并且还有助于飞机在整个飞行过程中变化的额外重量。
由于这些原因,必须注意燃料在飞机中的储存。
自历史以来,油箱安装在飞机机身的各个区域以达到最大效率。
比如:机头、主体、机翼等。
燃料储存在 3 个油箱中,然而,与普遍的看法相反,737-800 有 5 个油箱。


燃料储存在飞机机翼中主要有 3 个原因
1. 起飞后不久,当飞机质量的巨大应力作用于机翼时,燃料充当机翼的反应力。
这可以防止机翼二面角发生较大变化。这种效果在波音747上是如此之大,以至于如果只有中央油箱被填充(让机翼油箱空置)并且飞机起飞,机翼就会折断。
由于这个原因,燃料首先从中央油箱消耗,然后从机翼油箱消耗。
相反,在加油过程中,机翼油箱首先加满,然后加注中央油箱。
2.保持重心或多或少在所需位置。
如果油箱位于飞机的机头或尾部,则随着燃料的填充或消耗,动量将发生很大变化。
纵向重心对飞机的稳定性至关重要,其位置的任何较大变化都不利于飞行。
3.燃料的重量为机翼提供了刚性,从而减少了机翼颤振。
颤振是机翼由于气流引起的振动。大颤振非常危险,甚至可能导致机翼完全塌陷。
所以,燃料放置在机翼部位也是有一定的科学根据的。
在产生升力的地方消耗升力,减少需要靠结构传导的力,减轻结构重量。
可能与直觉相反:
飞机不是机身“拎着”两个机翼往上飞的。
而是飞机两个机翼“架着”机身往上飞的。
如果是前者那可能是机身上装油箱还可以。
我估摸着要不是气动外形方面的缘故,这帮子人恨不得把乘客都往机翼上丢。
1、机翼并不薄,太薄了强度就不够支撑机身重量了,所以需要一定的厚度满足结构强度需要。既要满足强度又要够轻只有使用空心结构。
2、油是液体对于储存空间形状要求很低,正好可以利用飞机上面所有不适合安置固态物体的空间,机翼显然是个不错的选择。解决了油的空间问题,机身就可以尽量做小,减少重量和阻力。机身轻了又可以进一步降低机翼的结构强度要求,机翼要求又可以降低。
虽薄但大
飞机的机翼薄,但是面积大啊。面积乘以厚度,那就是体积,所以,不要小看机翼当油箱,像波音737这类飞机,机翼装满油可以装8吨。你再想想小汽车,也就装个几十升,差距还是非常大的。
再说了,飞机的机翼薄,你要看跟谁比。要是跟飞机机体比,机翼是薄了点,但是要是跟汽车的油箱比,机翼一点也不薄。
虽然机翼能装部分的燃油。但装油最多还是在机身里面的油箱里面。
对于飞机来讲,飞机上能利用的空间那都是寸土寸金,有能利用的空间,最好给用上。而且机翼里加注了燃油,因为燃油的重力的作用,还能抵消机翼受到的部分向上的力。也利于机翼受力。
首先需要明确一点,飞机是非常耗油的。
一般来说,飞机油箱的容量可以存储100至200多吨的油。普通私家车按一年跑一万公里来进行估算,百公里按10升左右的耗油量来进行计算,飞机飞一次油箱所存储的燃油,大约可以供私家车行驶十五年左右。对比起家用车来,简直就是“油老虎”。


这样就决定了油箱位置对机身容积、重心、安全有很大影响。
一般的飞机都只有三大油箱,中央油箱(大飞机还有前后中央附加油箱和平尾油箱。),位于飞机中段客舱下部,存储燃油量也是最多的。其次,就是用两边大翼存储燃油。


当然,机翼的油箱也不小,甚至还可以钻进去人。结构强度也很大,里面有许多加强肋条和桁条。
飞机“翅膀”里有油,虽然有点不可思议,但这样做优点也很多:
1.油箱不占机身容积,有利于提高飞机的客货运输能力;
2.在燃料消耗的过程中,飞机重心位置移动量较小,利于飞机的飞行平衡与安全;
3.由于油料的重量与飞机升力方向相反,有助于减轻机翼结构的受力;
4.置于机翼的油箱距地面较远,在飞机强迫着陆等特殊情况下比较安全。
提供重力平衡。
因为燃油不在乎
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