2020年公务员考试常识积累：机翼是如何设计的

实践测试的常识判断测试涵盖的题目范围很广，一般包括政治、法律、经济、人文、地理、科技、生活等，需要长期不断积累。今天，公考测试（www.chinagwy.org）为您带来常见知识相关测试点：机翼是如何设计的。

机翼是如何设计的？

设计要求

机翼是飞机的主要部件，它产生升力并产生阻力。对于普通飞机来说，机翼的阻力约占整个飞机零升力阻力的1/3，而诱导阻力几乎全部由机翼产生，因此对飞机的性能和飞行质量有着重要影响。飞机。机翼设计首先必须满足飞机设计要求中的飞行技术性能要求，这是机翼设计的主要技术依据。机翼设计的气动性能要求是：

在起飞、着陆和空中机动时具有尽可能大的升力和高的升阻比；

巡航状态和高速时具有尽可能小的空气动力阻力；

在全飞行包线内必须具有良好的操控性和稳定性特性，特别是线性俯仰力矩特性、良好的副翼效率和低速侧向航向特性。

除满足上述气动性能要求外，还必须满足强度和气动弹性要求，使机翼具有足够的结构刚度、结构重量轻、临界颤振速度大。同时，它必须具有一定的体积比来储存燃料，满足外部附件安装和释放的稳定性，还具有一定的重心移动范围和隐身要求。

在讨论翼型时，经常使用称为弦线的参考线，它是穿过截面中前缘和后缘两个端点的直线。弦线到机翼上、下表面的距离代表上、下表面任意点的外弯度。另一条参考线是从前缘到后缘，称为“平均弧线”，这意味着这条线与上下表面轮廓等距。

机翼的形状是利用空气对某些物理定律的响应来构造的。它从空气中获得两种力：一是机翼下方空气产生的正压升力；二是机翼下方空气产生的正压升力。另一个是机翼上方空气产生的反向压力。

当机翼与其运动方向成小角度倾斜时，气流冲击机翼相对平坦的下表面，空气被迫向下，从而产生向上的升力，同时冲击机翼的上弯曲部分。领先优势。气流倾斜向上移动。也就是说，机翼对空气产生作用力，迫使空气向下，并从空气提供相等的反作用力，迫使机翼向上。如果机翼的形状能够产生大于飞机重量的升力，飞机就可以飞行。

如果所有所需的力都来自机翼下侧引起的空气偏转，那么飞机只需要像风筝一样的扁平机翼即可。然而，为机翼上表面产生的力与下表面产生的力分配特定的百分比既不精确也不有用。这些（来自上表面和下表面的力及其比率）都不是恒定值。它们不仅取决于飞行条件，而且还取决于不同的机翼设计。

不同的机翼具有不同的飞行特性。数千种机翼已经在风洞和实际飞行中进行了测试，但没有找到一种机翼能够满足所有飞行要求。每架飞机的重量、速度和用途决定了机翼的形状。

产生最大升力的最有效机翼是具有凹下表面的勺形机翼。作为固定设计，这种机翼在产生升力时牺牲了太多速度，因此不适合高速飞行。通过工程方面的巨大进步，当今的高速喷气式飞机正在利用勺形机翼的高升力特性。当前缘襟翼和后缘襟翼从基本机翼结构向外延伸时，它们直接将机翼的形状改变为经典的勺形，这可以在慢速飞行条件下产生更大的升力。

另一方面，特别流线型的机翼风阻很小，有时无法产生足够的升力将飞机抬离地面。这样，现代飞机机翼在设计上就采取了一种介于极端之间的手段，形状根据飞机的设计需要而变化。

设计内容

在概念设计阶段，需要估计机翼面积并粗略估计机翼的形状。当设计进入更详细的设计阶段时，必须仔细考虑机翼的几何形状，以获得特定任务的最佳形状。虽然机翼不能与飞机的其他部件（如动力装置、尾翼布局、噪声等）分开考虑，但在设计初期和设计过程中仍需重点关注机翼的主要参数。稍后，将考虑由飞机计划/技术规格确定的所有因素。

主翼设计参数可从性能要求、飞行质量、结构框架、内部容积四个方面确定。

性能要求

在概念设计阶段必须考虑飞机性能要求。机翼尺寸必须满足指令（适航）要求，并且必须估计设计（技术规范）要求。适航要求中规定了某些爬升率和服务速度。要求还规定了场地长度和巡航速度。

飞行质量

确保飞机具有可接受的飞行控制质量会影响机翼几何参数的选择（例如机翼的平面形状会影响飞机低速时的失速和过失速特性）。设计要求将决定场地长度和巡航速度。在高速飞行时，气动弹性和气动抖振也是需要考虑的标准。飞机的控制将受到机翼阵风响应的影响，但这可以通过与机翼控制面集成的自动飞行控制系统来减轻。对于操控性和稳定性，荷兰滚和横向响应将是重要参数。飞机自动飞行控制系统可以对这些品质产生有益的影响。预测机翼平面形状对飞行质量的影响非常困难，以至于经常使用“修剪”来纠正固有缺陷。

框架

结构考虑的主要标准是安全性和最小重量。机翼结构框架必须支撑所有非机翼部件（如发动机、起落架），容纳所有飞行控制部件和高升力装置（如副翼、襟翼、减速板等）。在所有这些要求中，机翼必须易于制造并且在其使用寿命期间易于维护。

内部容积

机翼的内部容积应能够容纳所需的燃料（在单独的油箱中）、起落架（如果缩回到机翼轮廓中）以及高升力装置和其他控制部件。

水上飞机机翼设计

由于水上飞机在水上起飞和降落时，水载荷与飞机速度的平方成正比，因此机翼应使用襟翼等增升装置，以便水上飞机能够以低于约45kn的速度在较小水域中安全飞行（ 80 公里/小时）。起飞和降落时，机翼的低失速速度有利于缩短飞机起飞时的滑行距离和时间。这也意味着早点离开不稳定的水面会更安全。飞机从水面起飞后迅速加速爬升，取得了成功。飞行的关键在于展弦比为8至10的机翼诱导阻力较小，在大迎角爬升时更有优势。

机翼面积应按照最大升力系数0.9进行设计，以便飞机起飞和降落时有进一步增加升力的潜力。

由于水上飞机具有在水上起降的特点，为了防止防水花影响机翼的气动特性，一般采用上单翼机的机翼布局，这也有利于机翼的腐蚀由防水花结构。

机翼应选择阻力系数和俯仰力矩系数小的翼型。

机身前段的龙骨相对于飞机参考纵轴具有1至2的向上角度。水上飞机在水中滑行时，龙骨相对于水面的攻角为8。此时，船尾刚刚露出水面。根据希望机翼产生最大升力设定机翼安装角度和襟翼偏转。这样设定的机翼安装角度是飞机巡航速度飞行时的角度。迎角比较大，所以巡航时船体和机身会稍微降低，有利于提高驾驶员的视线。

对于水上飞机机翼上的副翼，除了像普通飞机一样注意防止副翼反转和差异化设计外，水上飞机还需要在侧风从水中起飞时纠正机翼的倾斜。至少15m/s。副翼面积比常规飞机大。这样在空中飞行时副翼控制就会显得灵敏。这可以通过在副翼区域选择薄9% 到10% 的翼型来改善。

复习问题以巩固

01.（2020上海）当飞机达到音速时，会产生强大的阻力，导致飞机剧烈振荡，速度衰减。这种现象称为音障。为了突破音障，超音速飞机有一定的结构要求。以下机翼设计有利于突破音障：

A、又细又短

B、又细又长

C.粗而短

D.又粗又长

【答案】A

飞机依靠机翼产生升力，将飞机升入天空。机翼越大，升力越大。然而，另一方面，机翼在飞行过程中也会产生阻力。机翼越厚、越长，阻力就越大。当飞行速度较低时，为了产生足够的升力，机翼必须做得更长。例如，滑翔机的机翼特别长。当速度增大时，尤其是超音速飞行时，如果机翼又厚又长，产生的阻力就会特别大，很难突破音障。因此，对于超音速飞机，将机翼设计得又短又薄，有利于突破音障。

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