【簡介：】本篇文章給大家談?wù)劇讹w機(jī)制造的難點(diǎn)》對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助。本文目錄一覽：
1、大飛機(jī)為何制造難度如此大？制造大飛機(jī)有哪些技術(shù)難題
2、請(qǐng)問大飛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造
本篇文章給大家談?wù)劇讹w機(jī)制造的難點(diǎn)》對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助。
本文目錄一覽：
- 1、大飛機(jī)為何制造難度如此大？制造大飛機(jī)有哪些技術(shù)難題
- 2、請(qǐng)問大飛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造難在哪里？
- 3、讓航模設(shè)計(jì)師造一架能飛的真飛機(jī)，難度有多大？
- 4、制造大型電動(dòng)飛機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)有哪些？
大飛機(jī)為何制造難度如此大？制造大飛機(jī)有哪些技術(shù)難題
第一、大飛機(jī)，因?yàn)楸容^大，重量大尺寸大，所以需要發(fā)動(dòng)機(jī)功率大、質(zhì)量好、耗油低（航程才能遠(yuǎn)）。不過我們對(duì)于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)一向比較弱。發(fā)動(dòng)機(jī)是主要研制的難題。
第二、整個(gè)飛機(jī)的尺寸大，飛行氣動(dòng)布局不好設(shè)計(jì)。目前我國還沒有真正設(shè)計(jì)過一種大飛機(jī)，生產(chǎn)的最大的就是轟6。而轟6是轟炸機(jī)，攜帶的武器是固定的。大飛機(jī)要可以自由組合式攜帶人員、武器、物資。飛機(jī)的重心是不固定的，而大飛機(jī)又不能用戰(zhàn)斗機(jī)那樣放寬靜穩(wěn)定來控制，要不飛行員得哭了。
請(qǐng)問大飛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造難在哪里？
第一、大飛機(jī)，因?yàn)楸容^大，重量大尺寸大，所以需要發(fā)動(dòng)機(jī)功率大、質(zhì)量好、耗油低（航程才能遠(yuǎn)）。不過我們對(duì)于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)一向比較弱。發(fā)動(dòng)機(jī)是主要研制的難題。
第二、整個(gè)飛機(jī)的尺寸大，飛行氣動(dòng)布局不好設(shè)計(jì)。目前我國還沒有真正設(shè)計(jì)過一種大飛機(jī)，生產(chǎn)的最大的就是轟6。而轟6是轟炸機(jī)，攜帶的武器是固定的。大飛機(jī)要可以自由組合式攜帶人員、武器、物資。飛機(jī)的重心是不固定的，而大飛機(jī)又不能用戰(zhàn)斗機(jī)那樣放寬靜穩(wěn)定來控制，要不飛行員得哭了。
讓航模設(shè)計(jì)師造一架能飛的真飛機(jī)，難度有多大？
我覺得難度主要在強(qiáng)度、動(dòng)力和操縱上。動(dòng)力就不多說了，航模和大部分小型飛機(jī)動(dòng)力問題都不大，主要是發(fā)動(dòng)機(jī)重量。操縱問題如果僅要求能飛的話油門、俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航四個(gè)夠用了，甚至偏航可以舍掉。高度、速度、姿態(tài)等參數(shù)用人的感覺也能湊合。最不好解決的就是強(qiáng)度問題。航模的很多零件什么的飛行過程中幾乎都當(dāng)做剛體，沒有變形或者變形很小。真機(jī)就不行了，氣動(dòng)力、重量等和航模都不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，材料使用受到很大限制。還有一個(gè)問題就是預(yù)應(yīng)力，航模很多東西都是強(qiáng)行連接的，很多地方都是膠水粘的，真機(jī)上可沒有這么強(qiáng)的膠水，也不會(huì)允許預(yù)應(yīng)力的出現(xiàn)。算升力其實(shí)情況恰好相反，航模雷諾數(shù)小反而不好算，單就氣動(dòng)設(shè)計(jì)的話設(shè)計(jì)航模的去舍設(shè)計(jì)真機(jī)難度不大。
制造大型電動(dòng)飛機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)有哪些？
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電動(dòng)飛行
外形獨(dú)特、采用電動(dòng)或混合推進(jìn)系統(tǒng)的飛機(jī)遲早將飛上藍(lán)天。
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七月，空客公司試飛員迪迪邇·埃森登（Didier Esteyne）駕駛一架兩座小型電動(dòng)飛機(jī)E-Fan飛越英吉利海峽。作為歐洲大型航空集團(tuán)，空客發(fā)布特別聲明指出E-Fan飛越英吉利海峽飛并非作秀。實(shí)際上，空客公司為了將E-Fan作為教練機(jī)進(jìn)行量產(chǎn)，對(duì)電動(dòng)飛機(jī)采取了十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。E-Fan電動(dòng)飛機(jī)將在2017年開始銷售，四座型E-Fan電動(dòng)飛機(jī)也將隨后上市。
除了空客公司之外，還有其他飛機(jī)制造廠商考慮制造比E-Fan大得多的電動(dòng)或混合動(dòng)力載人飛機(jī)。與飛機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)相比，飛機(jī)電動(dòng)推進(jìn)裝置有著多種優(yōu)勢，這與汽車行業(yè)的情況一樣?，F(xiàn)代化的數(shù)控電動(dòng)機(jī)輸出大扭矩，扭矩是指螺旋槳或電扇葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)力量。飛機(jī)電動(dòng)推進(jìn)裝置不僅運(yùn)行安靜、清潔、可靠性高，而且可磨損或損壞的機(jī)械部件較少。
說實(shí)在的，電動(dòng)飛機(jī)電池提供的飛行里程讓很多人不感興趣：E-Fan電動(dòng)飛機(jī)的鋰電池在保證30分鐘飛行電量冗余的前提下，只能讓其飛行一個(gè)小時(shí)。一小時(shí)飛行時(shí)間，滿足一節(jié)飛行訓(xùn)練課倒是沒問題，卻可能無法滿足客機(jī)使用要求。不過，電池性能有了穩(wěn)步改善，以及飛機(jī)具有較長的使用壽命（波音747于1969首飛）的原因，航空工程師開展了各種項(xiàng)目，以研制未來飛機(jī)。
讓航空工程師們感到興奮的是電動(dòng)推進(jìn)裝置讓他們能制造出與完全不同與常規(guī)飛機(jī)的電動(dòng)飛機(jī)，如同空客公司上述展示的電動(dòng)推進(jìn)概念。電動(dòng)推進(jìn)概念是指飛機(jī)不再依靠機(jī)翼下沉重的大型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)飛行，而是依靠數(shù)量眾多的小型而輕巧的電動(dòng)螺旋槳飛行，這些小型電動(dòng)螺旋槳可以安裝在飛機(jī)各個(gè)部位。如果使用小型常規(guī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)將變得復(fù)雜，而且重量也將大幅增加。
電動(dòng)機(jī)讓所謂的分布式電動(dòng)推進(jìn)概念變得可行。分布式電動(dòng)推進(jìn)的好處就是能提高經(jīng)過機(jī)翼的氣流，讓飛機(jī)的飛行效率變得更高。馬克·摩爾是美國國家航空航天局維吉尼亞藍(lán)勒研發(fā)中心的主研究員，他表示“‘分布式電動(dòng)推進(jìn)’將從根本上改變我們?cè)O(shè)計(jì)飛機(jī)的方式?！?/p>
蓄勢待發(fā)
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在加州愛德華空軍基地，美國國家航空航天局正測試分布式電動(dòng)推進(jìn)機(jī)翼：分布式電動(dòng)推進(jìn)機(jī)翼被安裝到一輛卡車上，在電動(dòng)推進(jìn)機(jī)翼的推動(dòng)下，卡車高速行駛在一個(gè)干涸的湖床上。18臺(tái)小型電動(dòng)螺旋槳被并排安裝在機(jī)翼前緣。美國國家航空航天局的下一步是進(jìn)行“權(quán)杖（Sceptor）項(xiàng)目”。按照權(quán)杖項(xiàng)目的計(jì)劃，美國國家航空航天局將用一對(duì)分布式電動(dòng)推進(jìn)機(jī)翼來替換意大利Tecnam公司制造的P2006T四座雙引擎輕型飛機(jī)的機(jī)翼，這對(duì)分布式電動(dòng)推進(jìn)機(jī)翼上裝有十二臺(tái)左右電動(dòng)螺旋槳（見圖片）。按計(jì)劃，權(quán)杖項(xiàng)目將于2017年開始執(zhí)行。
權(quán)杖項(xiàng)目使用的并排小型電動(dòng)螺旋槳能提高飛機(jī)低速飛行時(shí)的升力，讓飛機(jī)能在較短的跑道上起飛，機(jī)翼也能做得更加纖細(xì)，分布式電動(dòng)推進(jìn)機(jī)翼的寬度有可能僅是常規(guī)飛機(jī)機(jī)翼的三分之一，降低了飛機(jī)的重量和燃油成本。輕型飛機(jī)的機(jī)翼通常相對(duì)較大，以防止飛機(jī)失速（在低速飛行時(shí)，機(jī)翼不能提供足夠的升力）。當(dāng)飛機(jī)進(jìn)行巡航飛行時(shí)，大機(jī)翼會(huì)產(chǎn)生更多阻力，效率不高。權(quán)杖項(xiàng)目使用的分布式電動(dòng)推進(jìn)機(jī)翼經(jīng)過優(yōu)化，有利于巡航飛行，還有助于防止飛機(jī)在起飛或降落時(shí)發(fā)生失速。
分布式電動(dòng)推進(jìn)機(jī)翼還有其他功能。分布式電動(dòng)推進(jìn)機(jī)翼上的每個(gè)電動(dòng)螺旋槳都被獨(dú)立控制，此功能可改變氣流通過機(jī)翼的方式，以應(yīng)對(duì)快速變化的飛行條件，例如陣風(fēng)。當(dāng)飛機(jī)進(jìn)行巡航飛行時(shí)，靠近機(jī)身的電動(dòng)螺旋槳能向后折疊，只讓翼尖部分的電動(dòng)螺旋槳工作。如果權(quán)杖項(xiàng)目取得成功，分布式電動(dòng)推進(jìn)技術(shù)在十年內(nèi)被用于小型支線飛機(jī)，甚至現(xiàn)在正在研制電池技術(shù)也將與分布式電動(dòng)推進(jìn)技術(shù)同時(shí)被運(yùn)用到小飛機(jī)上。馬克·摩爾先生表示：此類小型飛機(jī)飛行時(shí)不會(huì)排放廢氣，非常安靜，飛行成本將下降約30%。
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空客公司的電動(dòng)推進(jìn)概念不局限于飛機(jī)跑道?？湛凸九c英國知名噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠商勞斯萊斯公司以及其他研究團(tuán)隊(duì)開展了合作項(xiàng)目，開發(fā)飛機(jī)或其他飛行器，此類飛行器計(jì)劃2050年投入使用。到那時(shí)，歐盟期望航空業(yè)客機(jī)的燃油消耗、廢氣排放和噪音水平將比現(xiàn)有最高設(shè)計(jì)水平還低至少20-30%。
電動(dòng)推進(jìn)技術(shù)的目的就是實(shí)現(xiàn)上述各項(xiàng)目標(biāo)，并能讓電動(dòng)飛機(jī)在載員約90人的條件下，飛行兩小時(shí)甚至更久，機(jī)載電池仍然有較多的安全可用余量。要是實(shí)現(xiàn)此目的，前提是儲(chǔ)電技術(shù)取得突破，這可能不需要耗費(fèi)幾十年時(shí)間。電動(dòng)推進(jìn)技術(shù)概念也能使用分布式電動(dòng)推進(jìn)裝置，但有可能是其改進(jìn)型號(hào)，因?yàn)殡妱?dòng)推進(jìn)技術(shù)屬于混合合動(dòng)力技術(shù)。
電動(dòng)推進(jìn)飛機(jī)在尾部安裝了一臺(tái)常規(guī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，在每個(gè)機(jī)翼上安裝了三臺(tái)電動(dòng)螺旋槳。當(dāng)飛機(jī)起飛時(shí)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和六臺(tái)電動(dòng)螺旋槳都會(huì)啟動(dòng)，以提供最大升力；一旦飛機(jī)飛到巡航高度，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的油門將被關(guān)小，但其輸出功率仍然足夠?yàn)殡妱?dòng)螺旋槳和機(jī)載電池供電。在飛機(jī)降低飛行高度時(shí)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)螺旋槳都將關(guān)閉；當(dāng)飛機(jī)處于滑翔狀態(tài)時(shí)，迎面而來的氣流將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，讓電動(dòng)螺旋槳以風(fēng)輪發(fā)電機(jī)工作方式運(yùn)行，為機(jī)載電池充電。當(dāng)飛機(jī)著陸時(shí)，電動(dòng)螺旋槳將被啟動(dòng)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，一旦有需要將飛機(jī)拉起復(fù)飛，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)就能隨時(shí)提供額外動(dòng)力。
混合動(dòng)力系統(tǒng)能大幅提高噴氣飛機(jī)的涵道比，這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。涵道比是指穿過噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)高溫區(qū)的空氣數(shù)量與在高溫區(qū)燃燒室提供氧氣的空氣數(shù)量的比值。早期客機(jī)采用的是低涵道比的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，通過將高速空氣氣流從尾部中心噴出來產(chǎn)生大量推力；這讓早期噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噪音大，油耗高。隨著燃油不再在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中心燃燒，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)就成為了一臺(tái)渦輪機(jī)，可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)前部的風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，從讓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)吸入更多空氣。只要采用更大的風(fēng)扇，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)就能將空氣以較慢速度吸入軸心外圍。采用大風(fēng)扇的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率更高，而噪音卻降低了。這就是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)這幾年變得越來越肥大的原因。
上世紀(jì)70年代的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比為5:1，與之相比，現(xiàn)在的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比最高能達(dá)到12:1。制造更大的渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)變得越來越難了，因?yàn)榇箫L(fēng)扇占用機(jī)翼下部的空間變得越來越大；大噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)需要強(qiáng)度更高的機(jī)翼來掛載，而這又會(huì)飛增加機(jī)重量。電動(dòng)推進(jìn)飛機(jī)采用的混合動(dòng)力裝置能很好地避免這些問題的產(chǎn)生，因?yàn)橹挥酗w機(jī)尾部的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)燃油燃燒中心。這意味著驅(qū)動(dòng)全部六臺(tái)電動(dòng)螺旋槳的空氣氣流讓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的有效涵道比達(dá)到20:1，甚至更高，讓飛機(jī)具有很高的燃油效率，飛行也變得更加安靜。
平穩(wěn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
分布式引擎另一個(gè)好處就是能抵消機(jī)翼氣流邊界層的影響。氣流邊界層是指靠近機(jī)翼表面十分稀薄的一層空氣，這些空氣分子與機(jī)翼表面摩擦而導(dǎo)致氣流速度變慢。氣流邊界層經(jīng)過凸起剖面形狀的機(jī)翼時(shí)（這是機(jī)翼能產(chǎn)生升力的原因），會(huì)導(dǎo)致紊流，而紊流又會(huì)讓噴氣飛機(jī)后面形成尾流。通過調(diào)整電力推進(jìn)飛機(jī)機(jī)翼上的電動(dòng)螺旋槳，可以對(duì)氣流邊界層進(jìn)行攔截，電動(dòng)螺旋槳可以加速空氣通過機(jī)翼的速度，降低尾流帶來的阻力。
讓電動(dòng)推進(jìn)飛機(jī)飛上藍(lán)天，還得在兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域取得進(jìn)展。除了要有更好的電池，還得有超導(dǎo)技術(shù)。超導(dǎo)是指特定材料被冷凍至臨界溫度時(shí)，電阻消失的特性。降低材料電阻能讓電氣結(jié)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)變得更輕，輸出功率卻足夠讓飛機(jī)飛上天。超導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)在小型設(shè)備上得到實(shí)現(xiàn)，如醫(yī)院的掃描機(jī)。要滿足飛機(jī)的使用要求，必須對(duì)材料進(jìn)行激冷處理，其激冷級(jí)別超出了市場設(shè)備能達(dá)到的水平。劍橋大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)正與空客公司共同解決這個(gè)難題。
只要解決了這些難題，電動(dòng)飛機(jī)就具備了飛上藍(lán)天的能力。最初的電動(dòng)飛機(jī)將是小飛機(jī)，隨著技術(shù)的改進(jìn)，電動(dòng)飛機(jī)將變得越來越大，運(yùn)載的乘客也越來越多。空客公司預(yù)計(jì)一些電動(dòng)飛機(jī)的技術(shù)還有助于常規(guī)飛機(jī)提供效率及降低噪音。
關(guān)于《飛機(jī)制造的難點(diǎn)》的介紹到此就結(jié)束了。
