大飞机毕业啦

来源 :小哥白尼·趣味科学画报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jj__yy
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  深夜,巨大的厂房内依然灯火通明,各类机械运转有序,工程师们忙忙碌碌,巨大的金属部件正被吊起……这里是大飞机“备考”的场地,不过它现在还不能称为一架飞机。为了成为一架出色、安全、优质的客用飞机(客机),应对各类严酷的考验,在设计阶段,飞机“同学”的超级课程已经开始!
  向空气借动力
  飞机那么重,怎么能飞在天上?那是因为看不见的空气隐藏着巨大的力量!空气运动形成的气流和水流类似,流到较宽的地方时,流速较慢;流到较窄的地方时,流速变快。飞机发动机提供巨大的推力,使飞机向前快速运动。运动中,空气流动到机翼前缘,并分为上下两股。由于机翼上下表面的形状不同,上面的气流速度快,压力低。下面的气流速度慢,压力高。气流的压力差形成了上升的力量,就将飞机托起来了。
  和大自然学设计
  草原雕体形巨大,翅膀尖的羽毛会向上卷曲,可以减小空气中的旋涡,提高了飞行效率。假如没有卷曲的翅尖,过长的翅膀会使转向半径过大,使它无法利用热空气柱上升。大型客机向上卷曲的机翼模仿草原雕,不仅使机翼长度减小,而且还能提供足够的上升力。
  荷叶表面的角质层使雨水难以停留,雨滴落到上面便会纷纷滚落并带走叶面上的灰尘。飞机卫生间使用的涂料就是学习了荷叶的特性,只用少量的水就可以迅速去污。要知道这样做太重要了,飞机上可带不了多少水来冲马桶!
  猫头鹰有锯齿状的翅羽以及绒毛状的腿部羽毛。这可以帮助它们最大限度地减少气动噪声,使它们在捕猎时不会暴露行踪。飞机也要减少噪声扰民,于是就有了模仿猫头鹰羽毛的可伸缩式刷子以及天鹅绒般的起落架涂层。
  飞机上还有很多创意都来源于大自然,它是最好的设计师!
  组装大飞机
  飞机图纸设计好之后,需要分解成各个零件来加工。构成一架客机的零件并不是在一个地方生产的,它们甚至会来自多个国家。这可不算是“作弊”,正所谓术业有专攻,由各类专业的飞机零件工厂制作出来的零部件,凝聚的可是全世界最先进的技术呀!
  为了减轻自身重量,同时还要结实耐用,机身大量使用铝合金、镁合金或碳纤维这类又轻又坚固的材料。机身加强框、机翼翼梁等重要的大型结构部件需要锻造而成——将金属毛坯放在巨大的锻造机上,并施加约3~7万吨的压力,硬生生将金属压成需要的形状,真是压力山大啊!这还不算什么,一些金属零件还需要经历高温炙烤,再急速降温,这样处理之后它的表面就更加坚固。还有一些精密而细小的零件需要手工打造,或是用3D打印机定制出来。
  零件按照飞机结构进行预先组装,成为了飞机框架、外壳、机翼、发动机、电子装置……这些部件组装完毕后,便被统统拉去总装车间,焊接或组装在一起!
  可萌可酷的涂装
  刚从总装车间出来,飞机的外表全是金属色,很难看。现在该给它“化妆”了,这一步就是涂装。航空公司一般都会在飞机上喷涂标准的配色和标识,而遇到了重要的纪念日,或是大事件,飞机的涂装也会让你大开眼界哦。
  涂装工序是在一个装得下飞机的超大厂房中进行,首先要对飞机表面进行一次彻底的清洗、抛光,除去表面的污垢和氧化层。然后再向机身喷涂专用的飞机油漆。喷漆不仅是为了好看,还有降低飞机与空气摩擦产生的阻力、防止污垢渗入,使飞机零件在高空极冷环境下不会结冰等功能。
  飞机的小测试
  待一切准备就绪,刚刚出厂的新飞机将迎来一轮小测试(下面仅列出了一小部分),比如检测其部分装置性能的“专业考试”,再比如考验整体素质的“耐力测验”……连这些小任务都不能完成,还怎么飞向蓝天呢?
  涉水测试:这个测试就是向跑道上喷水,让新飞机用各种速度在跑道上跑一跑。测试是为了验证飞机在倾盆大雨的跑道上能否正常起降。
  高原测试:高原空气氧含量低,温度低,在高原运行对于飞机发动机、辅助动力装置及其他相关系统有着非常严格的要求。这个测试是在高原机场进行多次起飞、着陆测试,并收集飞机发动机的各种数据。
  低温测试:海拔每上升100米,温度会下降0.6℃。客机能飞到万米高空,舱外的温度能低至-40℃。温度过低,金属会变脆,电子设备可能会失灵,机身可能会结冰……所以飞机必须在实验室的特殊厂房内通过-40℃的低温考验才行。
  酷热测试:如果飞机在超过40℃的高温环境下运行会怎样?那就把它停在世界上最热的地方,完全暴露在太阳底下暴晒几个小时,然后再打开冷却系统,看看飞机能不能顺利调节温度。
  迎来终极大考
  新飞机的终极考试是试飞!一般由经验丰富的飞行员来操作飞机,在驾驶舱中一起工作的还有飞行工程师。虽然飞机的设计已经论证过千百遍,装置也经历过重重考验,但仍然有在极端情况下命悬一线的危险。试飞就是要铤而走险,故意寻找严苛的环境来考验飞机。比如驾驶飞机在垂直于跑道的大侧风里降落,甚至将飞机尾部擦出火花。高危测试虽然险象环生,但这样才能考验出飞机在极端恶劣环境下的安全性。飞机的试飞并不是一次就能完成的,多次反复的验证。没有故障,运行正常的飞机才能顺利“毕业”,开启自己的飞行旅程!
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