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波音777X首次采用折叠式翼梢

2017-12-12 13:17:11 中国航空报 马援

滑翔机的大展弦比机翼使其升力性能很出色。

近日,波音公司发布视频,由波音777X项目总工程师特里·彼兹尔德介绍了波音777X的一个重要特征——折叠式翼梢。

特里·彼兹尔德在介绍折叠式翼梢中说:“这架飞机事实上将成为民航史上研发的最高效双发飞机,它的一个重要特征就是优美的机翼,翼展近72米,这样的翼展带来了巨大的升力,同时使阻力降到最小,使用复合材料技术的机翼让飞机整体阻力减小很多,同时我们也希望保持与所有波音777起降机场的兼容性,因此,我们研发了折叠式翼梢。这样,在飞行时我们可以享受巨大翼展带来的效率,同时可以在任何当前波音777服务的机场上运行。从一开始,我们就非常注重折叠式翼梢的安全性,所以我们采用了在设计其他飞行控制设备时使用的方法。我们考虑了折叠机构、锁定销和门锁的安全冗余,我们有主门锁和备份门锁系统,有多层的冗余和保护,以保证折叠式翼梢在飞行中保持伸展,收到指令才折叠。”

对于飞机的空气动力学设计而言,机翼是非常重要的部分。行业中有一种说法,如果一架飞机更换了机翼和发动机,就相当于是一种全新的机型了。在新一代民用飞机上,要求机翼具有更高的效率,更直观地说,就是要具有更高的升阻比(机翼产生的升力与阻力的比值)。

影响升阻比的因素很多,比如机翼表面的层流情况、机翼剖面形状等。在这些因素的挖掘潜力所剩无几的情况下,还有一个比较“暴力”的手段,就是增加机翼的展弦比,通俗地说,就是让机翼更细长一些。无动力的滑翔机为了获得最大的升阻比,就采用了非常细长的机翼,从而获得尽可能长的留空时间。

但展弦比的增大也带来了新的问题,滑翔机找块平整的草地就可以着陆,而民用飞机就没这么自由了。机场的飞行区对起降飞机的翼展有不同等级的限制,包括A、B、C、D、E、F六个级别,其中E级为52~65米,最高级别F级为65~80米。机场等级越高,可以接纳的机型种类就越多,但自身数量也更少。因此,将翼展控制到一定范围之内以提高飞机对机场的适应能力,也就是说可以在更多的机场起降。

具体到波音777家族,当前的主力机型波音777-300ER翼展为64.8米,属于E级。而波音777X为了获得更高的效率,将翼展增加到了71.8米,加入了目前由空客A380(翼展79.75米)独占的F级俱乐部(波音747-8的翼展也达到了F级,但因为主起落架轮距在E级范围内,因此获准在E级机场起降)。对于波音而言,这又是不可接受的,因为波音777X作为当前大量使用的波音777的换代机型,不能在机场适应性上做出这样的牺牲。

于是,一项新的设计出现了。波音777X采用了折叠式翼梢,当飞机着陆后,翼梢可以向上折叠,看上去像小翼一样,让翼展恢复到波音777-300ER的水平,变身成为E级飞机,从而可以使用当前波音777的机场设施,包括跑道、滑行道、停机位等。

当然,折叠式翼梢并不是仅仅能够折叠这么简单。波音在向国泰航空征询关于波音777X的建议时,国泰航空的飞行员就表示,希望翼梢可以在飞机落地后足够短的时间内就完成折叠,从而不影响飞机及时转弯进入滑行道。将机翼的一部分进行折叠并不是一个新的概念。舰载作战飞机很早就采用这种设计了,旨在减少飞行甲板和机库的占用面积。但在民用飞机上,折叠翼梢还是首次得到应用。

2013年,汉莎航空作为启动用户订购了波音777X机型,波音777X的包括折叠式翼梢的一些特征首次公布。其实早在1995年,波音就提出了将波音777的每侧机翼外端6.7米的部分进行折叠的专利,但并未实际应用。在波音777X上,每侧翼梢的折叠长度为3.5米。

无独有偶,空中客车英国公司于2014年4月向英国专利部门申请了一种“下折式翼梢设备”的专利。这种设计的原理与波音的折叠式翼梢非常相似,都是通过折叠翼梢来实现减小飞机地面翼展的目的,但独特之处在于,翼梢是向下折叠的。

责任编辑:实习编辑 侯佳明