把普通飞机做大10倍,包括做大发动机,是不是就可以是大飞机了?

宝鉴明心


题主还是不理解大飞机的概念,大飞机不是简单的普通飞机的放大,而是在传统飞机的基础上,需要各方面的集成创新和技术突破才可以实现。

在国际航空界,所谓的大飞机,一般是起飞总重量超过100吨的运输类飞机,包括150座以上的客机。大飞机在制造上,相较于普通飞机,空间的加大,在确保航空速度和安全性提升上,除了性能强劲的大发动机革命外,还有很多的技术难点。


一是新材料的研发和应用。飞机加大,重量就会大。如果没有更尖端的材料技术进步,那么无论是安全性,还是经济性,对于航空来说,都是极大的负担和挑战,因此,研发应用于飞机的新型轻质合金和复合材料,是各大航空飞机制造商长久以来必须一直面对的课题。在飞机的发动机部件、框架、蒙皮、紧固零以及起落架等部位,都需要研发新型钛合金材料和复合材料。


二是飞机的结构优化。飞机结构的优化,并不是在原有结构上的等比例放大,就像飞机模型直接变为飞机那么简单,随之而来的必须在保证结构强度和刚度不变乃至有所提升的基础上,应用计算机仿真模拟技术,结合实际飞行情况,进行成千上万次测试飞行,从而测试在各种形状、材质料结构的强度和刚度下的仿真模拟结果,最终选择最优的飞机结构方式。

三是先进的飞机装配技术。飞机的组成零部件、装配材料,不是简单地装配在一起。大飞机的各种组成部件非常庞大,拿我们的C919大型客机来说,零部件就有11000多个,必须通过建模技术进行数字化装配,进而分析装配过程中的受力情况,反复进行运动模拟,寻找最佳的装配方案,确保结构稳定性、飞行稳定舒适性和安全性。



优美生态环境保卫者


航空航天专业的同学来回答这一题!

我先告诉你答案:大飞机不是把小飞机放大就行了的,这么做出来的飞机不是飞不起来,就是飞不了几次就坏掉了。

形状相同但大小不同的机械在性能上差异及其巨大。

我举个最简单的例子。比如说下面这幅图里面的东西叫做“盖玻片”,简单说就是一小块玻璃片,相信在初高中用过显微镜的朋友应该都见过。

如果我们把这块小玻璃片立起来,轻轻推倒,那么这块小玻璃片极大概率是毫发无损。但是如果我们把这一小块玻璃片放大几十倍,那就是一块窗户玻璃了,请问一块窗户玻璃立起来再推倒之后,这块玻璃会怎么样呢?相信有生活经验的朋友都知道,窗户玻璃早就碎了。

之所以会这样,是因为一个物体容不容易坏往往跟“截面”这个概念有关,比如说我们看一根绳子容易不容易拉断,主要看绳子的截面积,截面积越大,绳子就越不容易被拉断,而不是看整个绳子有多重(如下图所示)。所以物体的力学性质是一个随着物体尺寸变化而呈二次方关系上涨的量。

而物体的很多物理性质,比如说重量,则是跟“体积”这个概念有关——体积我们都知道,这是描述物体三维性质的,所以是一个会随着物体尺寸变化而呈三次方关系上涨的量。

所以道理就很简单了:重量上去了,抗损伤的能力也上去了,但是抗损伤的能力没有跟得上重量上涨的速度,所以相同形状的物体越大越容易坏。

飞机等比例放大会面对严重的力学问题。

我们简单看下面两张图,一张是世界上最大的直升机米-26,一张是我们中国的小型直升机武直-10,大家看出来什么不同没有?同样是旋翼,但是米-26的旋翼整个都“耷拉”着,好像没精打采的样子,而武直-10的旋翼则很平直。

这可不是因为米-26偷工减料了,而是因为这架直升机实在是太大了,仅仅是旋翼自身的重量就足以让自己“压弯了腰”。所以可想而知,真的飞起来的时候两种不同大小的直升机面临的力学问题会相差多大。

同样的,如果你只是把一架小飞机放大十倍,那么这么造出来的一架大飞机仅仅是自身重量就足够把飞机本身压垮,更加不用说上天了。

以上的这个现象,我们一般称之为“尺寸效应”,虽然形状完全一样,但是因为尺寸不同所以最终的性能完全不一样。

举一反三,在流体力学、燃烧学上面同样有大量的“尺寸效应”。

同样形状但是尺寸不同的机翼,用同样的速度飞行,产生的升力是完全不一样的,甚至于会有质的区别;同样形状的燃烧室,但是尺寸大小不同,内部的燃烧现象也是两码事。

所以综合起来看,仅仅靠放大尺寸就想把“小飞机”变成“大飞机”根本就是不可能的,你造出来的东西可能根本就飞不上天,或者没飞几下就散架了。

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航小北的日常科普


飞机不是说简单的尺寸扩大就行,简单来说村口的小河用木桥就可以搭建,那是不是说把木桥尺寸做大点就可以做成长江大桥?同样跨海大桥也不是仅仅比跨江大桥长一点。而是技术,材料,设计等全方面的提升。飞机更是一样,不是说简单的做大尺寸就行。


jest4167944128


这个问题力学老师曾经讲过,先说结论,后科普原理。

如果将普通飞机做大10倍,包括发动机等所有的细节零件同比例放大10倍,这样制造出来的飞机很可能飞不起来,即使侥幸飞起来,在性能上也根本无法满足实战需要。

试想,如果等比例放大的方案可行,那么任意一家玩具飞机厂多用点材料就可以生产运9、运20等大型运输机了,即世界上能够制造玩具飞机的国家就可以生产大飞机,答案显然不是这样的。

实际上目前能够制造200吨以上的大型军用运输机的仅有美国、俄罗斯、乌克兰和我国四个国家,这也是我国无数科研工作者努力奋战的结果。



飞机无法等比例放大与以下的几个方面有关:

1、根据空气动力学原理,空气有粘性,飞机表面不光滑,飞机就一定会受到阻力。飞机的阻力可以分为摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力等,阻力f=1/2XSC^2,其中C为阻力系数,和飞机的迎角、飞机形状以及表面的光滑程度有关,C是飞机的速度,S为面积。

从以上公式就可以看出问题,阻力是与面积成正比的,也就是尺寸的二次方,而动力输出并不是和尺寸的二次方成正比,重力和体积成正比,也就是尺度的三次方,所以力学参数变化并不是成正比的。

中期结论:等比例放大后的飞机受力很难达到平衡,无法飞行。



2、材料强度并不是和尺度成正比。

材料的尺度增加为10倍,并不代表材料的强度增加为10倍,飞机的强度,操控性,稳定性等方面必然不满足要求。而且有些部位并不需要等比例的增加,比如机身外壳有5mm的铝壳就可以满足要求,换成5cm的铝壳就没有必要。

这样的飞机很难起飞,我想没有试飞员会愿意飞这样的飞机。

中期结论:飞机机械强度等不满足要求

3、飞机发动机动力输出不满足要求

飞机各个部件成比例放大十倍后,重量也会变为原来的十倍,但是发动机动力输出并不会因为发动机尺寸变大十倍,就增加十倍。燃烧室能否承受住更高的温度,动力输出轴和涡轮的强度能否满足要求等都是问题。



最终结论:飞机放大十倍后不仅动力学上不能达到平衡,机械强度以及发动机性能等方面也无法达到要求。

今天的科普就到这里了,更多科普欢迎关注本号!


核先生科普


应该是小学生的提问,只会按照比例扩大,而且是一次函数扩大。其实这是最简单的扩大,一二得二,二二得四,二三得六,如果是平方就得八了。

飞机可以按比例扩大,材质能扩大吗?空气密度能扩大吗?只是飞机的本身扩大,扩大的不是直线比例。比如雷达探测,不是功率增大一倍,距离就增大一倍,只是增加了开2的4次方,大约只是距离的1/4。

不但是飞机,包括航空母舰,也不是按倍数增大的,而是慢慢扩大的。从2万吨到4万吨,到6万吨,到8万吨,到10万吨,最后能到12万吨,至于还能不能扩大,必须经过精密的计算,还必须有实验。

就像小孩子做题,一小时做两道题,两小时不一定是4道题,道理是一样的。



大志远思想空间


这个问题显然是文科生提出来的,来科普一下,若是长度变成10倍,则它的体积就变成1000倍;若体积变成10倍,长度就只要变成2.19就行。如果在工程建设中仅仅只进行简单的放大,那就不需要理论物理、工程力学、材料力学和用偏微分方程建模了,只要把幼儿园的玩具进行放大就行啦!


百科全书602


不光是尺寸的问题,长度直线性放大,体积和重量成平方放大,但强度最多也是直线性放大,不能成平方放大,材料的电气性能、绝缘性能、导热隔热性能等等特性并不一定平方放大或者直线性放大。

尺寸变大,所有的东西都要重新设计,难度百倍加大,绝不是同比例放大就可以。

最简单的一根混凝土柱子,1000米高,直径100米可以支撑不倒,但直径1000米,高度10000米就不行了,同样每平方米承受的重量差了10倍,但混凝土的强度并没有增加10倍。


lgp3651


原则来说是可以,但是有一点,材质的强度也必须等比例放大,这一点是不可能做到的,比如一块铝板可以承受多少压力,把它体积做大多少倍,但是材质还是铝板,其硬度,抗压强度并没有改变,所以等比例放大只能放大体积,不能放大材质参数! 所以飞机,汽车,轮船这些就不可以无限放大! 比如泰坦尼克号撞冰山就漏水导致沉没,如果把泰坦尼克号缩小到一个小鱼舟这么大,那铁质材料十几节的速度撞一下冰山肯定一点问题没有!


元胜55695266


很多东西不是简单地呈线性放大的。

举个最简单的例子,一个物体长宽高都变为原来的两倍,其体积和表面积就不是原来的两倍,而分别是八倍和四倍。

如果给这个物体降温,放大前和放大后降温情况就不一样。其热容和质量(体积相关),散热和表面积相关。

如果是飞机,就更复杂,涉及到机械结构的强度、刚度等,发动机涉及到燃烧等。


机械常识


当然不行,材料力学不允许。这就和某些白痴舔狗说老外那点小把戏放大一下就能取代我国大型龙门吊一样!放大到一定程度自重就压垮了!蚂蚁很牛批,多高扔下去摔不死,还能举重,可你试试把它放大到人的大小,乍一看挺害怕,过一会你就发现这玩意早就死了,相同的结构支撑不住变大的身体,它根本都来不及看这个世界。相同的你把航模或者小飞机直接等比例放大,本来挺好的力学结构就越来越别扭,本来挺准的喷点,涡流等都会变差,变乱,根本不能使用


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