飛機結構漫談(七)

“阿爾法”——多窩狀機翼結構的探索

諾斯洛普公司在1930年推出了“阿爾法”飛機,這是第一架以平頭鉚釘接合的全鋁、光滑外表面、半硬殼機身,以及多窩狀機翼結構的生產型飛機。

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外表光滑的諾斯羅普“阿爾法”

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“阿爾法”首先採用了全鋁多室機翼

當機翼蒙皮採用可承力材料且和密集的翼梁、翼肋可靠連接時,結構形成一個整體,具有高的結構整體剛度和承載力,蒙皮可承受彎矩、壓縮、拉伸負載,而不需翼梁的上下緣條這種應力蒙皮的設計方式成為20世紀30年代的標準,除了應用在諾斯洛普公司本身的飛機外,道格拉斯公司飛機和波音經過稍微修改後,都應用到各自的DC系列和B-247飛機上。

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去掉蒙皮的“阿爾法”機翼,取消了傳統的盒形翼梁,用翼肋和多翼梁縱橫交錯,形成許多小腔室

B247——具有現代意義的民航客機

第一架全金屬,具備一切現代民航客機(除螺旋槳發動機外)特點的商用單翼機是1930年波音公司的單發郵政機,波音以這架飛機為基礎在1931年為美國陸軍航空部研製了雙發動機轟炸機的原型機YB-9。

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波音Monomail結構圖

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YB-9轟炸機

由於美國陸軍未將YB-9投產,波音與它的商業夥伴聯合航空經過慎重考慮後,在1932年以B-9構型為基礎研製了體型稍小的商用機型,這就是於1933年2月首飛的B-247。

波音247是早期的美國民航飛機,是第一架完整納入全金屬的半硬殼結構,全懸臂機翼及可收放起落架等先進技術的飛機,其他先進技術包括控制面的調整片、自動導航系統、機翼及尾翼上的除冰器,這架飛機只憑一臺發動機也能飛行和爬升。也就是說B-247是第一架“現代化”的民航機,之後的每一種民航機都是在模仿它的特點。這架飛機雖然只能乘坐10名旅客,但飛行時速比福特的三引擎飛機還快,可在24小時內飛越美國本土,因此極富商業競爭力,廣受各家航空公司的歡迎。

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波音247是劃時代的民航機

DC-3——世界第一架能賺錢的客機

在波音247大受歡迎,供不應求之際,道格拉斯公司乘勢推出了DC系列飛機,1935年推出的DC-3成為了一個時代的經典。

DC-3能載客30人,只需在中途一次加油便能橫越美國東西岸,再加上首次在飛機上出現的空中廚房,以及能在機艙設置床位,為商業飛行帶來了革命性的突破。在此之前,所有航班都不提供熱餐服務,乘客及機員如要用餐,只能在中途站所在的酒店享用,一旦在一些地區沒有酒店,相當不便。

DC-3的性能、有效載荷、堅固性使得航空公司真正開始能從民航運輸中賺取利潤,因此到了1940年就成為全世界航空運輸業使用最多的飛機。DC-3是第一架能通過運送旅客及貨物,不需政府補貼就能賺錢的民航機,共生產了1萬3,000多架,是全世界到目前為止單一機型生產量最多的飛機,其中大多數是軍用型的C-47。

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DC-3是第一架能賺錢的民航機

DC-3劃時代的成功,歸功於同時採用了可收放式起落架、NACA設計的發動機罩、襟翼(B-247沒有襟翼)、高效率增壓發動機、變距螺旋槳等先進技術。DC-3機翼內有三根主樑而非常見的兩根,增加了機翼的耐用度,使得飛機結構具有安全性損壞特性,疲勞壽命很長。

DC-3具備了一切鋁合金半硬殼結構的特點:成形後的鋁蒙皮以鉚釘和機體、縱梁、翼肋、翼梁、加強條、成形條相互鉚接。現今最新式的C-17“環球霸王”運輸機,翼展50.29米,最大起飛總重265噸,但機翼結構卻和翼展28.96米,最大起飛總重11噸的DC-3基本一樣,都是三翼梁、多翼肋、應力蒙皮的設計。可以這麼說:DC-3之後的飛機和DC-3之間只有細節的差異,基本設計理念沒什麼不同。

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DC-3的三翼梁機翼

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(旋翼機、固定翼、直升機相關圖紙、資料)

文章源 | 網絡

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