飞机的“翅膀”：历尽改革的双翼

　　人类为了像鸟儿一样在天空自由飞翔，从古至今一直不停努力研究。随着科技的发展，人类上天已经成为事实。但是像鸟儿那样驾驶飞机自由飞翔，要走的路还很远。

优美上翘的机翼

　　飞机飞行时“翅膀”为什么会变形和抖动

　　当飞机会出现颠簸时，一定是遇到了强气流对。经常乘坐飞机的人，一般都会有这样的经历。细心观察的人还会发现，飞机的“翅膀”也在抖动，都有点变形了。这种抖动会使飞机出现故障吗？

　　飞机不是硬邦邦的刚体，而是有一定弹性的，特别是机翼。在地面时机翼只受自身的重力，是平的有时往下垂的。到了天上，要通过机翼使空气的升力托举几十吨重的飞机抬起来，机翼往往就变得向上翘了。这种变形在设计飞机时考虑到了，不会影响飞机的安全。当机翼受到气流干扰也会发生振动，振幅通常会很快衰减，不会造成大的影响。机翼在意外情况下的振动无法衰减的话，机翼的抖动会不断增加，最终导致破坏。因此在飞机使用、设计中必须重视这些情况，尽量避免控制，要不然会导致整个飞机遭受破坏、部件损伤。机身和机翼除了大的振动，小振动也可能导致飞机被损坏。

　　这种损坏的过程可以成为：结构部分疲劳，即在交变载荷作用下，完好的结构部件因长时间工作后，产生微小的裂纹，如果得不到及时的修复，裂纹会逐渐扩展，致使部件损坏。飞机在起降中，机翼从停放状态至飞行，要承受很大升力，再回到停放状态。这个过程相当于给机翼施加了周期性的交变载荷。机翼在飞行过程中，也承受各种变化的载荷，尽管幅值较小，是幅值和周期不同的交变载荷。飞机其他部件，也是这样。在长期使用中飞机所受的疲劳载荷，就是由交变载荷组成。所以，设计飞机时要对载荷进行统计，确定飞机使用寿命。凡是超出使用寿命的部件和飞机，要及时更换部件，必要时要报废飞机，以免造成机毁人亡的事故。

　　大部分飞机的“翅膀”为什么要向上翘

　　很多飞机的机翼基准面与水平面有一个夹角。当机翼下偏时，这个夹角称为“下反角”，机翼上偏时，称为“上反角”。这样设计有什么原因吗？上反角的机翼有助于飞机的横向稳定性，当飞机受到扰动产生滚转时，有上反角的机翼会产生“抵抗”滚转的力矩。这是如何实现的呢？如果飞机碰到右侧的阵风会往左倾斜，左机翼下沉。两个机翼所产生的升力，在重力与合力共同作用下，让飞机向左边运动，飞机开始向左边侧滑，机头和前进的方向不再一致，飞机向左偏转。飞机左机翼的迎角增大，导致升力增大。右机翼刚好相反，升力减小，迎角减小，产生向右倾斜的修正力矩，使飞机摆正。所以，有了上反角可以增加飞机的横向稳定性，也让飞机的“滚转”变得困难。客机对稳定性要求比较高，往往采用上反角。下反角的情况相反，它可以增强滚转机动的能力，减小飞机的横向稳定性。所以，战斗机对灵活性要求比较高，很多采用下反角。

　　还要按机翼相对机身的垂直位置，来确定是采用上反角还是下反角。需要采用上单翼布局的，是有些飞机受到环境和功能要求限制。有些军用运输机机翼采用下反角，来增强滚转的机动性。有大后掠机翼的大型客机，稳定性较好，采用下单翼，为防止翼尖及翼后发动机，在飞机起降时触地，因此采用上反角。

空中客车A320驾驶舱

　　有些飞机为什么必须由计算机辅助才能操控

　　稳定性与操纵性是飞机的飞行特性。在改变飞行姿态时，飞机“自动复原”的能力是飞机的稳定性。飞机向左偏斜后，上反角的机翼结构所产生的力会让飞机自动回复，稳定性就好。飞机稳定性差的是，下反角的机翼结构向左偏斜，飞机受到产生的力会越来越向左偏。飞行员对机动动作的完成，操纵动作的响应能力是飞机的操纵性。要想使机头就向上昂起，飞行员向后轻轻拉下驾驶杆就行了，这样的飞机操纵性很好。飞机操纵性不好的是，要很用力拉杆机头才能向上抬一点点。具有较强的机动性能的是操纵性好的飞机。

　　飞机的操纵性与稳定性是相互矛盾的，想得到较好的安全性，就要提高飞机的稳定性，这样就使得飞机难以做出机动动作，对操纵性有影响。人们经常耗费大量时间和精力使飞机既具有足够的机动性，稳定性也不至于过小。通过减小飞机自身的稳定性随着科技的发展走不通了，人工“增稳系统”应运而生，通过在飞机上的传感器，改变飞行状态，恢复飞机的飞行状态，计算机程序会自动控制“舵面”偏转。这样，飞机的飞行状态在飞行员不干预的情况下抵抗干扰，继续飞行，相当于飞机的稳定性“增加”了，这就是“增稳”。

　　飞行员的驾驶杆与“增稳系统”是互相独立的，人们在设计飞机时有了这样的系统，可以将飞机本身的稳定性设计得较小，顺利完成剧烈的机动动作。正常飞行中的稳定性由人工“增稳系统”增强，依靠计算机的帮助稳定飞行。万一计算机出现故障，飞机可能很难稳定飞行，或者完全无法飞行。不过，这种飞机都装有备份系统，当计算机出现故障时，可以使用备份系统保证飞机继续飞行。