技术
2013年6月2日,中国首架波音787客机飞抵广州白云机场,正式加入中国南方航空公司。6月7日,它满载着228名乘客腾空而起,并顺利抵达北京首都国际机场。这标志着中国首架波音787正式投入商业运营。
人们惊奇地发现,飞机主翼优雅地上翘,而传统机型只有在飞行过程中主翼才向上弯曲。正是因为使用了CFRP(详见正文),所以波音787的主翼才能达到这个前所未有的弯度。
2011年9月25日,首架波音787“梦想飞机”(Dreamliner,以下简称为B787)在美国华盛顿交付给日本全日空航空公司(ANA),同年10月26日,这架B787进行了首次商业飞行。截至2013年4月,B787已经陆续交付50架,分别是日本(全日空17架、日航7架)、埃塞俄比亚航空(4架)、印度航空(6架)、拉美LAN航空(3架)、美国联合航空(6架)、卡塔尔航空(5架)、波兰航空(2架);在这50架之外,全球还有40家公司订购了840架B787尚未交付。世界最先进的客机,已经得到了全球的认可。
B787使用了约32吨的“碳纤维增强聚合物”(carbon-fiber-reinforced polymer,CFRP),占了机身结构材料的一半。而且,机身系统的动力实现了“电气化”,拥有多项技术创新。
更节能,是B787的另一大特点。与其他同类飞机相比,B787可以节省20%的燃油,所以尽管是中型客机,它的最大航程却可以达到11000公里,大致相当于从北京直飞纽约(北冰洋航线)的距离。也许在不久的将来,就能开通不经停大型机场(枢纽机场)而直飞国外小城市的点对点直航航线,从而减少换乘所需时间和奔波的疲劳,使旅行更加舒适。这一点对于乘客来说无疑具有极大的吸引力。
飞机为什么能飞起来?
飞机是利用向上的浮力(升力)实现升空飞行的。机翼在空气中移动,产生升力。机翼与空气形成一定的角度(迎角),空气沿机翼流动。由于机翼上下侧的形状不同,机翼上侧的空气流动得比下侧的空气快。根据伯努利定理,空气流动越快,压力越小。所以,机翼上侧的空气压力小于下侧,这就对机翼产生了一个向上的升力。当飞机滑行并不断加速时,作用在机翼上的升力也在相应不断增加,在升力逐渐增大到能够托举整架飞机的程度后,飞机就会腾空而起,直冲云霄了。
为了获得足够的升力,机翼必须与流动的空气形成一定的倾斜角度(迎角)。那么,在航展上进行特技飞行表演时,飞机还可以倒过来飞行,这又是怎么回事呢?原来,在倒飞时,飞行员需要调整机翼的飞行姿态,让它依然与流动的空气保持一个向上的角度。这样一来,机翼照样可以产生足够的升力,飞机也就不会坠落而能继续飞行了。
飞机机翼的截面形状比较特殊,上下两侧的形状是不一样的,这又是为什么呢?原来,这种形状有利于提高升力并降低空气阻力。现在,研究人员可以通过风洞试验(人为制造气流来研究气流对飞行影响的实验)和计算机模拟,来比较哪种形状的效果更好,从而确定机翼的最佳形状。

(更多精彩图片及完整内容请阅览《科学世界》2013年第7期)