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第50集 你了解民航飞机吗?

第50集 你了解民航飞机吗? 0:00/0:00
最新发布时间: 2020-02-08   浏览数:
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  交通工具是现代人的生活中不可缺少的一个部分,而随着时代的变化和科学技术的进步,我们周围的交通工具也越来越多,给每一个人的生活都带来了很大的方便。比如,陆地上的汽车,海洋里的轮船,天空中的飞机,大大缩短了人们交往的距离。尤其是飞机,每次当我们出门旅游的时候,飞机成为大部分人的选择。那么,飞机是怎么转弯的、窗户为什么那么小、为什么要系安全带……关于民用航空飞机,你的了解又有多少呢? 

  说起飞机,首先我们要知道,它是20世纪初最重大的发明之一。然而,在早些时候人们还没有“交通工具”这一代名词。那时,人们主要是靠步行来相互走访联系的。后来,在人们的智力水平有了显著提高后,才有了马车等畜力交通工具,也算是交通工具史的一个“巨大”的飞跃了。它也相对地促进了部落间、朝野间的交流,形成小范围内的良性循环。之后不久,水上的交通工具也逐渐成型。然后,飞机应运而生,成为现代社会交通工具的主流。 

  那么,关于对飞机的一些疑问,今天的节目将一一为你解答。 

  第一,飞机是怎么转弯的。 

  我们知道,汽车在地面有四个轮子,它主要是依靠驾驶员操纵方向盘从而改变车轮的角度来驾驶汽车。而飞机在空中不和地面或海面接触,飞行员是如何驾驶飞机按照预定轨迹飞行的呢?事实上,飞机不但有机翼,而且机身后部通常有一对“水平尾翼”和一个“垂直尾翼”。“水平尾翼”可以对飞机产生纵向安定和俯仰操纵的作用;“垂直尾翼”可以对飞机产生航向平衡、稳定和操纵作用;“机翼”可以对飞机产生横向自动稳定作用。这三种作用,在飞机受气流扰动不太大的情况下,能够自动保持飞机的纵向、航向和横向姿态的稳定。 

  要注意的是,如果要驾驶飞机改变飞行的轨迹,就不能只依靠机翼和尾翼安定面的作用了。在大家乘坐飞机或者参观飞机时,如果仔细观察过飞机构造,你会发现机翼后缘两侧有一对可转动的“副翼”,水平尾翼后缘有一对可转动的“升降舵”,而垂直尾翼后缘有一个可转动的“方向舵”。当飞行员操纵这些“舵面”时,在相对气流的作用下,飞机就可以分别作改变横向、纵向和航向的运动,从而可以驾驶飞机按预定航线作升降、转弯等运动。 

  总之,飞机在推力产生的相对气流中,是通过自身的各种“舵面”产生的相对力矩,来驾驶飞机运动的。 

  第二,为什么不把飞机的窗户做的更大一些? 

  要知道,飞机结构设计是交通工具中最严格的设计要求,重量不但要轻而且强度还要好。飞机结构上每一个“框”、“梁”、“肋”、“桁条”和蒙皮都要进行精心的优化设计,在保证足够的强度和刚度情况下,要尽可能轻,这样才能保证承担一定的重量。而飞机机身舱壁上的任何开口度对结构整体强度都是不利的,每一个开口的边缘必须要做强度补充结构设计,才能保证机身受力的合理传递。窗口越多、越大,对结构强度越不利。所以飞机的窗口不能开大。 

  虽然看起来只是小小的窗口,其实它的窗口边缘增强设计和透明材料的选择都是要经过大量强度试验的。而窗口透明板通常要设计成两层,来减少舱内外温度的传导。 

  第三,现在科技这么发达,为什么飞机飞行时还怕大雾天气,而且为什么天气晴好飞机也会产生颠簸呢? 

  其实,现代飞机都设计有优良的自稳定控制系统,来减少飞机在飞行中遭遇干扰气流的震荡。然而,当遇到大雾天气时,云雾流团干扰了飞机正常飞行的相对稳定气流,改变了飞机的稳定状态,因而会有波动。但是,飞机一旦穿过云层后,就会很快恢复稳定。 

  当然了,大气中除了云雾,还有变化不定、人眼看不见的“湍流”和“突风”。这些湍流、突风从任意方向流过来,通常是“振荡”的状态,以至于引起飞机的升力、阻力和力矩变化,从而导致飞机颠簸,尤其在从云层上部下降到云层过渡区域时振荡比较明显。有时离地面很近的“风切变”,也会影响飞机的稳定性。 

  第四,民航飞机上为什么不配备降落伞? 

  军用飞机的救生设备,不仅有降落伞,还必须要有复杂的弹射装置。战斗机驾驶员在紧急情况下,可以启动救生装备,弹射火箭或其他弹射装置,将驾驶员连同座椅和降落伞一同弹出飞机舱外一定高度,然后打开降落伞,保证驾驶员安全着陆。这种救生装置要比一个人的重量还要重得多。 

  这里需要我们清楚一个事实,载有100多位旅客的民航飞机要为每位旅客安装这样复杂的降落伞弹射救生装置,基本上是不可能的。因为增加这么多重量,飞机很难飞起来。而且战斗机驾驶员弹射时,还要冲破驾驶舱盖,这一点对于民航飞机也是很难实现的。 

  当然,也有工程师设计过整体客舱在紧急时打开,再用大型降落伞拉出旅客舱的方案。但是,这种飞机的机构设计太复杂,有效承载的旅客数也将大大减少,尤其是大型降落伞能否有效展开,以及旅客座舱能否脱离飞机,都还是个未知数。目前还没有飞机工厂愿意研制生产这种飞机,也没有航空公司能够经营得起这种飞机。因此,目前大型客机基本上不可能用降落伞。不过,单座或少座的小飞机,使用降落伞救生倒是有可能的。 

  第五,为什么在客机上“系好安全带很重要”呢? 

  不少旅客对“系好安全带”这种要求不以为然,总以为飞机飞行时比汽车、火车还稳定,不一定必须系上安全带。 

  首先我们要意识到飞机的速度比汽车、火车快得多。汽车乘员因为没有系安全带,造成伤亡事故已屡见不鲜。而民航飞机的速度通常是汽车的八倍以上,一旦遇到紧急情况,巨大的惯性作用要比乘车危险大得多。尤其是飞机起飞和着陆阶段,乘务员强调要大家系好安全带。这是因为,飞机起飞和着陆阶段所受空气动力作用变化大,因此旅客处于运动中飞机的惯性力变化也大。尤其是遭遇低空风切变或者驾驶员遇到特殊情况紧急操作等,都会引起飞机的颠簸、震荡或倾斜,导致乘客因碰撞而受伤或造成其他意外事故。 

  不仅如此,飞机从无云的高空下降到云层附近时,也要系好安全带。相信常坐飞机的旅客都遇到过,当飞机在穿越云层受到扰动气流的作用时,会有较强烈的振动。所以,国内外民航乘客因为没有系好安全带被抛向机舱的空间,撞到天花板上,摔伤或撞伤的事故已发生过多次。而那些系好安全带的乘客就安全无事。 

  当然,为了减少航行中发生突如其来的变故时受到的伤害,乘客最好全程都系好安全带。 

  第六,飞机为什么不能随意打开舱门呢? 

  要知道,大气环境是随着高度而变化的,比如在8000米高空上,大气的温度达到零下50多度。如果旅客在高空暴露在自然环境中,那其实是非常危险的。假如飞机在飞行过程中,由于种种原因突然泄压,使乘员暴露在实际环境中,这将导致乘员产生生理障碍,甚至死亡,这主要表现在以下两个方面,我们一起来听听看: 

  第一个方面是因为高空缺氧会使人机体的代偿性活动不足以保证大脑皮层的最低氧需要量,会让人迅速出现意识丧失或者突然虚脱。 

  第二个方面是低压效应对人体也有危害。这种危害的程度取决于低压程度与减压速度,当高空减压过快时,会发生高空胃肠气胀。溶解在体内的气体在高度上升时因过于饱和而游离出来,形成气泡群所导致的高空减压障碍和循环障碍。除此之外,空中舱门打开,还可能将乘员吸离舱外。 

  总的来说,现代飞机为了给我们提供良好的大气环境,设计了一整套舱内环境供气、供氧和环境调节控制的装备,让我们在舱内能够感受到与地面一样的大气压、氧气和舒适的温度。 

  好的,今天的非常科学到这里就要告一段落了。如果您想要了解更多的科普信息,可以搜索微信公众号“feichangkexue”来关注我们,或者通过新浪官方微博“经济之声非常科学”与我们节目组进行互动。主持人亚楠代表编辑制作感谢大家的收听,并诚邀您明天同一时间继续与我们相约《非常科学》。 


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