【科普知识】飞机机翼那么薄，为什么能承受几十吨重量！里面是什么结构？

飞机是人类在20世纪最重大的科学技术成就之一，飞机外观最凸显的部分就是机翼，机翼那么薄，它是如何承受几十吨重量的？

机翼的主要构件包含了翼肋、翼梁、桁条和蒙皮。机翼结构的基本作用是构成机翼的流线外形，同时将外载荷传给机身。

机翼结构在外载荷作用下应具有足够的强度、刚度和寿命。足够的刚度既指蒙皮在气动载荷作用下保持翼型形状的能力，也包含机翼抵抗扭转和弯曲变形的能力。

机翼最主要作用是产生升力，以支持飞机在空中飞行，也起一定的稳定和操纵作用。

飞机机翼设计主要是为了让机翼在空中飞行的时候，将气流切割成上下两个部分，并且让两个部分产生差异。

飞机上升主要利用的就是压力差。机翼上下表面形状是不对称的，空气沿机翼上表面运动的距离更长，自然流速更快。速度越快，气压越小，上下表面的压力差就提供了升力。

当飞机前进的速度越大，这个压强差，即升力也就越大，所以飞机起飞时必须高速前行。当飞机需要下降时，它只要减小前行的速度，其升力自然会变小。

飞机机翼是如何承受大重量的？在给定机翼自身重量的前提下，能够安全地承受使用载荷(设计中会放大为设计载荷)，靠的是结构材料的正确选择、结构部件的合理布置以及结构尺寸的精心设计分析与优化。

①机翼材料的选择

机翼的蒙皮倾向采用复合材料，承重结构依然采用金属材料。碳纤维复合材料的特性是重量轻承重大，非常适合用在飞机机翼上。

②机翼结构部件合理布置及尺寸优化

飞机机翼之所以能够承载大部分的重量，主要承重结构就是机翼翼盒，它由非常轻便结实的碳纤维材料构成，内部由成百上千根骨架组成。所以我们别看飞机的机翼那么薄，其实内部结构和承重是非常厉害的。

在设计初始，设计人员就会将机翼的重量和整个飞机将会承载的最大重量加入设计和计算中，根据整个最大重量来进行整个机翼的设计和优化。

任何一架新型飞机在投入市场之前，都会进行无数次的测试。

在这里也告诉大家一个小知识，大部分民航飞机的油箱都位于机翼的位置，很多人可能会好奇，飞机那么庞大、空间那么多，为什么非要把油箱装在机翼上呢？

其实飞机看起来非常庞大，但是大部分空间都是预留给乘客和机载设备的，真正留给油箱的空间很少，但是机翼部分却成为了装油的好地方，因为机翼承重能力足、空间大，并且在机翼处装油还有助于飞机飞行时的平稳。

总的来说，飞机机翼的优异性能，主要取决于本身先进的材料，再加上独特的机翼设计，和有针对结构设计做出的优化，保证了飞机在飞行过程中的安全稳定。

文章来源：机械自动化前沿、复合材料体验馆

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