飛機(jī)在空中飛行，因此和一般的運(yùn)輸工具相比，有很大的不同。飛機(jī)的各個(gè)組成部分要求在能夠滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的情況下盡可能的減輕重量，機(jī)翼自然也不例外，加之機(jī)翼是產(chǎn)生升力的主要部件，而且許多飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)也安裝在機(jī)翼上或機(jī)翼下，因此所承受的載荷就更大，這就需要機(jī)翼有很好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以承受這巨大的載荷，同時(shí)也要有很大的剛度保證機(jī)翼在巨大載荷的作用下不會(huì)過分變形。

幾十噸的質(zhì)量都靠機(jī)翼支撐，機(jī)翼該是什么樣的設(shè)計(jì)和材料？

飛機(jī)在給定結(jié)構(gòu)重量指標(biāo)（機(jī)翼自身重量）的前提下，要想能夠安全地承受使用載荷（設(shè)計(jì)中會(huì)放大為設(shè)計(jì)載荷），靠的是結(jié)構(gòu)材料的正確選擇、結(jié)構(gòu)部件的合理布置以及結(jié)構(gòu)尺寸的精心設(shè)計(jì)分析與優(yōu)化。

所以主要為兩點(diǎn)，一看結(jié)構(gòu)，二看材料。

一、機(jī)翼的主要構(gòu)件

機(jī)翼結(jié)構(gòu)主要由活動(dòng)翼面、固定翼盒和小翼組成。

1、固定翼盒實(shí)際就是翼盒，“固定”是相對(duì)活動(dòng)面的活動(dòng)而言的。翼盒是機(jī)翼的主要承力部件，機(jī)翼上的氣動(dòng)力、活動(dòng)面上的載荷、各種接頭的集中力等都是通過翼盒結(jié)構(gòu)由翼尖向翼根傳遞，最后在機(jī)身處平衡。翼盒同時(shí)也也承擔(dān)著飛機(jī)油箱的工作，每架飛機(jī)擁有兩個(gè)機(jī)翼翼盒，分別裝配在左翼和右翼。在飛機(jī)總裝過程中，機(jī)翼翼盒（全稱為外側(cè)機(jī)翼翼盒）會(huì)被裝配在飛機(jī)機(jī)身內(nèi)部的中央翼盒上，組成一個(gè)非常牢固而又靈活的結(jié)構(gòu)，承擔(dān)著飛機(jī)起飛、巡航和著陸過程中大部分的重量和壓力。飛機(jī)機(jī)翼還支撐著飛機(jī)的動(dòng)力裝置和主起落裝置。翼盒結(jié)構(gòu)分為以下部件：

A350的復(fù)合材料機(jī)翼蒙皮

上/下壁板：由長桁和蒙皮組成的組合壁板。坐飛機(jī)時(shí)從窗戶看機(jī)翼時(shí)，機(jī)翼中間的不可動(dòng)部分就是壁板的蒙皮。下壁板上有維修口蓋，只有到機(jī)翼下面才可以看到。翼盒結(jié)構(gòu)從飛機(jī)外面看基本上也就上下壁板可以容易看到，其他結(jié)構(gòu)都位于翼盒內(nèi)部或固定前后緣被遮擋，只有在特定的位置才能看到。如果把翼盒截面簡化成一個(gè)長方形的話，上下壁板就是長方形的上下邊。

前/后梁：挑大梁的梁?；旧鲜秋w機(jī)上最大最長的零件，由翼根一直到翼梢?？梢钥醋魇情L方形的左右邊（前后邊）。

翼肋：在翼盒內(nèi)部，由翼根到翼梢布置多個(gè)翼肋，目的是將長方體的翼盒由翼根到翼梢（展向）分成多個(gè)小的長方體，避免上下壁板太長距離沒有支撐而失穩(wěn)。

固定前緣：基本上是固定在前梁上的一些支架、隔板等零件，主要用于安裝前緣的活動(dòng)翼面（縫翼）。

固定后緣：基本上是固定在后梁上的一些支架、隔板，主要用于安裝后緣的活動(dòng)翼面結(jié)構(gòu)（襟翼、擾流板）以及一些系統(tǒng)線纜管路。

吊掛：用于安裝發(fā)動(dòng)機(jī)。

主起接頭：用于安裝起落架。

2、活動(dòng)翼面，顧名思義，可以活動(dòng)的翼面結(jié)構(gòu)。在機(jī)翼前緣的有縫翼，在機(jī)翼后緣的有襟翼、副翼和擾流板?；顒?dòng)翼面可以活動(dòng)，主要用于控制。比如，飛機(jī)起降過程中襟縫翼打開，增大機(jī)翼面積，提高升力。

襟翼：分為內(nèi)襟翼和外襟翼，機(jī)翼固定翼盒以后可以看到的大部分就是襟翼。飛機(jī)起降時(shí)襟翼會(huì)向后伸出來，增大機(jī)翼面積。

副翼：機(jī)翼最靠近翼梢的窄長活動(dòng)面，主要用于控制飛機(jī)繞機(jī)身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。

擾流板：機(jī)翼上連續(xù)的幾塊細(xì)長的活動(dòng)面，在機(jī)翼上表面上可以看到，就像幾塊長方形的補(bǔ)丁似的。飛機(jī)降落起落架觸地后減速階段擾流板會(huì)向上打開，增加阻力減速。

縫翼：機(jī)翼前緣的活動(dòng)面，在翼盒前面。起降時(shí)縫翼會(huì)向前伸出增大機(jī)翼面積。

運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：把機(jī)構(gòu)分到活動(dòng)翼面里面吧，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)就是控制活動(dòng)面運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)軌跡的部件。

每一段活動(dòng)翼面基本是一個(gè)完整的翼面結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和翼盒結(jié)構(gòu)基本類似，包括梁、肋和上下翼面等等。

3、小翼。飛機(jī)的機(jī)翼主要是用來產(chǎn)生升力的，而空氣流經(jīng)機(jī)翼上、下表面時(shí)就會(huì)形成壓力差。這個(gè)壓差產(chǎn)生升力，但這個(gè)壓差也在翼尖造成橫向的自下而上、自外而內(nèi)的渦流。翼尖渦帶動(dòng)空氣，含有很大的能量，拖帶在翼尖之后，形成可觀的阻力。這種阻力就是我們所說的誘導(dǎo)阻力。

有了翼尖折起的小翼之后，情況就有很大不同。機(jī)翼下表面的氣流依然向上表面流動(dòng)，但由于翼尖小翼擋住了渦流，因此減小了飛機(jī)的誘導(dǎo)阻力。所以在翼尖安裝上一對(duì)翼尖小翼，是一種降低機(jī)翼渦流的相當(dāng)簡單而且有效的新措施。翼尖小翼不可能消除翼尖渦流，只能降低渦流強(qiáng)度，其中小翼形狀及與機(jī)翼的融合很有講究，否則會(huì)引起額外的附加阻力。

翼尖小翼的另一個(gè)解釋是相當(dāng)于擴(kuò)展了有效翼展，更大的翼展意味著可以降低速度而達(dá)到同樣的升力，達(dá)到減阻目的。用航空術(shù)語來說，就是通過更大的展弦比來提高升阻比，從而降低誘導(dǎo)阻力。

二、材料的選擇

飛機(jī)的主承力結(jié)構(gòu)（如機(jī)翼上的梁、肋、蒙皮壁板）一般選用高比強(qiáng)度或者高比模量的材料，按強(qiáng)度設(shè)計(jì)的地方用高比強(qiáng)度的材料（避免材料的失效），按剛度設(shè)計(jì)的地方用高比模量的材料（避免結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)）。如今的趨勢是復(fù)合材料（限于機(jī)翼結(jié)構(gòu)，因?yàn)橛械牟考荒苡脧?fù)材，比如飛機(jī)起落架）。

近幾年，國外對(duì)低成本、高性能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在大型飛機(jī)上的工程應(yīng)用進(jìn)行了廣泛深入研究，取得了大量有工程應(yīng)用價(jià)值的研究成果，具體體現(xiàn)在新設(shè)計(jì)飛機(jī)主要承力部件大量應(yīng)用先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，如A380復(fù)合材料中央機(jī)翼、A400M復(fù)材翼面與機(jī)身、波音787復(fù)合材料機(jī)翼等。

A400M的復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)

最簡單的復(fù)材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與同樣的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)減重20%以上相比，全壽命綜合使用（維護(hù)）成本相當(dāng)。之所以將減重指標(biāo)定在了20%以上，是考慮了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制造生產(chǎn)過程，需要重新進(jìn)行設(shè)備、工裝投資，還有復(fù)材結(jié)構(gòu)的不可再生循環(huán)（熱塑性復(fù)合材料除外）、對(duì)環(huán)境的非友好等因素都是進(jìn)行遠(yuǎn)期收益作風(fēng)險(xiǎn)決策的主要參考因素。但復(fù)材結(jié)構(gòu)在抗疲勞、耐腐蝕、阻止裂紋擴(kuò)展、隔音降噪、吸波透波等方面的功能是不可替代的，未來發(fā)展趨勢是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)與復(fù)材結(jié)合而成的混合結(jié)構(gòu)。

所以，別看飛機(jī)機(jī)翼那么單薄，人家可是高技術(shù)含量的產(chǎn)物，當(dāng)然，還有數(shù)千萬專家對(duì)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的研究論證，才能讓巨大的“鐵家伙”飛上天！