上单翼和下单翼是指飞机机翼在机身上的安装位置。上单翼飞机的机翼安装在机身上部,下单翼飞机的机翼安装在机身下部。在现代航空中,上单翼和下单翼飞机都在使用。军用运输机一般采用上单翼设计,而民航客机一般采用下单翼设计。这两种布局各有优缺点,下面来详细介绍一下。
国内几乎所有的大型运输机、轰炸机都是上单翼飞机,我国自行研制的运20大型运输机也是采用上单翼设计。由于军用运输机要在战时能为前线运送军需物资,甚至是坦克战车,因此要保证飞机能够在条件恶劣的地方安全降落,上单翼的机翼离地距离较高,有助于避免吸入异物,从而损坏发动机性能,同时减少地面杂物对机翼的损害。另外,运输机和轰炸机都会执行一些高空抛物、高空跳伞的任务,上单翼的设计也方便货物和伞柄从侧门速降,同时装卸货物也更加方便,尤其对于轰炸机来说,还需要在机翼下方挂载武器弹药,所以上单翼造型与需要完全符合。
图 1运20
图 2歼20
绝大部分大型民用客机都是下单翼飞机,如波音737、777、787,空客A320、A330、A380等,中国商飞公司的C919大型客机也是下单翼飞机。由于民航客机为了保证乘客的安全性,只能在跑道环境良好的机场起降,不存在吸入异物的担忧。并且下单翼设计还有检修方便、飞机结构合理、不挤占客舱空间等优点,因此被广泛采用。下单翼飞机还有个冷门用处,2009年美国纽约一架320飞机撞鸟后,发动机损坏,机长开着飞机在哈德逊河迫降乘客最后都站在了机翼上,全部获救,因此纽约州州长称这起无人遇难的空难事件为“哈德逊河奇迹”。
图 3民航大飞机C919
气动方面,上单翼对机身的干扰阻力最小,中单翼其次,下单翼最大,上单翼自稳性好,灵活性差,航模中采用上单翼较多,上单翼飞机一般都带下反角,低空稳定性有保障,而且对侧风不敏感,机翼和机身形成一个较完整的升力面,机身的升阻比一般比较高。结构承载方面,下单翼飞机机翼安装在机身之下,可以利用机身来承受一部分的机翼重量,结构重量较小,上单翼飞机机翼安装在机身之上,需要使用加强结构来支撑机翼,如强肋、连接梁等,使用减震结构来减少机身的扭转变形,因此结构重量较大。
需要注意的是,上述区别并不是绝对的,每一种都有其优点和适用范围,在实际应用中,上单翼和下单翼飞机的选择通常取决于飞机的用途、设计要求和使用环境因素等。(文/陈晓萌 图/陈晓萌)