武盛立

國(guó)產(chǎn)“安二”型飛機(jī)已經(jīng)普遍在全國(guó)各地使用，正勝利地完成預(yù)計(jì)的工作。這說(shuō)明了我國(guó)年青的航空工業(yè)不但在數(shù)量上，而且在質(zhì)量上也達(dá)到先進(jìn)的水平，符合國(guó)家要求。

“安二”型飛機(jī)出廠后，有許多人有這樣的看法：為什么現(xiàn)在還生產(chǎn)雙翼機(jī)？為什么不生產(chǎn)大飛機(jī)等等。有這些看法的人是不難理解的，為使廣大航空愛(ài)好者對(duì)此有比較明確的認(rèn)識(shí)。我想簡(jiǎn)略地說(shuō)明一下，以供參考。

“安二”型飛機(jī)是蘇聯(lián)設(shè)計(jì)師奧·柯·安東諾夫設(shè)計(jì)集團(tuán)設(shè)計(jì)的。這是一種活塞式單發(fā)動(dòng)機(jī)(Aш－62иp)的雙翼輕型運(yùn)輸機(jī)。翼展18公尺，機(jī)身長(zhǎng)13公尺，高5公尺。機(jī)體由機(jī)身，翼匣與尾翼三部分構(gòu)成；機(jī)身是全金屬半硬殼結(jié)構(gòu)，由薄蒙皮鉚接而成，分駕駛艙，貨艙，尾艙三部分。機(jī)身上裝有固定的起落架。翼匣是由上下機(jī)翼，翼間支柱與張線構(gòu)成，汽油箱裝在上機(jī)翼內(nèi)，自動(dòng)式的縫翼裝在上機(jī)翼前緣上。上下機(jī)翼與尾翼同樣是由金屬骨架與蒙布構(gòu)成。座艙內(nèi)裝有成套的現(xiàn)代化飛行儀表，無(wú)線電設(shè)備，可以在復(fù)雜的氣候條件下飛行和夜間飛行。

為什么采用雙翼

我們知道早在三十年代初期設(shè)計(jì)家們已經(jīng)不再設(shè)計(jì)雙翼飛機(jī)了，從那時(shí)起單翼機(jī)得到了極其廣泛的發(fā)展，獲得雙翼機(jī)所達(dá)不到的要求(速度、外形等)，因而雙翼機(jī)被淘汰了。為什么在單翼機(jī)在各方面都被人們公認(rèn)為先進(jìn)的時(shí)候，反而設(shè)計(jì)起雙翼機(jī)？為什么我國(guó)目前還成批生產(chǎn)？其原因也不難理解，單翼機(jī)優(yōu)于雙翼機(jī)是肯定的，無(wú)可爭(zhēng)辯的，只有單翼機(jī)才能達(dá)到高速(超音速)等其他性能。例如“圖－104”飛行速度超過(guò)850公里/小時(shí)，這是雙翼機(jī)根本達(dá)不到的。同時(shí)雙翼機(jī)的機(jī)翼很薄，很難裝可收放的起落架以及安裝各種物件。但是“安二”飛機(jī)要求的飛行速度不高(巡航速度約180公里/小時(shí))，為了安全起見(jiàn)，起落架可以不收放，作成固定的，因此單翼機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在“安二”飛機(jī)上就無(wú)法顯示出來(lái)了。雙翼機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)翼重量輕，其次翼展和飛機(jī)長(zhǎng)度短，有良好的機(jī)動(dòng)性。為了提高飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)效果，增加飛機(jī)的有效載重量，從而減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，雙翼機(jī)是適合的。從下面的數(shù)字可看出：“安二”飛機(jī)，機(jī)翼面積每一平方公尺約重9.5公斤，而單翼機(jī)每一平方公尺機(jī)翼面積約重不小于25公斤。“安二”機(jī)翼總面積約71多平方公尺，如計(jì)算一下，相等的面積，雙翼機(jī)和單翼機(jī)的機(jī)翼重量就有顯著不同，雖然雙翼機(jī)有兩個(gè)機(jī)翼，迎面阻力有所增加，但比單機(jī)翼重量的增加要輕得多，總的來(lái)說(shuō)還是有利的，對(duì)“安二”飛機(jī)雙翼機(jī)是適合的(圖1)。

雙機(jī)翼多采用長(zhǎng)方形平面形狀，因?yàn)樵谏a(chǎn)上非常有利；長(zhǎng)方形機(jī)翼沿翼展方向的翼剖面厚度和翼弦全一樣，因此組合的零件尺寸相同，采用一個(gè)設(shè)備即可(見(jiàn)圖2)。

為更明確其優(yōu)點(diǎn)，不妨舉幾個(gè)例子作為比較(見(jiàn)圖3)。

從圖中看到三種類(lèi)型結(jié)構(gòu)的機(jī)翼，圖3a為張臂式長(zhǎng)方形機(jī)翼，如果單機(jī)翼采用此種機(jī)翼是不利的；力臂長(zhǎng)，彎矩大材料未充分利用，結(jié)構(gòu)重量增加，所以單翼機(jī)多采用梯形機(jī)翼(圖3b)，因在翼尖處重量小，材料充分合理利用，彎矩小，從彎矩圖上也可看出，向左彎矩大，向右彎矩小(彎矩=重力×力臂)?！鞍捕憋w機(jī)采用長(zhǎng)方形原因是因沿翼展方向有兩個(gè)支點(diǎn)，一個(gè)支點(diǎn)在機(jī)翼與機(jī)身固定處，另一個(gè)支點(diǎn)在機(jī)翼與翼間支柱固定處，機(jī)翼就好像一個(gè)雙支點(diǎn)梁一樣，雖然采用長(zhǎng)方形機(jī)翼，但所受的彎矩還是小的，從彎矩圖也可看出(圖3c)。

尾翼采用和機(jī)翼相同的平面形狀，原因同上，不過(guò)尾翼只限于水平面上，同時(shí)支點(diǎn)不是翼間支柱而是尾撐桿(見(jiàn)圖4)。

機(jī)身形狀

“安二”飛機(jī)機(jī)身形狀是根據(jù)各個(gè)部件(機(jī)翼，尾翼，發(fā)動(dòng)機(jī)等)條件確定的。由于“安二”飛機(jī)以運(yùn)輸機(jī)為主型，多裝貨是主要的，同時(shí)外型上要保持流線型，機(jī)身前移由于發(fā)動(dòng)機(jī)限制采用圓形而貨艙采用近似長(zhǎng)方形(見(jiàn)圖5)。

圓形對(duì)載重不利，因?yàn)闄C(jī)身內(nèi)的空間不能充分利用，長(zhǎng)方形恰好相反，有效的利用空間，并使機(jī)身與機(jī)翼干擾小。機(jī)身外形是曲面的，曲面對(duì)生產(chǎn)上方便，在結(jié)構(gòu)上也好(使蒙皮穩(wěn)定性好)。駕駛艙突出機(jī)身，主要為獲得良好的視界，尤其對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)，漁業(yè)機(jī)等，更為重要，因“安二”飛機(jī)經(jīng)常要作超低空飛行(離地面只有5公尺)，良好的視界是其首要條件(見(jiàn)圖6)。

起落架

“安二”飛機(jī)的飛行速度不大(巡航速度約180公里/小時(shí))，暴露在空氣中的固定式起落架(圖7)所引起的阻力較小，比其他部件：機(jī)身、機(jī)翼引起阻力要小的多。將起落架收起，如能減小15%的阻力，最大速度只不過(guò)增加(或加快)5%左右，而航程也只不過(guò)增加13－15公里。更重要的是起落架做成收放的不但構(gòu)造復(fù)雜，也增加了重量，反而不利。固定式起落架不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)，而且非常安全可靠，不會(huì)產(chǎn)生因起落架放不下造成著陸時(shí)種種困難和傷亡事故。

近代飛機(jī)起落架多采用前三點(diǎn)。前三點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)較多，如著陸安全，大速度可著陸，滑行時(shí)穩(wěn)定性好，機(jī)身位于水平位置對(duì)于旅客及駕駛員方便等。前三點(diǎn)既然有這些優(yōu)點(diǎn)，為什么在“安二”飛機(jī)上反而不用？主要原因不外乎以下幾點(diǎn)：

1.采用前三點(diǎn)后，重量會(huì)增加：因“安二”飛機(jī)是螺旋槳活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，為使槳葉不觸地，勢(shì)必將起落架加長(zhǎng)，這樣導(dǎo)致重量增加。

2.“安二”發(fā)動(dòng)機(jī)在前面，如再裝前起落架，會(huì)造成固定困難，并且為了加強(qiáng)前移零件也使重量會(huì)增加。

3.“安二”可在不平地面上著陸，而前三點(diǎn)在克服地面不平較后三點(diǎn)差，同時(shí)前三點(diǎn)在不平地面著陸時(shí)前輪易損壞。

4.后三點(diǎn)滑行時(shí)方向正確，克服前三點(diǎn)的偏擺度。

“安二”型飛機(jī)采用后三點(diǎn)，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，不能說(shuō)是最理想的，這有待于今后更好的改進(jìn)。

螺旋槳

“安二”飛機(jī)上采用了形狀獨(dú)特的四槳葉，大直徑馬刀形螺旋槳(圖8)。

四槳葉在重量上比三，二槳葉要重，(一般槳葉都是金屬的)可是“安二”飛機(jī)螺旋槳葉都采用木質(zhì)的，只在前緣上包一層金屬，木頭當(dāng)然比金屬輕，例如與三葉的里－2型飛機(jī)槳葉比就輕10公斤。更重要的是四葉的比其他槳葉有效系數(shù)大，尤其在起飛時(shí)，這點(diǎn)非常重要。采用馬刀形的槳葉主要為在大圓周速度時(shí)馬刀形槳葉迎面阻力小，可使尖端避免波阻的產(chǎn)生。學(xué)過(guò)三角及平面幾何的同志都知道，在直角三角形ABC中，b大于a。

根據(jù)三角可知

a=b cosα

同理可知?dú)饬髦贝档綐~上的速度和斜吹到槳葉上的速度不同，相差Cosα(余弦)如圖9。

普通槳葉：U1=U2

馬刀形槳葉：

而U2=U1Cosα

U1直氣流速度；

U2作用在槳葉上的氣流速度；

U3未起作用的氣流速度。這說(shuō)明只有U2才真正作用在槳葉上，而U3滑過(guò)去了，根本不起什么作用，也不影響其性能。我們知道：速度大，產(chǎn)生阻力大，速度小，產(chǎn)生阻力小。在高轉(zhuǎn)速時(shí)阻力(波阻)更是急劇增加。在相同的轉(zhuǎn)速下，普通形狀槳葉產(chǎn)生的阻力大，而馬刀形產(chǎn)生的阻力卻較小，這樣可以更充分發(fā)揮馬刀形槳葉的作用，提高轉(zhuǎn)速增加拉力，從而提高飛機(jī)的性能。

附翼機(jī)構(gòu)

附翼機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單說(shuō)即是在機(jī)翼上增加一些活動(dòng)面，如前緣縫翼副翼，襟翼等，用來(lái)增加機(jī)翼的升力，某些情況下，還用來(lái)增加阻力，尤其在飛機(jī)著陸時(shí)，附翼機(jī)構(gòu)的好壞有極其重要的意義。“安二”飛機(jī)采用附翼機(jī)構(gòu)可以獲得下列兩個(gè)好處：

1.縮短了著陸滑跑距離，因?yàn)橹懰俣冉档停孀枇υ黾?見(jiàn)圖10)。

2.縮短了起飛的距離，因?yàn)樯υ黾?。其他如增加升阻?)、下滑角θ(為縮短起飛降陸距離)，以及提高飛機(jī)低空大攻角飛行安全性。

在附翼機(jī)構(gòu)中現(xiàn)在主要介紹一下前緣縫翼?！鞍捕憋w機(jī)只在上機(jī)翼前緣沿展向裝有前緣縫翼，其用途是提高飛機(jī)在大攻角下飛行的安全性(不失速)，其次也增加些升力。飛機(jī)在飛行時(shí)前緣縫翼與機(jī)翼配合很好，形成一整體，被氣流緊緊壓在前緣上。在大攻角飛行時(shí)，機(jī)翼后面產(chǎn)生擾流(見(jiàn)圖11)使阻力增加，并使舵面效應(yīng)不高。為了避開(kāi)和延遲擾流的產(chǎn)生，有了前緣縫翼即可保證這點(diǎn)，在大攻角飛行時(shí)，前緣縫翼自動(dòng)打開(kāi)，氣流流過(guò)前緣縫翼和機(jī)翼的間隙。由于間隙小，壓力大，氣流速度很快，將剛要產(chǎn)生的擾流吹去了，保持升力增加(見(jiàn)圖12)。

“安二”飛機(jī)的一般性能

以上簡(jiǎn)要說(shuō)明“安二”飛機(jī)各部件選擇的主要原因，現(xiàn)在再介紹一下它的一般情況。我們知道一架飛機(jī)的性能好壞，對(duì)它的生產(chǎn)、使用壽命具有很大的影響。對(duì)一般民用機(jī)的要求不外乎以下幾點(diǎn)：

1.起飛、著陸性能好。

2.載重量大而經(jīng)濟(jì)。

3.穩(wěn)定性好，操縱簡(jiǎn)單。

4.使用安全可靠，維護(hù)方便。

5.用途多。

6.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工性好。

總之，要求是很多的，有些且是互相矛盾的，一架飛機(jī)同時(shí)滿(mǎn)足這些要求(這些要求往往由訂貨方提出)是不可能的，如何解決這些矛盾，必須根據(jù)飛機(jī)的主要用途和性能來(lái)作適當(dāng)?shù)陌才?，滿(mǎn)足主要的，放棄次要的。例如要提高飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)效果，增加飛機(jī)的載重量，那就要減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，如要提高飛行安全可靠，則必須增加零件強(qiáng)度，導(dǎo)致增加重量。又如采用附翼機(jī)構(gòu)，對(duì)性能上大大提高一步，但重量增加，使經(jīng)濟(jì)效果降低，諸如此類(lèi)，這說(shuō)明任何一架飛機(jī)有其優(yōu)點(diǎn)也必有其缺點(diǎn)。

“安二”具有其他飛機(jī)所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，就是：起飛降落只要180公尺長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)滾壓后的田野土地就可起落；能作5公尺超低空飛行；裝有最新式的無(wú)線電導(dǎo)航，定向，盲目飛行和著陸等設(shè)備；雙套操縱機(jī)構(gòu)，防冰，防火等裝置。特別要指出的是它的經(jīng)濟(jì)效果與同類(lèi)飛機(jī)比較，載重系數(shù)大，耗油量小，前后重心極限范圍大，便于裝載貨物，它采用蒙布的翼面，固定起落架以及較少的原材料品種規(guī)格，這就使得飛機(jī)造價(jià)較低。

“安二”飛機(jī)稍加改裝可做運(yùn)輸機(jī)，旅客機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)、漁業(yè)機(jī)、勘測(cè)機(jī)、教練機(jī)等。在蘇聯(lián)其用途不下于四十多種，例如作運(yùn)輸機(jī)時(shí)，可載運(yùn)一噸半貨物或十名旅客。如作農(nóng)業(yè)機(jī)，可以完成滅蟲(chóng)，播種，施肥，除草等工作，計(jì)算起用費(fèi)相當(dāng)便宜，如每架飛機(jī)一天工作六小時(shí)，可撒藥粉3－4萬(wàn)畝，其工作效率相當(dāng)于三萬(wàn)多個(gè)人工，而每畝費(fèi)用還不到一角錢(qián)。起落架經(jīng)改裝后，不但在平坦的草地，泥地上使用，還可在沙漠上，水面上(能在0.8－1.2公尺深的水面上)雪地上等使用。由于“安二”飛機(jī)具有這些優(yōu)點(diǎn)，對(duì)我國(guó)很適用，所以我國(guó)目前還成批生產(chǎn)，而且廣泛地用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)事業(yè)的各個(gè)方面。