波音公司巨大的可折叠机翼 777X 首次试飞

以下是这架飞机长机翼和巨大发动机如何提高效率。
Boeing 777x
波音 777x 于1月25日在华盛顿州埃弗里特进行了首次飞行。当它停在地面时,其翼尖会向上折叠。波音公司

周六,波音公司首次试飞了其最新款客机。在降落在西雅图后,该飞机的翼尖在商用航空界做了一件前所未有的事情:当飞机仍在跑道上滑行时,它们的翼尖向上折叠。

当新款宽体 777x 服役时,其最长配置的座位数可达 426 人。但虽然飞机的机身尺寸允许其搭载如此多的人员,但从工程学的角度来看,真正使其与众不同的是机翼的设计。

在新飞机的两种型号——777-8 和 777-9——中,机翼从一个折叠翼尖到另一个折叠翼尖的长度将达到 235 英尺。这比现有的波音 777 或 787 的翼展都要宽,大约是 737 的翼展的两倍。对于 777x,波音公司不惜一切代价打造如此长的机翼,原因只有一个:它可以提高飞机飞行时的效率。该公司在每个机翼上都采用了可折叠的、长达 11 英尺的翼尖——并处理了因此带来的额外重量和复杂性——只是为了确保新飞机 能够停靠在标准的机场登机口

就像 F/A-18 超级大黄蜂 战斗机 可以折叠部分机翼以节省航空母舰上的空间一样,777x 也通过管理其尺寸,使其能够优雅地停靠在商业航站楼的停机位。

麻省理工学院航空航天学教授马克·德雷拉解释说,在空中,更长的机翼产生的阻力更小。“机翼向下推空气,”他说,“翼展越长,它能向下推的空气就越多。”

根据物理学原理,长机翼产生相同的升力所需的功率比短机翼少。德雷拉将这种现象比作滑水。想象一下一个滑水者使用非常窄的滑水板——船需要用很大的力才能让他们浮在水面上。解决方法是使用更宽的滑水板。“结果是阻力更小,”他说;船就可以使用更少的动力。

一个相关的现象是,长机翼也会产生更弱的涡流——这是由于机翼对空气施加压力而在翼尖形成的旋转气流。

但在航空领域,没有什么是免费的:长机翼比短机翼重,这就是为什么像波音这样的飞机制造商最初没有给它们的 777 飞机配备 235 英尺长的机翼。现代复合材料更轻,这使得机翼可以更长,而且比用铝制造的机翼轻得多。“复合材料机翼本身就更轻,因此其头顶上的重量更低,”德雷拉说,所以机翼可以更长。(允许翼尖折叠的机构增加了重量,但显然,效率计算表明,长而可折叠的机翼比短而传统的机翼更有优势。)

GE9X
直径约 11 英尺,拥有 16 个旋转风扇叶片的 GE9X 是通用电气公司制造的最大商用发动机。波音公司

两台巨大的通用电气发动机——该公司有史以来制造的最大商用推进器——将为 777x 提供动力。大型、宽 11 英尺的 GE9X 发动机更高效,因为更大的发动机可以操纵更多的空气。“机翼向下推空气,而发动机向后推空气——但在这两种情况下,你都希望影响尽可能多的空气,”德雷拉说。(这些发动机的直径大约与 737 的机身直径相同。)

就像长机翼更重一样,更大的发动机也更重,所以 GE 需要减轻这种影响。他们实现这一目标的一种方法是使用复合材料,另一种方法是通过设计更少的旋转风扇叶片:波音梦幻客机上的 GE 发动机使用 18 片叶片,现有的 777 发动机使用 22 片,而新发动机仅使用 16 片。

波音公司声称,所有这些设计改进加起来,可以将 燃油 效率提高 10%。

周六,777x 的 飞行任务 在华盛顿州上空持续了近 4 小时,期间还飞越了雷尼尔山。(如果你查看飞行的照片或视频,你会看到飞机尾部有一个物体在拖曳:那是一根软管和传感器,用于测量飞机的空速;波音公司可以将它产生的数据与驾驶舱的显示屏进行比较。)这家面临困境的飞机制造商计划进行更多的试飞,并可能在明年就将新的 777x 飞机交付给英国航空和新加坡航空等航空公司。

 

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技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


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