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  图019系列,这里是C919的垂直尾翼和水平尾翼,它们分别由固定的垂直安定面加方向舵和可以改变安装角的水平安定面+升降舵构成。方向舵,顾名思义用于控制飞机偏航操作——就是控制飞机向左转还是向右转——但是,笔者必须说明:方向舵在飞行中并不是直接控制飞机转向的,飞行中的飞机转向是依靠副翼和升降舵的联合操纵才实现的,而这个被叫做方向舵的舵面在飞行转弯时只是用来协调转弯防止侧滑的,听不懂了??没关系,我给您举个例子就明白了,您骑三轮车的时候,车把就是转向工具,三轮车的转向就是完全依靠车把的偏转,使得导向轮转向而实现的,这个时候对应的是飞机在地面滑行时转弯的状态。

  由于骑三轮车是硬掰车把转弯,您会感觉到惯性将您向转弯方向的反方向甩出去的感觉,幸亏有地面摩擦力和车架保证您不至于被甩出去,但是飞机这种在天空中运行的机器没有地面或者其他力量的约束,就可能向转弯的外侧或者内侧滑出去,这就叫侧滑。

  而飞机一旦到了天空飞行时要转弯就变成快速(注意是一定是快速而不是慢速)骑两轮的自行车的状态了——在自行车快速前行时的转弯并不靠车把,而是将我们的身体连车身一起同朝转向的方向去倾斜,依靠重力的向心分量和地面摩擦力实现转弯,实现变道。这时候自行车的车把,仅仅是一个协调转弯的工具,我们转弯时调整车把仅仅是为了防止我们摔倒而已,此时,我们自己身体受力是均衡的,并不会有被“甩”出去的感觉。所以说,开飞机转弯的感觉其实和快速骑自行车最像了,唯一不同就是自行车转向时由地面保持或者限定了高度,飞机飞行中的转向则需要副翼所倾斜的坡度混合升降舵一起来控制自己的高度;升降舵,则用于控制飞机俯仰操作——就是控制飞机抬头爬升还是低头下降;而方向舵,则是用来防止出现向转弯的外侧或者内侧发生侧滑现象的。

  有读者问啦:那这样说岂不是方向舵就没有用了么??也不能完全这样说,飞机毕竟是在三维的天空中飞行的,飞行是对风影响很敏感,比如飞机在落地过程中如果有持续的侧风吹过来,就会把飞机的实际运行路线吹得偏离跑道,为了抵消这种影响飞机会把机头向风的来向偏一些,飞机的机头指向并不和跑道完全平行,虽然如此,但是飞机质心却一直沿着跑道延长线运行,当飞机接地的瞬间或者接地前几秒,飞行员就会操纵方向舵把飞机机头指向“拧”到跑道方向上,然后再顺跑道方向接地滑跑,这样的情况很多人都遇到过,就是接地时或者接地前被“拧”的那个感觉,这样的例子里就需要方向舵来控制了。在战斗机或者体育运动表演机对方向舵的使用则比民航飞机多的多。

  前文说的副翼和这里描述的方向舵、升降舵一起构成了C919的主要操纵面,而襟翼、缝翼、扰流板则是飞机的次要操纵面。

  尾部的这个门是后登机门,这个就没啥特别要说的了,大家请注意,图019-2的红圈处的几个红点是水平安定面的运行范围,C919采用了干线民航客机主流的气动布局,因此,飞行中水平安定面是可以实时改变安装角来实现在飞机上起到一个“配平”的作用,啥是配平呢?我给您举个例子,买菜使用的杆秤您见过吧?飞机的自身重量就相当于挂在秤钩上的菜,飞机机翼的升力就是我们将整个杆秤提起来的力量,而水平安定面的气动力量就是秤砣,负责让这个杆秤平衡稳定。飞机在飞行中,燃油是在不断消耗的,这就意味着秤钩上的菜会减少,客舱里的乘务员、乘客也会因为服务或者去洗手间而移动,飞机重心就会有变化,这也造成了——秤钩在秤杆上的移位,飞机的升力会随着飞行速度和迎角的变化也会有变化——也就是提秤的力量也会有变化,这些因素都会造成秤杆的不平衡,因此秤砣就要前后的移动来平衡整个杆系,所以,配平就是这个“秤砣”前后移动的过程,其实,您从这个力矩关系您也能看出传统飞机气动布局中存在的固有的不经济的缺陷了吧??虽然整个杆秤系统是平衡的,稳定的,安全的,但是飞机重量是向下的,秤砣重量也是向下的,只有提秤的力量是向上的,也就是说机翼产生的升力是一个人挑两桶水的状态,很累。而我国自行研制的歼十战斗机是没有尾翼的,尾翼被安排在大翼之前,同时也在整机重心之前,变成了“鸭翼”,这时候系统仍然是稳定的,此时就变成了两个人抬一桶水的状态——鸭翼和大翼都产生向上的力量——肯定是抬水比挑水更省劲,省劲就意味着消耗能量小,整机气动效率更高,所以鸭翼布局在中国还有个非常中国化的名字——“抬”式布局。C919是通过改变水平安定面的安装角实现平尾整体产生的气动力量的改变,就是杆秤上秤砣质量大小随时连续的发生了变化,始终保持飞机飞行稳定,这就是配平的作用,也是平尾的重要作用之一。而且我们可以看到水平安定面和机尾结合地方是个明显的平面,第一这是为了不要出现明显的缝隙,保证运行时气动平滑性。第二就是按照面积率进行的缩腰控制,使得气动减阻效果明显,C919的机头平滑,机尾按面积率修型,一头一尾减阻就有1%;再加上融合式小翼的2%;还有IPS一体化推进系统和超临界机翼,又减阻2%。整体在气动优化上比传统民航飞机减少了5%的阻力,这可是为航空公司节约真金白银的设计。

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  图020,C919的尾锥里面安装的是APU(辅助动力装置),烧铁色的尾椎上的圆孔是排气孔,垂尾根部向上打开约45度的小门就是APU的进气门。APU是一个小小的涡轮喷气发动机,也使用的是和主发动机一样的燃油,这个小发动机主要是提供电源和压缩空气,电源用于给飞机系统供给115伏特,400赫兹的三相交流电,而压缩空气可以用于启动发动机,也可以用于带动空调,这样C919就是在地面发动机不工作时,客舱环境依然舒适怡人,而且整架飞机有足够的电力供应,也进一步减少了对地面设备的依赖,一般来说当主发动机启动好后,飞机上所需要的电力气源供应就由主发动机来产生,飞行员就可以把APU关闭了,如果C919在高原机场运行,APU还可以在起飞的时候继续为飞机提供空调,而减少对于主发动机的引气损失,让飞机更安全,更高效地起飞。

  我们在乘坐飞机时,特别是在启动发动机时就发现空调口出风量好像变小了或者干脆没风了,这就是机组关闭空调,把APU引出的压缩空气都被用于启动发动机的时候啦,等发动机启动好了,舒爽的空调气就又会来了。

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  图021,这张右后勤务门的下边有个开口,这个开口还有两片栅门,这个叫做外流活门,是飞机客舱环境控制的一个重要的设备。我们知道,飞机的空调有这样几个作用:1,温度调节,飞机是要乘坐人的,夏天地面上的外界环境温度可以高达40摄氏度,而高空飞行又可以低达零下50摄氏度,因此,要让乘客舒服就必须用空调对整个机舱的温度进行控制。2,冷却设备,飞机上有很多机载设备,这些机载设备也会发出很高的热量,设备的冷却就可以用空调来执行,让它们都在最合适的温度环境下工作。3,这一点最重要,就是对机舱进行增压,人类习惯了地表的大气压力,如果飞到高空,气压就会急剧减小,比如海拔5500米高度的气压就只剩下海平面的一半,到了C919的巡航高度,外界环境气压基本就剩下海平面的三分之一了,所以为了防止飞机上的人低压缺氧,就必须为整个机舱进行增压,所以,空调系统非常重要的作用就是这个机舱环境增压。调温、冷却和增压我们统称为环境控制,虽然我们总说气密座舱之类的名词,但实际上飞机的机舱并不是绝对密封的,我们就会使用这个外流活门来对机舱的压力进行控制,在地面的时候它全打开,机舱与外界环境相连通,压力一致,就不会出现打不开门或者关不上门的尴尬;当飞机准备起飞时它就开始关闭,它的开度与机舱压力以及与飞行高度均成反比关系,它的作动可以让我们的机舱环境压力始终能够被我们乘客所接受,这也就是飞机飞到1万多米而有些乘客用带有气压高度表的手表测量高度只有不到3000米的原因——你测量的是机舱里的,经过调整的气压压力!!!对于绝大多数人的身体而言,不高于海拔3000米的高度都是可以承受的。这个秘密就是飞机空调装置和外流活门共同努力的结果啦。飞机的空调非常高效,保证每两分钟内就将机舱里的空气全部更换一遍,每小时全部换气超过30次,比手术室的国家标准换气速度还要高!