大航海時(shí)代后人類征服了海洋，但是頭頂上的天空仍然是我們的禁區(qū)。人類曾發(fā)明了不少飛天裝置，14世紀(jì)，中國(guó)人萬(wàn)戶就坐著自制火箭飛了上天，18世紀(jì)的法國(guó)人發(fā)明了熱氣球，19世紀(jì)的英國(guó)人發(fā)明了滑翔機(jī)，人類摸到了“飛機(jī)”的門檻。

滑翔機(jī)是劃時(shí)代的發(fā)明，因?yàn)轱w機(jī)其實(shí)就是加上發(fā)動(dòng)機(jī)的滑翔機(jī)。

滑翔機(jī)的發(fā)明者是“空氣動(dòng)力學(xué)”之父喬治·凱利爵士，他把滑翔機(jī)的機(jī)翼剖面設(shè)計(jì)成“上凸下平”的不規(guī)則水滴狀，在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)空氣會(huì)產(chǎn)生壓力差，進(jìn)而產(chǎn)生升力，讓這個(gè)龐然大物飛起來(lái)。

萊特兄弟在1903年給滑翔機(jī)裝上發(fā)動(dòng)機(jī)，但因?yàn)樵缙诘膬?nèi)燃機(jī)功率有限，基本在100馬力上下，所以“前活塞時(shí)代”的飛機(jī)非常簡(jiǎn)陋。飛機(jī)身最大的重量來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)，整個(gè)機(jī)身用木材組裝，外面蒙上帆布，機(jī)翼分上下兩層甚至三層來(lái)增加升力。當(dāng)時(shí)的飛機(jī)飛起來(lái)輕飄飄的，感覺(jué)是“浮”在空中，而不是飛行。

“前活塞時(shí)代”的機(jī)翼就是一個(gè)裹著帆布的架子，機(jī)翼幾乎無(wú)法承載任何重量，一戰(zhàn)時(shí)的飛行員曾出現(xiàn)過(guò)因?yàn)闄C(jī)翼的帆布和木料老化破損，導(dǎo)致飛機(jī)半空失衡墜落的慘劇。

20世紀(jì)是人類科技突飛猛進(jìn)的時(shí)期，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)5年一個(gè)換代。到了二戰(zhàn)前后，主流的英、美、德、蘇、日等國(guó)等能制造性能優(yōu)異的“星型發(fā)動(dòng)機(jī)”，讓飛機(jī)的動(dòng)力提升了數(shù)倍，載荷變大后，飛機(jī)開(kāi)始全面金屬化，機(jī)翼的強(qiáng)度大大增加。

進(jìn)入第二次世界大戰(zhàn)時(shí)，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)“鳥槍換炮”。美國(guó)當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的星型發(fā)動(dòng)機(jī)“r3350”已經(jīng)達(dá)到3700馬力，是一戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的30多倍。設(shè)計(jì)師們已經(jīng)專注于增加飛機(jī)的強(qiáng)度，而不是只操心超重問(wèn)題。

二戰(zhàn)的飛機(jī)的機(jī)翼設(shè)計(jì)已經(jīng)有現(xiàn)代飛機(jī)的雛形，其內(nèi)部有金屬制造的板條、肋條、緣條，外面蒙著金屬蒙皮。二戰(zhàn)的飛機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)不銹鋼架構(gòu)+鋁合金蒙皮，用鉚釘固定防止抖動(dòng)，這個(gè)強(qiáng)度已經(jīng)不僅能讓幾噸重的飛機(jī)飛起來(lái)，還能支撐機(jī)槍、炸彈、油箱以及其他掛件。

在機(jī)翼強(qiáng)度問(wèn)題解決后，一些追求載荷大型飛機(jī)開(kāi)始把發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)翼下方。因?yàn)樗鼈冃枰鄠€(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，飛機(jī)身上除了機(jī)翼之外沒(méi)有更好的選項(xiàng)。飛機(jī)要保證穩(wěn)定，首先要保證機(jī)翼上方?jīng)]有異物擾流，所以當(dāng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)只好掛在機(jī)翼下方。

很多人疑惑的是：把碩大的發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)翼上，就算機(jī)翼很硬，長(zhǎng)時(shí)間下去就不怕機(jī)翼被壓彎嗎？在高空快速飛行那么危險(xiǎn)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)不會(huì)給機(jī)翼造成負(fù)擔(dān)呢？

答案是不會(huì)，首先機(jī)翼的金屬結(jié)構(gòu)已經(jīng)非常穩(wěn)固了，戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)翼被子彈多次擊穿都不會(huì)崩潰，這個(gè)強(qiáng)度足以支撐掛重。其次是飛機(jī)的飛行原理決定發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)造成機(jī)翼的負(fù)擔(dān)，機(jī)翼的升力是來(lái)自于它“上凸下平”的不規(guī)則形狀，讓下方的空氣產(chǎn)生升力，把機(jī)翼“托起來(lái)”。

飛機(jī)飛行時(shí)速度越快，機(jī)翼下方受到的升力就越大，飛機(jī)機(jī)翼在高速飛行中甚至?xí)晕⑾蛏下N起。在這個(gè)情況下，往飛機(jī)下面掛重物不僅不會(huì)壓彎它，還會(huì)減小機(jī)翼的受力，減少它在高速下的形變，其實(shí)有益無(wú)害。

在二戰(zhàn)后期，德國(guó)發(fā)明了噴氣式飛機(jī)me262，盟軍各國(guó)在戰(zhàn)后得到德國(guó)科研成果后紛紛制造噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，“活塞時(shí)代”宣告結(jié)束?，F(xiàn)代大型噴氣飛機(jī)的機(jī)翼比以前更加復(fù)雜，它下面掛著發(fā)動(dòng)機(jī)，內(nèi)部居然還有油箱。

21世紀(jì)噴氣式飛機(jī)的材料比以前更加堅(jiān)固，內(nèi)部結(jié)構(gòu)有不銹鋼、鈦合金、鋁合金和碳纖維等等，這些材料重量輕、強(qiáng)度高、韌度也高，發(fā)生形變也不會(huì)散架。除了戰(zhàn)斗機(jī)把油箱放在機(jī)身之外，全世界幾乎所有的客運(yùn)飛機(jī)和軍用飛機(jī)都采用大尺寸渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱都裝在機(jī)翼上。

發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)翼上的好處上文已經(jīng)提過(guò)，但把油料裝在機(jī)翼里，這個(gè)冷知識(shí)可能沒(méi)幾個(gè)人知道。其實(shí)這樣的設(shè)計(jì)已經(jīng)保持了半個(gè)多世紀(jì)，這種結(jié)構(gòu)有提高飛機(jī)的安全性和操縱性。

機(jī)翼油箱能保持飛機(jī)的平穩(wěn)性和安全性。大型飛機(jī)對(duì)配重非常敏感，載客和運(yùn)貨都要考量重量對(duì)稱問(wèn)題。大型飛機(jī)在機(jī)翼上的油箱起了分擔(dān)重量的作用，還能騰出機(jī)身空間去拉貨。在飛行中，機(jī)翼重量變化不會(huì)影響飛機(jī)機(jī)身的重心，能讓飛機(jī)更穩(wěn)定。

其次，飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)大多都在機(jī)翼下方，油箱和發(fā)動(dòng)機(jī)在一起，就不用設(shè)計(jì)通過(guò)機(jī)身的輸油管道，讓機(jī)身內(nèi)部更加安全。發(fā)動(dòng)機(jī)的位置離地面很近，地勤在維修保養(yǎng)的時(shí)候也更方便。

參考資料：

1、《噴氣式飛機(jī)：飛得更高更快》佚名

2、《某通用飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介》馬清