看明星机型——运20和C919

“上单翼飞机”和“下单翼飞机”

（歼-20）

（苏-57）

（俄罗斯“勇士”飞行表演队）

在2024年的珠海航展中，高难度的花式飞行表演令人惊叹，我们国产的大型飞机也大放异彩，获得了国内外参展游客的关注。航展期间在针对大型飞机的讨论中我们时常会听到"上单翼飞机、下单翼飞机"等专业名词，那么它们分别是什么，又有什么样的区别呢？一起来了解一下吧。

（运-20）

（国产商飞C919）

通过上面两张图片同学们能看出两种飞机的机翼布局有什么区别吗？没错他们的机翼的垂直方向的安装位置有着明显的差异。图一是我们的国产大型运输机运-20，代号“鲲鹏”（采用上单翼）。而图二呢是我国自主研发的民航客机C919（采用下单翼）。这种机翼布局的差异往往体现在“运输机”与“民航客机”之间。可又是什么因素导致了这样的差异呢？

首先我们从图片中不难看出，随着机翼安装高度的不同，其发动机的高度也存在着差异，那么我们就已经发现了问题的关键也就是“发动机的高度”。发动机是固定翼飞机的“心脏”，所以确保发动机的安全运行是很重要的，那么抬高发动机的位置就有利于避免飞机在起飞降落的滑跑阶段因吸入来自地面的异物而导致发动机发生故障。

大型运输机，尤其是军用运输机，往往需要考虑到出勤时是否有正规的跑道进行起降，甚至必要时需要在非铺装道路上或更为苛刻的条件下进行短距起降，那么抬高发动机便可有效避免这些危险发生。

而针对上述提到的特殊起飞环境，民航客机就大可不用考虑这些，首先一般的民航机场中的地勤保障人员或者清洁人员会排除掉入垃圾、小鸟等可能被吸入发动机的东西，另外民用机场的跑道也会定期维护来保持跑道的平整以及地面导引设备的正常运行。

（商飞C919驾驶舱）

其次还有一个至关重要的因素是根据飞机的功能与结构决定的。我们知道“机翼”，是升力产生的主要来源，机翼产生升力而后带着机身进行运动，那么机翼与机身之间的连接件势必会承受很大的应力，包括但不限于剪切力和滚转力矩。所以设计师通常会在机身内设置一个“中央翼盒”来将机翼与机身的连接件集中布置在一起。但代价是“中央翼盒”必定会占用一部分机身内的空间。客机主要运输的对象是旅客以及行李这种体积小的“运输物”，通常会把中央翼盒放在客舱甲板的下一层，如此一来有两个好处，一是起落架可以与中央翼盒共用一套支撑机身的结构以达到更好的整体性。二是由翼盒隔出来的前后空间正好实现了货舱分区的需要。（如下图所示）

早期的运输机往往运输的是轻型“物资”，所以也是采用下单翼的布局，但随着我们对运输效率以及运输物品体积的需求日渐增长，现代运输物已经从之前的人员、食物、药品……变为了坦克，汽车，飞机等大型货物。那么一个离地面较近（方便装卸货物），以及平坦的货舱甲板显得尤为重要。于是设计师选择采用上单翼的布局，这样可以有效避免中央翼盒侵占货舱的容量。（如下图所示）

（运-20 货舱甲板）

相反地，在这样的机翼布局下，处在机腹的起落架和上面的中央翼盒只能做单独额外的结构加强。最后通过对比我们发现设计师为了满足结构与用途的需要，采用了上下两种布置“中央翼盒”的方式，而翼盒的位置又直接决定了我们机翼的位置。这才有了我们一开始所讨论的机翼位置的差异化。

课外思考题：为什么上单翼飞机往往都是下反角，而下单翼飞机却以上反角居多呢？

供稿单位：重庆市两江三乐青少年科学教育研究中心
图/文：重庆市两江三乐青少年科学教育研究中心
审核专家：西北工业大学 郭庆副教授
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