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【NGC 工程新典範 ── Airbus A380】觀賞筆記
2010/10/23 14:40:42瀏覽1117|回應0|推薦2
由於 Airbus 重達 560 噸、以及可搭載人數高達 853 人,使得它在面對航空法令的限制時,面臨了一些工程技術上的挑戰,而這部影片即扼要地舉述四個項目,來說明 A380 如何克服這些挑戰。這四個要項分別為:
  1. 浮力不足以及機翼必須小於 80 公尺的限制;
  2. 如何減少機身的重量又不致損害機身的結構強度;
  3. 更為巨大的充氣逃生滑梯如何在 6 秒內充氣完畢;
  4. 起落架如何承受落地時的重力衝擊;

1. 浮力不足以及機翼必須小於 80 公尺的限制

由於 A380 重達 560 公噸,因此在起落時需要更大的浮力;據此,最簡單的解決方案是增加機翼的長度來提供所需的浮力,但如此為之機翼就會超過 80 公尺的航空法令限制,所以研發團隊必須另謀解決方案;最後,研發團隊是經由風洞實驗的分析、以及取法於大自然的老鷹,順利地解決了這個問題。
  • 風洞實驗顯示,飛機的翼尖會產生漩渦 (Wing Tip Vortex),導致靠近翼尖的 5% 翼面積根本沒有產生浮力;
  • 大自然中的老鷹可以控制其羽翼的尖端,當它在盤旋飛翔時會將翼尖的羽翼往上翹;科學家及 A380 的研發團隊觀察到這個現像之後,依樣畫葫蘆地在飛機的機翼上做了翹翼,並放進風洞裡做實驗,結果發現這樣的翹翼可以消除 Wing Tip Vortex,據此解決了 A380 浮力不足且機翼必須小於 80 公尺限制的問題。
2. 如何減少機身的重量又不致於損害機身的結構強度

研發團隊發現,如果將機身的鋁製蒙皮做得更薄,雖能達成減重的目標,但若機身遇上鳥擊則會破洞;據此,研發團隊是從 13 世紀橫掃歐亞大陸的蒙古軍所使用的蒙古弓,得到了解答。
  • 在騎馬時,若想使用傳統的長弓做左右的放箭殺敵,則戰士常因長弓的長度過長而使得換邊的動作變得很笨拙;
  • 蒙古軍為了能夠在騎馬奔馳時能夠左右放箭殺敵,所以研發了一種短弓,世人將它稱之為「蒙古弓」;
  • 傳統的長弓是以單一材質製成;
  • 蒙古弓若採單一材質製成,則在拉弓時,兩側的弓端會因承受過大的彎曲力而斷裂;之後,蒙古人做進一步的改良,以動物的角 (例如牛角) 與肌腱 (例如鹿的後腿) 來製作蒙古弓,據此解決了單一材質的短弓在拉弓時會斷裂的問題;
  • 蒙古弓帶給 A380 研發團隊的啟示是 ── 機身的減重必須使用「複合材料」;
  • 最後,A380 的研發團隊是以鋁與玻璃纖維的複合材料,解決了 A380 機身過重的問題;
3. 更為巨大的充氣逃生滑梯如何在 6 秒內充氣完畢
  • 由火箭後端所噴發的高速氣體得到靈感;
  • 僅利用火箭噴射氣流來充氣還是不夠快,最後是再搭配漏斗型的吸氣管來幫助「吸進更多的空氣」,才解決這個問題;
4. 起落架如何承受落地時的重力衝擊

這部分的內容,筆者是認為有點「了無新意」,因為同樣的解決方案,在汽車上已經行之多年 ── 液壓避震器,而這個點子的原點是「腳踏車的打氣筒」,只是把打氣筒裡的空氣,更換為密度更高的液體,以提高飛機落地時的承重能力。


最後,整個節目所帶來的啟示為:

解決問題,最重要的關鍵在於「聯想」── 多方地建立有意義的連結。


延伸思考:針對第一項,如果將翼尖的羽毛往下翹,其效果是否跟往上翹是相同的?擁有風洞實驗設備的網友可否分享一下實驗結果?



 
( 創作其他 )
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引用
引用網址:https://classic-blog.udn.com/article/trackback.jsp?uid=chungchia&aid=4522514