對國產“安二”型民用飛機的幾點說明

武盛立

國產“安二”型飛機已經普遍在全國各地使用，正勝利地完成預計的工作。這說明了我國年青的航空工業(yè)不但在數量上，而且在質量上也達到先進的水平，符合國家要求。

“安二”型飛機出廠后，有許多人有這樣的看法：為什么現在還生產雙翼機？為什么不生產大飛機等等。有這些看法的人是不難理解的，為使廣大航空愛好者對此有比較明確的認識。我想簡略地說明一下，以供參考。

“安二”型飛機是蘇聯(lián)設計師奧·柯·安東諾夫設計集團設計的。這是一種活塞式單發(fā)動機(Aш－62иp)的雙翼輕型運輸機。翼展18公尺，機身長13公尺，高5公尺。機體由機身，翼匣與尾翼三部分構成；機身是全金屬半硬殼結構，由薄蒙皮鉚接而成，分駕駛艙，貨艙，尾艙三部分。機身上裝有固定的起落架。翼匣是由上下機翼，翼間支柱與張線構成，汽油箱裝在上機翼內，自動式的縫翼裝在上機翼前緣上。上下機翼與尾翼同樣是由金屬骨架與蒙布構成。座艙內裝有成套的現代化飛行儀表，無線電設備，可以在復雜的氣候條件下飛行和夜間飛行。

為什么采用雙翼

我們知道早在三十年代初期設計家們已經不再設計雙翼飛機了，從那時起單翼機得到了極其廣泛的發(fā)展，獲得雙翼機所達不到的要求(速度、外形等)，因而雙翼機被淘汰了。為什么在單翼機在各方面都被人們公認為先進的時候，反而設計起雙翼機？為什么我國目前還成批生產？其原因也不難理解，單翼機優(yōu)于雙翼機是肯定的，無可爭辯的，只有單翼機才能達到高速(超音速)等其他性能。例如“圖－104”飛行速度超過850公里/小時，這是雙翼機根本達不到的。同時雙翼機的機翼很薄，很難裝可收放的起落架以及安裝各種物件。但是“安二”飛機要求的飛行速度不高(巡航速度約180公里/小時)，為了安全起見，起落架可以不收放，作成固定的，因此單翼機的優(yōu)點在“安二”飛機上就無法顯示出來了。雙翼機主要優(yōu)點是機翼重量輕，其次翼展和飛機長度短，有良好的機動性。為了提高飛機的經濟效果，增加飛機的有效載重量，從而減輕飛機的結構重量，雙翼機是適合的。從下面的數字可看出：“安二”飛機，機翼面積每一平方公尺約重9.5公斤，而單翼機每一平方公尺機翼面積約重不小于25公斤。“安二”機翼總面積約71多平方公尺，如計算一下，相等的面積，雙翼機和單翼機的機翼重量就有顯著不同，雖然雙翼機有兩個機翼，迎面阻力有所增加，但比單機翼重量的增加要輕得多，總的來說還是有利的，對“安二”飛機雙翼機是適合的(圖1)。

雙機翼多采用長方形平面形狀，因為在生產上非常有利；長方形機翼沿翼展方向的翼剖面厚度和翼弦全一樣，因此組合的零件尺寸相同，采用一個設備即可(見圖2)。

為更明確其優(yōu)點，不妨舉幾個例子作為比較(見圖3)。

從圖中看到三種類型結構的機翼，圖3a為張臂式長方形機翼，如果單機翼采用此種機翼是不利的；力臂長，彎矩大材料未充分利用，結構重量增加，所以單翼機多采用梯形機翼(圖3b)，因在翼尖處重量小，材料充分合理利用，彎矩小，從彎矩圖上也可看出，向左彎矩大，向右彎矩小(彎矩=重力×力臂)。“安二”飛機采用長方形原因是因沿翼展方向有兩個支點，一個支點在機翼與機身固定處，另一個支點在機翼與翼間支柱固定處，機翼就好像一個雙支點梁一樣，雖然采用長方形機翼，但所受的彎矩還是小的，從彎矩圖也可看出(圖3c)。

尾翼采用和機翼相同的平面形狀，原因同上，不過尾翼只限于水平面上，同時支點不是翼間支柱而是尾撐桿(見圖4)。

機身形狀

“安二”飛機機身形狀是根據各個部件(機翼，尾翼，發(fā)動機等)條件確定的。由于“安二”飛機以運輸機為主型，多裝貨是主要的，同時外型上要保持流線型，機身前移由于發(fā)動機限制采用圓形而貨艙采用近似長方形(見圖5)。

圓形對載重不利，因為機身內的空間不能充分利用，長方形恰好相反，有效的利用空間，并使機身與機翼干擾小。機身外形是曲面的，曲面對生產上方便，在結構上也好(使蒙皮穩(wěn)定性好)。駕駛艙突出機身，主要為獲得良好的視界，尤其對農業(yè)機，漁業(yè)機等，更為重要，因“安二”飛機經常要作超低空飛行(離地面只有5公尺)，良好的視界是其首要條件(見圖6)。

起落架

“安二”飛機的飛行速度不大(巡航速度約180公里/小時)，暴露在空氣中的固定式起落架(圖7)所引起的阻力較小，比其他部件：機身、機翼引起阻力要小的多。將起落架收起，如能減小15%的阻力，最大速度只不過增加(或加快)5%左右，而航程也只不過增加13－15公里。更重要的是起落架做成收放的不但構造復雜，也增加了重量，反而不利。固定式起落架不但結構簡單，便于生產，而且非常安全可靠，不會產生因起落架放不下造成著陸時種種困難和傷亡事故。

近代飛機起落架多采用前三點。前三點的優(yōu)點較多，如著陸安全，大速度可著陸，滑行時穩(wěn)定性好，機身位于水平位置對于旅客及駕駛員方便等。前三點既然有這些優(yōu)點，為什么在“安二”飛機上反而不用？主要原因不外乎以下幾點：

1.采用前三點后，重量會增加：因“安二”飛機是螺旋槳活塞式發(fā)動機，為使槳葉不觸地，勢必將起落架加長，這樣導致重量增加。

2.“安二”發(fā)動機在前面，如再裝前起落架，會造成固定困難，并且為了加強前移零件也使重量會增加。

3.“安二”可在不平地面上著陸，而前三點在克服地面不平較后三點差，同時前三點在不平地面著陸時前輪易損壞。

4.后三點滑行時方向正確，克服前三點的偏擺度。

“安二”型飛機采用后三點，根據使用經驗，不能說是最理想的，這有待于今后更好的改進。

螺旋槳

“安二”飛機上采用了形狀獨特的四槳葉，大直徑馬刀形螺旋槳(圖8)。

四槳葉在重量上比三，二槳葉要重，(一般槳葉都是金屬的)可是“安二”飛機螺旋槳葉都采用木質的，只在前緣上包一層金屬，木頭當然比金屬輕，例如與三葉的里－2型飛機槳葉比就輕10公斤。更重要的是四葉的比其他槳葉有效系數大，尤其在起飛時，這點非常重要。采用馬刀形的槳葉主要為在大圓周速度時馬刀形槳葉迎面阻力小，可使尖端避免波阻的產生。學過三角及平面幾何的同志都知道，在直角三角形ABC中，b大于a。

根據三角可知

a=b cosα

同理可知氣流直吹到槳葉上的速度和斜吹到槳葉上的速度不同，相差Cosα(余弦)如圖9。

普通槳葉：U1=U2

馬刀形槳葉：

而U2=U1Cosα

U1直氣流速度；

U2作用在槳葉上的氣流速度；

U3未起作用的氣流速度。這說明只有U2才真正作用在槳葉上，而U3滑過去了，根本不起什么作用，也不影響其性能。我們知道：速度大，產生阻力大，速度小，產生阻力小。在高轉速時阻力(波阻)更是急劇增加。在相同的轉速下，普通形狀槳葉產生的阻力大，而馬刀形產生的阻力卻較小，這樣可以更充分發(fā)揮馬刀形槳葉的作用，提高轉速增加拉力，從而提高飛機的性能。

附翼機構

附翼機構簡單說即是在機翼上增加一些活動面，如前緣縫翼副翼，襟翼等，用來增加機翼的升力，某些情況下，還用來增加阻力，尤其在飛機著陸時，附翼機構的好壞有極其重要的意義?！鞍捕憋w機采用附翼機構可以獲得下列兩個好處：

1.縮短了著陸滑跑距離，因為著陸速度降低，迎面阻力增加(見圖10)。

2.縮短了起飛的距離，因為升力增加。其他如增加升阻比()、下滑角θ(為縮短起飛降陸距離)，以及提高飛機低空大攻角飛行安全性。

在附翼機構中現在主要介紹一下前緣縫翼?！鞍捕憋w機只在上機翼前緣沿展向裝有前緣縫翼，其用途是提高飛機在大攻角下飛行的安全性(不失速)，其次也增加些升力。飛機在飛行時前緣縫翼與機翼配合很好，形成一整體，被氣流緊緊壓在前緣上。在大攻角飛行時，機翼后面產生擾流(見圖11)使阻力增加，并使舵面效應不高。為了避開和延遲擾流的產生，有了前緣縫翼即可保證這點，在大攻角飛行時，前緣縫翼自動打開，氣流流過前緣縫翼和機翼的間隙。由于間隙小，壓力大，氣流速度很快，將剛要產生的擾流吹去了，保持升力增加(見圖12)。

“安二”飛機的一般性能

以上簡要說明“安二”飛機各部件選擇的主要原因，現在再介紹一下它的一般情況。我們知道一架飛機的性能好壞，對它的生產、使用壽命具有很大的影響。對一般民用機的要求不外乎以下幾點：

1.起飛、著陸性能好。

2.載重量大而經濟。

3.穩(wěn)定性好，操縱簡單。

4.使用安全可靠，維護方便。

5.用途多。

6.結構簡單，施工性好。

總之，要求是很多的，有些且是互相矛盾的，一架飛機同時滿足這些要求(這些要求往往由訂貨方提出)是不可能的，如何解決這些矛盾，必須根據飛機的主要用途和性能來作適當的安排，滿足主要的，放棄次要的。例如要提高飛機的經濟效果，增加飛機的載重量，那就要減輕飛機的結構重量，如要提高飛行安全可靠，則必須增加零件強度，導致增加重量。又如采用附翼機構，對性能上大大提高一步，但重量增加，使經濟效果降低，諸如此類，這說明任何一架飛機有其優(yōu)點也必有其缺點。

“安二”具有其他飛機所沒有的優(yōu)點，就是：起飛降落只要180公尺長，經過滾壓后的田野土地就可起落；能作5公尺超低空飛行；裝有最新式的無線電導航，定向，盲目飛行和著陸等設備；雙套操縱機構，防冰，防火等裝置。特別要指出的是它的經濟效果與同類飛機比較，載重系數大，耗油量小，前后重心極限范圍大，便于裝載貨物，它采用蒙布的翼面，固定起落架以及較少的原材料品種規(guī)格，這就使得飛機造價較低。

“安二”飛機稍加改裝可做運輸機，旅客機、農業(yè)機、漁業(yè)機、勘測機、教練機等。在蘇聯(lián)其用途不下于四十多種，例如作運輸機時，可載運一噸半貨物或十名旅客。如作農業(yè)機，可以完成滅蟲，播種，施肥，除草等工作，計算起用費相當便宜，如每架飛機一天工作六小時，可撒藥粉3－4萬畝，其工作效率相當于三萬多個人工，而每畝費用還不到一角錢。起落架經改裝后，不但在平坦的草地，泥地上使用，還可在沙漠上，水面上(能在0.8－1.2公尺深的水面上)雪地上等使用。由于“安二”飛機具有這些優(yōu)點，對我國很適用，所以我國目前還成批生產，而且廣泛地用于國民經濟建設事業(yè)的各個方面。