你覺得鳥與飛機相撞是「以卵擊石」還是「玉石俱焚」?
一般地想,飛機是鋼鐵製造而成,機身這麼硬乘風萬里行都不怕還怕一隻鳥?這你就錯了,飛行中的飛機與飛行的小鳥相撞後結果就像圖片所展示的,是相當危險的。
我們所說的「鳥撞飛機」,實際上是「飛機撞鳥」,問題的根源就在於飛行器運行中的高速,而不是鳥類本身的質量。
根據動量定理,一隻0.45公斤的鳥與時速800公里的飛機相撞,會產生153公斤的衝擊力;一隻7公斤的大鳥撞在時速960公里的飛機上,衝擊力將達到144噸。
據國際航空協會統計,1912年以來,鳥撞至少導致63架民用航空器失事。軍用飛行器速度快,鳥撞危害更為嚴重,1950年以來文獻記載的嚴重事故超過353起,至少165人遇難。
鳥撞飛機這一難題一直困擾著航空界,很多機場會在附近拉網阻止鳥兒飛過,有的用空氣炮、錄音驅鳥、獵殺、豢養猛禽、仿生航模驅鳥等。
驅鳥的辦法雖然一定程度上減少了鳥撞飛機事故的發生,但仍不能從根本上解決問題。
飛機最容易受到鳥類撞擊是在起飛和降落以及低空飛行階段。這樣驅鳥怎麼能保證這麼長遠距離的安全?
為此,很多科學家不斷改變機身的材料,加硬機身。
另一種方法是採用吸能材料。如同海綿吸水,機體材料會吸附衝擊力,保證飛機結構不受損失,但是在飛機應用上比較苦難。
事實證明,前面這些都是治標不治本的方法。
針對這一世界性難題,西北工業大學李玉龍教授團隊創新性地提出了一種新的設計理念。其理念的核心就是「以疏導能量代替對抗能量」。
該團隊想到通過改善機身結構的辦法來應對鳥撞,而不是單純改變強度和材料。
以尾翼為例,這裡最需要保護的是主梁,因其背後附有重要的器件設備。李教授和團隊在尾翼內置了一塊三角形的蒙皮,用與活鳥同等質量的硅膠模塊,以644km/h的速度進行衝擊試驗。
當尾翼受到撞擊,蒙皮變形成刀片一樣的利器,將衝擊物飛開,從而分散衝擊產生的動能,保證機身完好。
一個難點,在於增加結構的同時,卻不能改變機翼的原本重量,不然整個機身的氣體動力學結構都會改變。
這就需要在減少機翼其他部分重量的同時,提升強度。
2015年夏天,李教授團隊研發的「加強結構」已經通過了美國專利認證。
李教授團隊的科研成功在一些機型上得到了試驗,但是仍未真正鋪開使用,或許還不是根本之策,還需進一步完善。
事實上,「鳥撞」的事故不限于飛機上,高鐵、高速運行的汽車也有類似事故,研究如何防範飛鳥、落石與高速運行的交通工具相撞是擺在當前的科學研究難題。
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