飞机设计成白色有哪些好处?

飞机设计成白色有哪些好处?

太空僧,和尚洗头用飘柔

有人说白漆便宜。并没有那么简单。

飞机出厂前,并不是白色的,而是黄色(或黄绿色)的。

这和汽车底漆有点类似,是为了防止在飞行寿命中金属表面因氧化造成腐蚀(这可能足以造成灾难性的损坏)。以前用易致癌[1]的黄颜色的铬酸锌等,现在开始使用不含铬的磷酸锌等对环境危害更小的防锈材料。(我国军机试飞一般是黄色涂装,就是因为用的是环氧富锌涂料底漆)

波音 C-17 货机生产线(防紫外线的灯黑 lamp black 加入得较少呈黄色,反之呈绿色)

(波音 787 等现代飞机几乎完全由不易腐蚀的碳复合材料组成的,因此不再需要黄色的铬酸锌防腐底漆。另外,要区别底漆和临时保护涂层(TPC))

那为什么汽车出厂时有很多颜色,而飞机出厂的时候大部分都是涂成白的呢?

机身颜色与飞行速度

这种柔和的白色有一个专门的名字,叫马特洪峰白(Matterhorn White),灵感源于阿尔卑斯山顶的白雪,是飞机的经典外观色。为什么是白色呢?

最容易想到的原因之一,是白色比其它颜色能反射更多的阳光,从而有显著的温度控制优势。比如当年协和飞机就是全白色的,因为在 2 马赫巡航时,任何其他颜色都会导致机身迅速升温并远超其设计限制。为了赚钱,有一架协和式飞机被漆成某可乐的蓝色,这导致其不允许在 2 马赫速度下飞行超过 20 分钟(设计巡航限速 1.7 马赫):

蓝色协和飞机

有人说不对呀,说到高速,能飞到 3 马赫的 SR-71“黑鸟”侦察机就是黑色的呀(其实是深蓝色的),为什么比协和还快的飞机反而选择了黑色呢?

因为和问题关系不大,我这里就简单说一下。在 3 马赫的飞行速度下,飞机表面的热量主要是大气摩擦引起的,太阳照射引发的加热已经是次要因素了。SR-71 之所以是黑色的,一方面是因为根据基尔霍夫辐射定律,可以有效地辐射摩擦热;另一方面,它的材料比较特殊,可以降低雷达反射。(当然夜间还有那么一点点针对人类肉眼的隐身作用)

有人又说不对呀,XB-70 也能飞到 3 马赫,但它是白色的,怎么解释?

白色机身的 XB-70

一方面它的方正形态决定了雷达反射根本避不掉,另一方面因为钛太贵(而且产自苏联)所以机身改用了双层钢板夹蜂窝结构,隔热性能比 SR-71 的钛机身高出很多。最关键的是,这种白的名字叫 anti-flash white(防闪白),是英美的早期核轰炸机常用的颜色,其目的是尽可能地反射核爆炸产生的热辐射,从而保护飞机及其乘员。后来由于核弹投放方式的改变,这个就基本没用了。

美观度

每家公司都要在机身上加上自家的 LOGO 和一些色块或条纹,这是营销的一部分。

显然,全机身喷涂会增加很多重量(比如 747-400 增加 251 公斤[2],相当于 4 位乘客的重量),而更少的油漆可以大大降低起飞重量和油耗(额外重量会转化为更高的燃料成本),所以很多公司会选择只涂其中一部分,而剩余的部分留白。所以,为了更好的能与五颜六色的各家公司的色彩相匹配,像白纸一样的白色也是最白搭的颜色。

所有彩色油漆最终都会因长时间暴露在阳光下而褪色,而飞机在万米高空中会有更多的紫外线加速褪色过程,而白色是褪得相对不那么明显的。像绿色、蓝色、黄色等涂装会使得色彩的维持时间更短,每隔几年就需要重新上漆,而且局部漆面剥落后补漆也不好补。

为什么不抛光?

如果油漆那么重,为什么不喷漆直接金属抛光呢?

毕竟飞机不上漆可以节省了数百升的油漆成本,而且飞机更轻,燃料消耗更少,不是更省钱么?

嗯,以前是有大量的反着银光的飞机的。现在已经很少见到了。这是因为虽然抛光可以节省 90%的油漆(LOGO 还是要有的),但维护成本更高,每年要维护好几次,而不是像喷涂那样几年一次。通常一年的维护成本要高出十几万美元[3]。抛光节省的燃料成本被维护成本所抵消。(而且看上去像未完工的飞机,顾客的安全感更低)

其它

白色的飞机比深色更容易发现凹痕、腐蚀、锈迹、裂缝和漏油,也就更安全些。同时白色也能减少低空鸟类撞击事件的发生,因为能提升飞机和背景之间的对比度。

另外,白色飞机会被更快地转售,因为新的航空公司不需要全机身重新涂装。

说了这么多,还是挡不住有大量的飞机涂成各种各样的颜色。

艺术加工图

无用的知识又增加了。