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        飛機“心臟”位置進化史

        2023-01-02 19:25:11依蔓
        知識就是力量 2022年12期
        關(guān)鍵詞:噴流機翼客機

        依蔓

        中國自主研制的C919大型客機。翼吊式發(fā)動機吊掛在機翼前下方,不可避免地會對機翼上的氣流產(chǎn)生影響。但實際上如果設(shè)計得當,這種影響也可以變?yōu)椤坝欣蓴_”,使機翼與發(fā)動機短艙結(jié)合后的總阻力小于機翼和發(fā)動機短艙單獨的阻力之和

        “長”在機翼根部

        客機發(fā)動機的安裝有翼根式、尾吊式、翼吊式三種方式。

        翼根式是20 世紀出現(xiàn)的一種客機發(fā)動機安裝方式,即將發(fā)動機安裝在機翼結(jié)構(gòu)內(nèi)。但這會使機身受到發(fā)動機噴流的影響,發(fā)動機產(chǎn)生的噪聲也令乘客不堪其擾,甚至還會給客艙的艙壁結(jié)構(gòu)造成“聲震疲勞”。再加上不便于維護等因素,翼根式最終被淘汰。

        “吊”在機尾兩側(cè)

        航展上的ARJ21飛 機模型

        20世紀50年代,尾吊式出現(xiàn)。相比翼根式,這種將發(fā)動機安裝在機尾兩側(cè)的方式優(yōu)點鮮明。首先,發(fā)動機在機翼后邊,發(fā)動機的進氣、噴氣乃至外形設(shè)計很少能干擾到流經(jīng)機翼的氣流。其次,發(fā)動機靠近機身中軸線,即使某一側(cè)發(fā)動機發(fā)生故障,不對稱推力對飛機產(chǎn)生的影響也相對較小。

        尾吊式目前主要應(yīng)用于中、小型客機,大型客機的尾吊式布局在20世紀90年代逐步退出舞臺,這是由于現(xiàn)代大型客機通常選用大直徑渦輪風(fēng)扇發(fā)動機。而中、小型客機自身體型小,機體離地面距離短,在機翼下方吊裝大尺寸發(fā)動機的空間不夠。即使勉強安裝,也會導(dǎo)致發(fā)動機進氣口離地面過近,增加發(fā)動機開動時吸入地面異物的可能性。

        因為尾吊式布局的發(fā)動機安裝在機身后部,所以飛機的水平尾翼必須提高位置以避開發(fā)動機噴流的影響。基于這種情況,尾吊式布局的客機多采用T 型尾翼,例如中國自主研發(fā)的支線客機ARJ21。

        “掛”在機翼上

        翼吊式是目前世界各國大型客機采用的發(fā)動機主流安裝布局,例如中國自主研制的干線客機C919等。這種發(fā)動機安裝布局方式最早出現(xiàn)在20 世紀40 年代的軍用飛機上,后來才沿用到大型噴氣客機上。

        這種布局最顯著的優(yōu)勢在于能夠利用發(fā)動機的重量,來抵消飛機機翼與機身連接處的部分彎矩(力矩的一種),起到“卸載”的作用。而且機翼內(nèi)部常常用來放置油箱,把發(fā)動機掛在機翼上可以直接給發(fā)動機加油,這樣既省事又省空間。

        另外,把發(fā)動機掛在機翼上,與機身保持一定的距離,發(fā)動機的進氣和噴流都能遠離機體,不會對機體產(chǎn)生高溫炙烤、氣流沖刷或噪聲影響。這些都是尾吊式布局所不具備的優(yōu)勢。

        作為飛機的“心臟”,發(fā)動機是影響飛機性能的關(guān)鍵因素,它的位置考驗著飛機設(shè)計師的能力,選擇哪種安裝布局方式,需要根據(jù)飛機的設(shè)計需求來決定。若你有機會坐飛機,在保證安全的前提下,注意觀察它的發(fā)動機在哪里,思考一下其中的原因吧!

        (責任編輯 / 陳琛 高琳 美術(shù)編輯 / 周游)

        C919的翼吊式發(fā)動機。圖中不難看出,飛機停在地面上時,發(fā)動機離地非常近。這樣雖然方便機務(wù)人員進行維護和檢修,但也存在啟動后容易吸入地面異物的缺點

        C919發(fā)動機離地高度與成人身高對比

        殲-20飛機。戰(zhàn)斗機駕駛艙小、機動性強,發(fā)動機通常會整合在機身中

        知識拓展戰(zhàn)斗機的“心臟”在哪里?

        民航客機和戰(zhàn)斗機的發(fā)動機安裝位置大相徑庭,這是因為兩者在任務(wù)需求上存在很大差異??蜋C追求的是舒適性和經(jīng)濟性,戰(zhàn)斗機則更看重飛機的機動性。以大型民航客機為例,把發(fā)動機吊掛在機翼上,除了便于維護、降低維護成本,還可以通過機翼隔開發(fā)動機噪聲,減少噪聲干擾,提高飛機的舒適性。而像戰(zhàn)斗機那樣把發(fā)動機放在機尾,并整合到機身中,主要目的是減小飛行阻力,提高飛機的氣動性能。

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