經(jīng)常坐飛機的同學(xué)們肯定有印象,飛機的發(fā)動機有的掛在翅膀上,有的安在屁股上,是不是可以隨便的布置呢? * e$ ^' h. E9 Y
其實,航空發(fā)動機不僅在性能上存在很大差別,在安裝的具體位置上也有所不同。一般來說,噴氣式飛機的發(fā)動機除了常見的翼吊式布局外,還有翼根、尾吊和翼尾吊等布局。 " d( C8 g2 P8 w+ o+ F) W% d& V
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翼吊式布局 先從最常見的翼吊式布局入手。這種布局方式首先出現(xiàn)在轟炸機上,后來在幫助波音奠定行業(yè)巨頭基礎(chǔ)的707飛機上采用。一經(jīng)采用,這種布局就當仁不讓地成為了主流。之所以如此受追捧,在于其有諸多優(yōu)點。首先,這種布局有利于利用發(fā)動機的重量抵消飛機機翼與機身連接處的部分扭力,起到重要的“卸載”作用。 在飛行過程中,飛機靠機翼產(chǎn)生向上的升力,而重量較大的機身又產(chǎn)生很大的向下重力。如此一來,在機翼和機身的連接處,機翼產(chǎn)生的升力和機身產(chǎn)生的重力就形成了很大的扭力,使翼根成為飛機結(jié)構(gòu)上最吃重的地方。如果將非常重的發(fā)動機吊在機翼下,就可以把一部分重量分散到機翼上去,有助于平衡翼根處所受到的扭力。 將發(fā)動機吊在機翼下面,還能減輕噪音帶來的不適感。飛機在飛行時,發(fā)動機的聲音非常大,會給發(fā)動機區(qū)域附近的旅客帶來非常嘈雜的感覺。而安靜的艙內(nèi)環(huán)境是衡量飛機舒適性的重要標準。為此,飛機設(shè)計師們設(shè)想,如果將發(fā)動機吊在機翼下,不僅能讓機翼對發(fā)動機的噪聲形成遮擋屏障作用,而且能讓發(fā)動機盡可能地遠離機身,從而減輕噪音的影響。 此外,將發(fā)動機吊在機翼下還有下列優(yōu)點:發(fā)動機距離地面更近,維修和養(yǎng)護更加容易;安裝在機翼下方的發(fā)動機距離飛機重心位置近,使飛機更容易控制;由于機翼的面積較大,因此在翼下增減吊掛發(fā)動機的數(shù)量也相對容易。 將發(fā)動機吊在機翼下可不是隨隨便便放上了事,需要綜合考慮飛行中的阻力、氣流等多方面因素。民航飛機基本上都是下單翼,在此情況下,飛機設(shè)計師要確保吊掛在機翼下的發(fā)動機不能距離地面過近,為的是防止吸入地面雜物,損壞發(fā)動機。 我們通常所說的翼吊式發(fā)動機是在機翼下方吊掛發(fā)動機,但是也有反向行之,將發(fā)動機布置在機翼上方的。其實,從翼上發(fā)動機不受翼下離地高度的限制、具有和翼下發(fā)動機同樣的卸載作用等角度來看,翼上發(fā)動機布局非常科學(xué)。然而,一旦將發(fā)動機置于機翼上方,那么就不能形成機翼對發(fā)動機噪音的遮擋作用。此外,翼上發(fā)動機布局由于將發(fā)動機的位置提高,使發(fā)動機的維護變得困難。將多種因素綜合考慮后,目前采用翼上發(fā)動機布局的飛機并不多見。 2 T: g$ h% |& |1 o# h t( M- n
翼根布局 翼根布局是一種歷史悠久的發(fā)動機布局。從早期的噴氣式客機“彗星”和圖104開始,設(shè)計師們就將發(fā)動機裝在機翼根部。設(shè)計師之所以選擇這種布局,是因為這種布局能使飛機保持著由機翼、機身、尾翼三組主要空氣動力部件形成的外形,引風(fēng)阻力最小。而且,由于發(fā)動機距離機身中軸線、機體重心比較近,一旦一側(cè)發(fā)動機出現(xiàn)故障后,產(chǎn)生的推力不平衡也比較小,飛行控制比較簡單。因此,早期的噴氣式客機大多采用這種發(fā)動機布局。 當然,這種布局也有明顯的局限性。翼根發(fā)動機布局使發(fā)動機緊靠機身,此舉一是會讓機艙內(nèi)的噪音很大,二是發(fā)動機噴出的熾熱氣流容易對機身造成損壞。此外,這種布局形式讓機翼穿過發(fā)動機艙和機身連接,使受力系統(tǒng)的設(shè)計變得復(fù)雜,加大了機翼根部的結(jié)構(gòu)重量。此外,由于發(fā)動機安裝在機翼結(jié)構(gòu)之內(nèi),增加了對發(fā)動機維修的難度。 0 b- }6 U" B# b
尾吊式布局 尾吊式布局就是將發(fā)動機置于飛機尾部。最先采用這種發(fā)動機布局的噴氣式客機是“快帆”,后來出現(xiàn)的波音727也采用了這樣的布局。 這種布局的優(yōu)點很明顯:一是機翼下沒有多余的凸起物,減輕了發(fā)動機吊艙對升力和阻力的影響;二是對翼下空間沒有硬性要求,設(shè)計師可以縮短起落架高度,節(jié)省結(jié)構(gòu)重量;三是可以為位于機身前部的頭等艙、公務(wù)艙,甚至高端經(jīng)濟艙提供更加安靜、舒適的環(huán)境;四是發(fā)動機的直徑也不用受空間局限,可以采用非常大涵道比的發(fā)動機;五是由于發(fā)動機距離較近,一旦單發(fā)失效,對飛機偏航的影響遠小于翼下吊掛布局。 這種布局也存在著缺點,比如瓦解了發(fā)動機對機翼的卸載作用;機尾發(fā)動機布局要求采用高平尾,需要在機型設(shè)計時加強垂直結(jié)構(gòu);不能隨意增減發(fā)動機數(shù)量等。
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“翼吊+尾吊”布局 8 [; E. n: z5 L6 b% U- R7 x
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