經(jīng)常坐飛機(jī)的同學(xué)們肯定有印象,,飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)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,? ! Z# ~! ^( f8 u" e
其實(shí),,航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(lái)說(shuō),,噴氣式飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)除了常見(jiàn)的翼吊式布局外,,還有翼根、尾吊和翼尾吊等布局,。
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翼吊式布局 先從最常見(jiàn)的翼吊式布局入手,。這種布局方式首先出現(xiàn)在轟炸機(jī)上,后來(lái)在幫助波音奠定行業(yè)巨頭基礎(chǔ)的707飛機(jī)上采用,。一經(jīng)采用,,這種布局就當(dāng)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(diǎn),。首先,這種布局有利于利用發(fā)動(dòng)機(jī)的重量抵消飛機(jī)機(jī)翼與機(jī)身連接處的部分扭力,,起到重要的“卸載”作用。 在飛行過(guò)程中,,飛機(jī)靠機(jī)翼產(chǎn)生向上的升力,,而重量較大的機(jī)身又產(chǎn)生很大的向下重力。如此一來(lái),,在機(jī)翼和機(jī)身的連接處,,機(jī)翼產(chǎn)生的升力和機(jī)身產(chǎn)生的重力就形成了很大的扭力,使翼根成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)上最吃重的地方,。如果將非常重的發(fā)動(dòng)機(jī)吊在機(jī)翼下,,就可以把一部分重量分散到機(jī)翼上去,有助于平衡翼根處所受到的扭力,。 將發(fā)動(dòng)機(jī)吊在機(jī)翼下面,,還能減輕噪音帶來(lái)的不適感。飛機(jī)在飛行時(shí),,發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音非常大,,會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域附近的旅客帶來(lái)非常嘈雜的感覺(jué)。而安靜的艙內(nèi)環(huán)境是衡量飛機(jī)舒適性的重要標(biāo)準(zhǔn),。為此,,飛機(jī)設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)想,如果將發(fā)動(dòng)機(jī)吊在機(jī)翼下,,不僅能讓機(jī)翼對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲形成遮擋屏障作用,,而且能讓發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能地遠(yuǎn)離機(jī)身,從而減輕噪音的影響,。 此外,,將發(fā)動(dòng)機(jī)吊在機(jī)翼下還有下列優(yōu)點(diǎn):發(fā)動(dòng)機(jī)距離地面更近,,維修和養(yǎng)護(hù)更加容易;安裝在機(jī)翼下方的發(fā)動(dòng)機(jī)距離飛機(jī)重心位置近,,使飛機(jī)更容易控制,;由于機(jī)翼的面積較大,因此在翼下增減吊掛發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量也相對(duì)容易,。 將發(fā)動(dòng)機(jī)吊在機(jī)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(jī)基本上都是下單翼,,在此情況下,飛機(jī)設(shè)計(jì)師要確保吊掛在機(jī)翼下的發(fā)動(dòng)機(jī)不能距離地面過(guò)近,,為的是防止吸入地面雜物,,損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。 我們通常所說(shuō)的翼吊式發(fā)動(dòng)機(jī)是在機(jī)翼下方吊掛發(fā)動(dòng)機(jī),,但是也有反向行之,,將發(fā)動(dòng)機(jī)布置在機(jī)翼上方的。其實(shí),,從翼上發(fā)動(dòng)機(jī)不受翼下離地高度的限制,、具有和翼下發(fā)動(dòng)機(jī)同樣的卸載作用等角度來(lái)看,翼上發(fā)動(dòng)機(jī)布局非�,?茖W(xué),。然而,一旦將發(fā)動(dòng)機(jī)置于機(jī)翼上方,,那么就不能形成機(jī)翼對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噪音的遮擋作用,。此外,翼上發(fā)動(dòng)機(jī)布局由于將發(fā)動(dòng)機(jī)的位置提高,,使發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)變得困難,。將多種因素綜合考慮后,目前采用翼上發(fā)動(dòng)機(jī)布局的飛機(jī)并不多見(jiàn),。 ; d5 b, D) `4 q+ i+ Y# z7 ~
翼根布局 翼根布局是一種歷史悠久的發(fā)動(dòng)機(jī)布局,。從早期的噴氣式客機(jī)“彗星”和圖104開(kāi)始,設(shè)計(jì)師們就將發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)翼根部,。設(shè)計(jì)師之所以選擇這種布局,,是因?yàn)檫@種布局能使飛機(jī)保持著由機(jī)翼、機(jī)身,、尾翼三組主要空氣動(dòng)力部件形成的外形,,引風(fēng)阻力最小。而且,由于發(fā)動(dòng)機(jī)距離機(jī)身中軸線,、機(jī)體重心比較近,,一旦一側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jiǎn)單,。因此,早期的噴氣式客機(jī)大多采用這種發(fā)動(dòng)機(jī)布局,。 當(dāng)然,,這種布局也有明顯的局限性。翼根發(fā)動(dòng)機(jī)布局使發(fā)動(dòng)機(jī)緊靠機(jī)身,,此舉一是會(huì)讓機(jī)艙內(nèi)的噪音很大,,二是發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的熾熱氣流容易對(duì)機(jī)身造成損壞。此外,,這種布局形式讓機(jī)翼穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)艙和機(jī)身連接,,使受力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜,加大了機(jī)翼根部的結(jié)構(gòu)重量,。此外,,由于發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)翼結(jié)構(gòu)之內(nèi),增加了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)維修的難度,。
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尾吊式布局 尾吊式布局就是將發(fā)動(dòng)機(jī)置于飛機(jī)尾部,。最先采用這種發(fā)動(dòng)機(jī)布局的噴氣式客機(jī)是“快帆”,后來(lái)出現(xiàn)的波音727也采用了這樣的布局,。 這種布局的優(yōu)點(diǎn)很明顯:一是機(jī)翼下沒(méi)有多余的凸起物,減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙對(duì)升力和阻力的影響,;二是對(duì)翼下空間沒(méi)有硬性要求,,設(shè)計(jì)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(jī)身前部的頭等艙,、公務(wù)艙,甚至高端經(jīng)濟(jì)艙提供更加安靜,、舒適的環(huán)境,;四是發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī),;五是由于發(fā)動(dòng)機(jī)距離較近,,一旦單發(fā)失效,對(duì)飛機(jī)偏航的影響遠(yuǎn)小于翼下吊掛布局,。 這種布局也存在著缺點(diǎn),,比如瓦解了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)翼的卸載作用;機(jī)尾發(fā)動(dòng)機(jī)布局要求采用高平尾,需要在機(jī)型設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)垂直結(jié)構(gòu),;不能隨意增減發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量等,。
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“翼吊+尾吊”布局 2 Y; |( T" K+ t& Z5 m5 S+ k+ R
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