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太阳娱乐电投网站 飞机发动机的进气口 圆的好还是扁的好?

2020-01-11 15:08:17 | 查看: 3269|

太阳娱乐电投网站 飞机发动机的进气口 圆的好还是扁的好?

太阳娱乐电投网站,大家在坐飞机的时候都应该见到过飞机发动机,就是下图的这个东西,大家看到的民用飞机中,绝大部分的发动机都有着圆圆的进气口,透过进气口大家可以看到发动机的风扇叶片。

我们可以经常看到的飞机发动机

但是不知道大家注意到没有,并不是所有的飞机发动机进气口都是圆形的,比如说下图这种发动机,进口就是扁扁的形状,让人看着就有点儿不太舒服。而且很多人都会觉得奇怪,为什么飞机发动机进口往往是圆的的,但是又偏偏有些发动机的进口不是圆的?

扁扁的发动机进气口

飞机发动机进口当然是圆的最好喽

飞机发动机的进气口很多都是圆形的当然不是拍拍脑袋就决定的。如下图所示,发动机内部有一个非常关键的部件叫做“转子”。

发动机内部的气流流动

而从这个名字我们就可以知道,转子这个东西是转动的,而且是高速转动。在某些航空发动机中,转子的转速甚至于可以高达每分钟旋转4万转以上。而如此高的转速就决定了转子必须是周向均匀的,否则在旋转的时候就会出现巨大的不平衡力,让整个发动机分崩离析。

所以发动机的主体结构就是“圆形”的,或者用专业术语来说就是“回转体”,这也意味了发动机结构围绕着转子的回转轴线各个方向几乎是均匀的。正是通过转子的转动,发动机吸入空气、压缩空气、混合燃料后燃烧,然后驱动涡轮旋转,构成整个发动机内部的循环。这个循环中很重要的一步就是“吸入空气”,所以各向均匀的发动机内部结构最好是从进气口均匀地吸入空气,当空气因为种种原因没有均匀进入发动机的时候(比如说发动机做如下图所示的眼镜蛇机动的时候),就会形成所谓的“进气畸变”,影响发动机的正常工作。

著名的“眼镜蛇机动”

航空发动机为了应对进气畸变,一定要进行大量的仿真和试验来保证发动机不会受到这种问题的影响(如下图所示,就是研究人员在通过仿真研究发动机的进气畸变问题)。

发动机进气畸变仿真分析

飞机发动机已经很不容易了,就算是圆形的进气口都不能保证进气的均匀,因此我们还是尽量在可能的情况下把发动机的进气口造成圆形吧——而这就是为什么我们看到的很多飞机进气口都是圆形或者尽可能接近圆形的原因。

事与愿违,并不是所有发动机进口都可以是圆的

世界上的事从来如此,不可能事事如意,而发动机进气口的形状同样如此。比如说战斗机为了可以高速飞行,所以不能像民用飞机或者运输机那样把发动机悬挂在外面,而是要收入到机腹中,这个时候就不可避免地要使用非圆形的进气口。

f-35战斗机上的矩形进气道

但是为什么民用飞机还是不能造圆形进气口呢?这其中也有不得不说的一些故事。比如说著名的波音737系列飞机,随着这个型号飞机的发展,不可避免使用越来越大的发动机来实现更低的耗油率。

波音737家族

但是正是因为发动机越来越大,所以放在机翼下面的发动机变得越来越靠近地面。这个时候如果发动机还是保持圆形的进气口,那么很容易把乱七八糟的东西吸到发动机里面去,需要造出来扁扁的发动机进气口让发动机尽可能远离地面。

波音737ng的进气口

所以虽然发动机进气口最好是圆的,但是因为各种各样的原因,发动机圆不了,那也是没办法了。扁就扁点儿吧,只要多做试验保证这些进气畸变不影响发动机的安全就好了。

强行让发动机进气口圆起来反而出了大事儿

有朋友就要问了:我就要发动机进气口是圆的呢?

可以想办法做圆,但是这一做圆,反而就出了大事儿了。

波音737-8 max飞机使用了直径更大的leap-1b发动机,这个时候为了让飞机进气口不至于变形的太厉害,工程师们想到了一个不是办法的办法:不能把发动机往下放,那就把发动机往上挪(当然了,发动机进气口依然不是那么圆,但是比发动机放在原位好多了)。

使用了更大发动机的波音737-8max

而为了让发动机往上抬,所以必须要把发动机往前移动,这就意味着对于737-8max飞机而言,当飞机快速“抬头”的时候发动机受到的气动力很容易使飞机不稳定,所以这架飞机采用了一种叫做“mcas”的系统,在探测到飞机“抬头”的时候立刻强行“低头”。但是偏偏这架飞机的探测“抬头”的传感器不是那么可靠,有些时候飞机明明在正常飞行也会被判定“抬头”了,强行把飞机往下压,最后的结果就是飞机直挺挺地冲向地面。而这就是印尼狮航事故中737客机会失事的原因。

印尼狮航事故

所以当我们看到扁扁的发动机的时候就应该想到,也许这样的发动机是不好看、是效率低了点儿,但是比起来更容易出事故的飞机,这样还是好了那么一点呀。

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