涨知识浅谈民航飞机庞大的航空发动机

导读飞机的最核心部件,当属它的发动机。发动机就相当于飞机的心脏,发动机停了,飞机也就不能继续飞行了。发动机提供了飞机的动力和能源,也保障了飞机能够顺利的起飞、降落和航行。目前还在使用的飞机的发动机主要分为:活塞式、螺旋桨式、涡轮喷气式、涡轮螺旋桨式、涡轮轴式、涡轮风扇式和桨扇式几种类型。这些发动机被普遍应用在各种类型飞机上,比如战斗机、运输机、民航客机等等。接下来,我们就来跟大家说道说道民航客机的发动机。目前主流客机都用什么发动机?

既然谈到了主流客机,那么目前各家航空公司和各大机场出镜率最高的肯定当属波音和空中客车生产的飞机了。接着,我们就来给大家介绍一下波音和空中客车主流型号的飞机都采用了什么样的发动机。

波音主流客机的发动机配备表

空中客车主流客机的发动机配备表

从表格来看,空中客车和波音公司生产的主流客机,无非就是采用两个发动机或者四个发动机的配备,发动机的制造商主要是通用电气、罗尔斯·罗伊斯、劳斯莱斯、普拉特·惠特尼和CFM等这几家,这些生产商也是国际知名的发动机生产商,涉及飞机、汽车和很多军事设备的发动机制造。

目前绝大部分民航飞机发动机都是涡轮风扇式发动机

在最开始给大家罗列了很多种飞机发动机的类型,但是在民航客机的范畴内,主要使用的就是涡扇发动机,其中的涡轮风扇式发动机的使用率几乎占到了全部。由于涡扇发动机最适合飞行速度至公里每小时时使用,因此现在多数的飞机引擎都采用涡扇作为动力来源。涡扇发动机优点是推力大、推进效率高、噪音低、燃油消耗率低并且飞机航程远。它的缺点是风扇直径大、迎风面积大,因而阻力大,发动机结构复杂,设计难度大。

我们常见的客机中,除了麦道等厂商之外,波音和空中客车两家厂商制造的客机的发动机基本上都悬挂在主机翼的下方,只是分为两个发动机、四个发动机或者六个发动机的区别,当然有些特殊型号拥有三个发动机设计,发动机悬挂的位置也不同。

大部分主流客机的发动机悬挂在主机翼的下方

飞机发动机的数量,主要是根据飞机的整体大小、载重量、计划飞行距离等因素来设计的。发动机是飞机的主要动力来源,除了提供推力以外,还为飞机提供电源,气源以及饮用水、液压、空调的增压。发动机的体积和重量都很大,体积与一辆小轿车相当。接下来,我们看看常用的几款发动机的性能如何:

常见发动机的性能表

从这张表格中,我们可以看到目前正在应用的主流的民航客机发动机,全都是涡轮风扇式发动机。它们之间的区别除了制造的厂商不同之外,还分为双转子轴和三转子轴的区别,而它们提供的推力也有较大的区别。小推力的发动机主要用于短途飞行的小型客机,大推力的发动机主要用于中长途飞行的大、中型客机。至于飞机的推力究竟有多大,可以这么形容:例如-磅推力的发动机,推力约为8吨左右,发动机可以在一秒内将一间几十平米的房子抽成真空。而目前发动机的最大推力超过50吨,大家可以自己想象威力。

由于涡轮风扇式发动机运转时会在前方进气、后方排气,后方排气的温度可以到达-度之高。发动机的噪音很大,可达到分贝以上,近处属于让人无法忍受的级别,地面发动机运转时,需要保护听力。

发动机停止运转有哪几种情况?

如果说让发动机停止运转,一般也就是三种情况:燃料耗尽、发动机机械故障、发动机损毁。

燃料耗尽

我们首先聊聊第一种情况,燃料耗尽。一般在所有民航航班起飞前,地面工作人员都会对飞机进行详细全面的检查,并且将航空燃油加满,也就是飞机起飞的时候都会是燃料满载的情况。所以一次正常的航线飞行,因为燃料耗尽造成的飞机发动机停转基本上是不可能发生的。

飞机油箱内部

还有一种情况,就是在航行终点的机场因为天气因素或者其它因素造成无法降落,飞机就不得不在天上盘旋,这种情况在雷暴天气时经常会发生,如果说飞机燃料快要耗尽,一定会寻找合适的机场进行备降。而燃料耗尽造成发动机停转的最大可能性就是飞机飞行途中油箱大量快速的漏油,这样飞机就只能够选择迫降了。不过这种情况在民航客机的飞行史中实在是太少了,可以忽略不计。

发动机机械故障

飞机发动机发生机械故障造成迫降

目前来看,常见的发动机机械故障主要出现在点火系统、汽化器、滑油系统等部位,如果不掌握其原理,就难以正确判断故障类别,就不能正确进行处置。即使是国际知名的飞机发动机生产厂商制造的顶级发动机,也不能够保证发动机完全的安全运转,所以飞行员在飞行的训练中,都会训练一些常见发动机机械故障时,如何保证飞机能够安全的着陆。只要不是因为机械故障造成发动机破损或者机体破损,都不会引发过于严重的事故或者空难。

发动机损毁

鸟对飞机的飞行安全造成很大的威胁

飞机的发动机损毁,发生的情况非常稀少,一般来说是遭受装机之后引起发动机结构解体或者爆炸,从而威胁到飞行安全。在罪魁祸首方面,导弹和鸟类的威胁是同等的。早期的民航客机,有很大概率的事故原因是鸟类在飞行过程中被吸入飞机的发动机中,造成飞机发动机故障或解体。即便是现在,鸟类对飞机发动机的威胁也是非常大的,另外鸟类与飞机相撞还会造成飞机玻璃或者机体的破损,同样影响了飞机的飞行安全。

客机的一个发动机失灵了怎么办?

前不久南航珠海-北京CZ航班起飞后发动机故障,后安全备降白云机场,这个就是一个发动机损坏还成功降落的案例。当时出事的飞机是空客A,理论上单一发动机的飞行时间为三小时,也就是起飞后即便是发动机损坏,也是可以安全飞到北京的。但是国际民航管理机构要求任何情况下,单发都要在最近的机场备降。每个双发动机的飞机,如果一个发动机坏掉,单靠另一个发动机飞行都可以坚持飞行2-3小时时间,具体时间因机型而异。但是诸如空客A这种四发动机飞机,如果坏掉一个发动机,基本上不会有太多的飞行能力技术的限制。

一台发动机故障的状况,安全仍然在机组的能力控制范围之内,训练有素的机组都拥有应对能力。而单发动机飞行,也是所有机组训练的基本项目,对于机组来说甚至比应对一些极端天气条件(比如说风切变、晴空颠簸)更加娴熟。

所以说,只要失灵的发动机不会发生爆炸等损坏飞机完整性的状况,就不会有太多的飞行安全问题。遇到这种情况发生,要相信机组人员,听从机组人员的指挥,自己盲目的慌乱一定会威胁到自己和其他人的生命安全。

客机和军用飞机发动机哪个更贵?

如果说只是泛泛的比较,客机和军用飞机的发动机不一定哪个更加昂贵,比如说空客A的发动机比歼七战斗机的发动机更贵,但是比F35的发动机便宜很多。一般来说,使用同样核心机生产的发动机,军用飞机要比客机的发动机贵很多,毕竟军用飞机对于发动机的要求更多,研发和配备的能力也有很大的区别。比如说波音和F15战斗机的发动机采用了同一种核心机,但是F15的发动机需要大范围的推力变化和其它方面的苛刻要求,所以价格会昂贵很多。

客机与军用费劲的发动机差在哪?

什么是涵道比:

在解释两种发动机之间区别之前,我们首先来学习一个概念,就是之前出现过的涵道比。涵道比是涡扇发动机外进气道与进气道空气流量的比值。涵道比高的发动机,大部分动力来自由风扇加速的外进气道空气。大涵道比发动机在次音速时有非常好的能效,通常用于客机、运输机和战略轰炸机。涵道比低的发动机,大部分动力来自驱动核心机的内进气道尾气这种发动机通常采用混合碰嘴,即内进气道尾气在于外进气道气流混合后再行排出。小涵道比发动机可以用于超音速飞行,通常用于战斗机。

涵道和涵道比的示例

了解了涵道比的概念,我们正式来探讨。客机与军用飞机的发动机,最大的差别就是涵道比,还有就是有没有设计加力燃烧室。一般来说,军用飞机诸如战斗机都是小涵道比发动机设计,但是民航客机全都是大涵道比发动机设计。民航客机的发动机涵道比可以达到40:1到50:1,而且80%的动力来源于外涵道;军用飞机发动机的涵道比只有10:1,动力主要来自于内涵道。客机没有加力燃烧室,工作平缓稳定;军机有加力燃烧室,油耗大,能提供超强动力以适应空战。

为什么战斗机的发动机能喷火?

一般我们在看军事演习的时候,可以看到战斗机的发动机会喷射火焰,但是民航客机的发动机并不会喷射火焰,这是因为军用飞机都会在发动机中设计一个加力燃烧室,但是民航客机的发动机并没有这个设计。加力燃烧室的原理是在发动机喷出的气流中注射入燃料,由于气流温度很高,燃料即时燃烧,膨涨而产生额外推力。

战斗机发动机可以喷火

有了加力燃烧室的加持,一般来说军用飞机的推力可以瞬间提升到之前的1.5倍,这样在实行军事用途的时候可以瞬间让飞机加速起飞或者加速前行,比如在航母上起飞、突破音障达到超音速飞行等等。由于一般气体通过加力燃烧室后的含氧量非常低,所以加力燃烧室的效率很低,而且耗油量非常大。

飞机所携带的燃料只足够加力燃烧室使用数分钟而已,因此加力燃烧室一般只会在需要最高推力时使用很短的时间。由于成本高、作用时间短,所以民航飞机的发动机几乎不安装加力燃烧室,当然也有安装的案例,比如协和号及Tu-超音速客机。

结束语

本文为大家简单的科普了部分民航客机发动机的知识,希望大家看完之后能够对民航客机的发动机有一个初步的了解,至少能够知道几个飞机发动机的制造厂商,常见机型用的什么类型的发动机等等。

来源:中关村在线

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