大型客机发动机多用翼吊,战机多放在尾部,背后的考虑是什么?

您所在的位置:网站首页 什么客机发动机在尾部 大型客机发动机多用翼吊,战机多放在尾部,背后的考虑是什么?

大型客机发动机多用翼吊,战机多放在尾部,背后的考虑是什么?

2024-07-12 13:49:03| 来源: 网络整理| 查看: 265

人类第一架面世的喷气式飞机——Me262,其实是把发动机吊在机翼两侧的。然而自战后以来,喷气式飞机得到了快速发展,战斗机很快就进入了超音速时代,有太多的理由决定了战斗机的发动机安装不能采用原有的翼吊式;反而客机和运输机,反倒是沿用翼吊式的发动机布局。本就将详细分析一下这背后的考虑。

世界第一款喷气式战斗机Me262,就是翼下吊着2台轴流式喷气发动机

战斗机是高速飞行器,极限速度往往要飞到2马赫以上,需要考虑的因素很多, 尤其是减阻的需求显然要比客机强烈许多。如果是像客机那样在翼下吊2发发动机,不光是形状破坏了整体的流线型,而且增大了迎风面,使飞机很难加速到超音速。因此从战后第一代喷气式战斗机开始,美国、苏联和英国在战斗机设计上都开始纷纷抛弃翼吊发动机,苏联战后大量服役的Mig-15和美国的F-86佩刀,就是采用机头进气,发动机放置在尾部的设计,这种设计也为后来的战斗机设计奠定了一个基本格局。

Me262和Mig-15正面对比,262的两台发动机增大了迎风面

进气适配

除去迎风面的因素以外,还需要考虑发动机的进气适配。这是因为超音速的气流并不能直接为发动机所用,否则会造成进气失配,引起发动机喘振甚至空中停车。所以需要一个进气道对空气进行减速和预压缩。所以这样以来必须要有个长长的管道充当进气道。如果是翼吊的发动机,就无法实现这一点,最优解决方案当然是把发动机放到飞机尾巴处,用机头、机身两侧或者机腹开一个进气口,利用机身本身的长度来容纳进气道。

战斗机的进气道需要兼顾0-2.5马赫这个范围内的总压恢复系数和进气道流量系数,因此进气道的设计十分复杂。早期美苏等国不约而同地使用了激波锥式进气道,利用带一定角度的圆锥产生的斜激波对空气进行减速和预压缩;后来又发展出二元三波系,二元四波系的矩形进气道,利用液压驱动的可动斜板来改变进气量和激波偏转方向。

米格-21的激波锥进气道。锥体可以前后移动达到不同速度下的进气匹配

F-14的二维斜切矩形进气道,不同速度下进气调节由两个可动的斜板完成,这需要设计非常复杂的计算和风

所以基于以上原因,战斗机的发动机必须是埋入式的,并且要安装在飞机尾部的发动机舱内。发动机尾喷口从尾部开口伸出,这样阻力才能尽量小。

F-15战斗机的发动机舱,放置在机腹中

大型客机采用翼吊式发动机的原因

而大型客机或者运输机由于速度低,最高速度只能达到高亚音速(0.8马赫),不需要专门的进气道设计,即便使用进气道,一般也不含可动部件。而如果硬要把发动机塞到客机内部,势必要挤占大量的机内空间。客机作为一种需要长时间运营的交通工具,对成本非常敏感,显然被发动机和进气道挤占的空间会使座椅和行李空间减少,使运营成本大幅上升。所以处于经济性,客机的发动机吊一般选择吊机翼下方的;历史上客机也曾经使用过尾吊式发动机,即把发动机放置在机尾,但不会挤占尾部的空间。比如著名的Tu-154客机,除了在机尾左右各吊一台发动机,在机尾上方还有另一台发动机,与垂尾融合。两种布局都不挤占机身内部空间,那么为啥现在尾吊式种布局几乎消失不见了呢?

图-154客机,采用三台发动机尾吊式设计

其实并不是消失不见了,只是在大型客机上已经不用了,公务机和支线客机上还是可以看到这种设计的,这跟飞机尺寸重量都有关系。大型的飞机,如果采用翼吊式,发动机离地不高,维护起来比较方便如果只是日常检修,加点润滑油,拆开盖子直接就能搞,人员站着就能维护;如果采用尾吊式发动机,那么高度就要高得多(参考图-154),维护起来是十分不便的。

翼吊式发动机维护,离地不高,站着就能维护

图-154发动机的高度,工作人员表示压力大,检修一次要爬那么高

翼吊式发动机相对于尾吊式发动机还有个好处,就是重心安排合理。发动机装在机翼上,距离重心比较近,所以飞机设计时很好配平。如果是尾吊式,会导致机尾重量面线偏重,那就得考虑把一些比较重的东西放到机身前半部分,增加了设计上的限制和不合理性,出现事故的时候也容易屁股先着地。除此此外,尾吊式发动机由于位置偏高,燃油泵功率也明显要增大,增加了成本。

理解了客机对经济性要求,我们就知道了那么客机为啥不直接像战斗机那样直接把发动机塞入机身中了。因为客机最宝贵的东西是是空间。如果把发动机塞入机身中,再额外设计个进气道从机身伸出,那么势必要挤占很多宝贵空间,那可是相当于少卖了好多张机票。这么设计飞机航空公司第一个不同意。而且如果采用像战斗机那样全部埋入式的发动机设计,相当于增大了维护保养的难度,发动机维护一次花的时间长到无比酸爽,保证乘客把机场闹个底朝天。

至于小型客机和公务机,由于尺寸比较小,配平相对简单,用翼吊式还是尾吊式都可以。但是采用尾吊式的多一些,比如湾流研发的G650,属于商务机或者土豪私人飞机,就是采用尾吊。这种设计可以把发动机和客舱隔离出一段距离,减少噪音,非常符合土豪对舒适环境的要求。



【本文地址】

公司简介

联系我们

今日新闻


点击排行

实验室常用的仪器、试剂和
说到实验室常用到的东西,主要就分为仪器、试剂和耗
不用再找了,全球10大实验
01、赛默飞世尔科技(热电)Thermo Fisher Scientif
三代水柜的量产巅峰T-72坦
作者:寞寒最近,西边闹腾挺大,本来小寞以为忙完这
通风柜跟实验室通风系统有
说到通风柜跟实验室通风,不少人都纠结二者到底是不
集消毒杀菌、烘干收纳为一
厨房是家里细菌较多的地方,潮湿的环境、没有完全密
实验室设备之全钢实验台如
全钢实验台是实验室家具中较为重要的家具之一,很多

推荐新闻


图片新闻

实验室药品柜的特性有哪些
实验室药品柜是实验室家具的重要组成部分之一,主要
小学科学实验中有哪些教学
计算机 计算器 一般 打孔器 打气筒 仪器车 显微镜
实验室各种仪器原理动图讲
1.紫外分光光谱UV分析原理:吸收紫外光能量,引起分
高中化学常见仪器及实验装
1、可加热仪器:2、计量仪器:(1)仪器A的名称:量
微生物操作主要设备和器具
今天盘点一下微生物操作主要设备和器具,别嫌我啰嗦
浅谈通风柜使用基本常识
 众所周知,通风柜功能中最主要的就是排气功能。在

专题文章

    CopyRight 2018-2019 实验室设备网 版权所有 win10的实时保护怎么永久关闭