喷气式飞机下雨时,雨水进入发动机怎么办?

东吴龙抓手


首先要说的是,喷气式飞机在飞行的时候如果遇到下雨,那么雨水确实是会大量进入到发动机的。

我们用世界上最常见的一台民用航空发动机CFM-56发动机为例,这台发动机每秒钟可以吸进去300公斤空气,所以一架有两台发动机的波音737飞机一秒钟可以吸进去500立方米的空气,半分钟可以把一个大型体育馆的空气抽光。而如果遇到了下雨,这一整个体育馆那么大的空间里的雨滴都会被吸到发动机里面去。

有人想,这么多水进到发动机里面去,是不是一下子就会把发动机燃烧室里面的火给浇灭了、让航空发动机熄火呀?

虽然理论上发动机有可能因为雨滴进入而熄火,但是实际上是不会的。我们知道,空气不是直接进入到燃烧室燃烧的,而是要先经过压气机压缩【如下图所示】。压缩过后的空气温度可以高达几百度,所以液态水早就变成了水蒸气了,参与燃烧的气体只是水蒸气含量比较高的气体而已,并不会“浇灭”燃烧室中的火焰。

但是,航空发动机在设计的时候仍然不希望水滴进入发动机内。

现在的高赞答案可以见下图,我不知道他是不是在开玩笑,但是说“没有坏处”和“水分解成氢气和氧气,动力会更好”的说法是完全错的。

由于雨滴击打风扇和压气机叶片,并且可能吸附在叶片上,造成发动机叶片更加容易损坏。同时,由于水蒸气含量的提高,给整个发动机内部气流的流动发生变化,造成发动机效率的下降,甚至于可能造成气流失稳。另外最直接的问题是,水蒸气含量提高会使发动机燃烧室内气体的含氧量下降,轻者使燃烧室燃烧效率下降,重者会造成发动机熄火。简单说,如果你把一台航空发动机整个扔到水里面,那这台发动机肯定会熄火的,所以进入一些雨滴可以,但是太多就不行了。

为了对付这些雨滴,所有的航空发动机都要进行“吞水试验”,简单说就是给发动起来的航空发动机里面灌水,看看航空发动机能不能正常运行【如下图所示】。

而在客机飞行的过程中,大部分是位于平流层的,简单说,就是飞机飞在云层之上【如下图所示】,这个地方没有雨雪之类的东西,所以发动机自然不会吸进去那么多的水。


SilentTurbine


小雨怡情,大雨伤身,狂雨机毁人灭。飞机在小雨中起飞,不仅不易引起发动机熄火停车,还能增大发动机推力。但是飞机在大雨中降落就危险重重了,如果风扇不能将雨水甩到外涵而流入燃烧室,就会导致燃烧室熄火。典型案例就是1988年5月24日,中美洲航空110号航班在5000米高空遭遇特大暴雨,直接导致双发熄火最终迫降在草堤上。

小雨如何怡情?

飞机起飞时遇到小雨还能起到喷水加力的效应。当飞机起飞时发动机处于最大转速下,大部分进入发动机的雨水在离心力作用下被甩到外涵,这样只有少量雨水进入内涵。而流入内涵的雨水还起到喷水加力的效果,使发动机推力增大,从而改善飞机起飞性能。

工程师在设计航空发动机时,就考虑到了暴雨的影响

2010年11月4日,澳洲航空32号航班的A380因零件瑕疵,起飞4分钟2号发动机便发生爆炸,飞机降落在机场后1号发动机无法关闭,而赶到现场的消防队使用最大水力也无法浇灭1号发动机,最终使用大量消防泡沫才让发动机熄火,整个过程耗时3小时,可见发动机有多防水!

而飞机在降落过程中遇到暴雨则需要小心了,虽然民航适航条例规定发动机在吞入空气流量4%的水后还能保持工作,但依然发生多次大雨降落中的双发熄火情况。除了1988年110号航班,2002年嘉鲁达印度尼西亚航空421号也是典型案例。当时的一架波音737-300型客机在降落途中突然遭遇特大雨加雹,客机进入暴雨1分半钟后双发熄火停车,飞行员不得不迫降到一条河道中,客机在着陆时撞到岩石上,整机搜损严重而报废,此外还有1名空姐被甩出而遇难。所以雨水对于飞行有何影响,还需要分情况去看待。


航空之家


雨水进入现代喷气式飞机,尤其是军用飞机的发动机会怎么样?答案是不太要紧。因为现代航空发动机多为涡扇发动机,就算不是涡扇发动机也是涡喷发动机,如果这两个都不是,那也就不是一个喷气式飞机了。

进入外涵道的水被直接喷出去了。


雨水进入涡扇发动机,分为两个部分,一个部分是从内涵道进入,一个部分是从外涵道进入。我们先看看从内涵道进入的。雨水进入内涵道后,发动机的涡轮前温度会马上把这些雨水烘干,变成水蒸气,甚至连水蒸气都剩不下,这样高压的空气进入了内涵道后流入了压气机,压气机后是燃烧室,当这些雨水在涡轮盘附近的时候,就已经被烘干蒸发了,那里的涡轮前温度高的有1000多度,低的也有七八百度。

图为涡扇发动机的进水测试。


而进入压气机的水蒸气,因为压气机的分级处理,使得这些比普通空气压力稍大的气体马上也被分化成合适的压力,进入燃烧室,在燃烧室燃烧后,排出飞机发动机外。这个过程中,含水分的空气并不会对发动机构成什么太大的影响,可以说,只要进入了内涵道,不论你是雨水,还是飞鸟,最后都会什么也剩不下,温度实在是太高了。

图为战斗机涡扇发动机结构,图中前方就是其涡轮盘,那里的温度高达1000多度。


进入外涵道的则不会面对那样高的温度,虽然温度也不会太低,但是基本都不会热到过分,外涵道是冷涵道,是用于辅助内涵道产生额外推力,降低内涵道的燃料消耗的。外涵道进入雨水后,会直接经过发动机的涵道喷出,如果是少量的雨水,那么喷出去就是气体,也就是我们常见的飞机飞过后留下的白色线,而如果是大量的水进入,那么喷出去的也会是水。

在燃烧室燃烧后喷出去,就剩下火焰了。


但是水进入外涵道并不好,外涵道虽然也进行了大量的防腐处理,但是任何东西都不能积水,一旦有了积水就麻烦了,积水虽然也不那么容易,但是一旦造成线路出现问题也不好,所以飞机还是尽可能的避免在大雨天气飞行。


海事先锋


进水是多少肯定会有一点的,关键是不会有害处,反而可能带来好处。喷气发动机喷的是三昧真火,虽然大家都说水火不容,那是我们这种生活条件下而言的,雨水只能助长,浇不灭发动机里边的真火,反而高温高压下,水会分解成氢气和氧气,动力会更好,请关注:容济点火器

实际上,雨水以及沙石飞鸟等异物被吸入航空类发动机(一般是涡扇发动机)后,有很大得一部分都进入不了核心机得(包括高压压气机和燃烧室以及高压涡轮),大部分异物都会在经过风扇后在离心力的作用下进入外涵流道,然后排出到了大气里边,整个过程就好比朝一个家用风扇喷水一样的道理。

现代的喷气式发动机,最前面的是一个压气机,而且是分几级压气的,所谓压气机其实就是一个大风扇,当雨水冲进去发动机的时候,首先会附着在叶片上边,而在叶片的高速旋转下,利用了离心力自己就可以把水甩到发动机内壁上,这时再在内壁上设计一个导流槽就可以把雨水导出发动机了。

而且即使进水了,正常情况下不会对发动机造成任何不良影响,除非在高空或者低温状态下水气结冰就会对发动机造成了致命伤。因为发动机燃烧室内温度都高于1000度,压力高达数百兆帕,水气不仅不会起到阻燃,而且还会被分解。水的阻燃效果是因为会在燃烧物表面形成了阻止氧化的保护膜,而飞机燃烧室内并没有这类固态燃烧物,而是一定浓度的油气混合气,在位于燃烧室内涡流稳定器后再稳定燃烧的,水气不可能在每个油气分子表面形成了阻燃膜,自然没法使得燃烧室熄火了。而结冰就完全不一样了,发动机的压气机是位于燃烧室前,又是低温部件,同时还是高速部件,尤其是高压得压气机,转速非常高,结冰的直接后果就是会直接打坏压气机,轻则造成叶片变形,引起进气喘振,重则造成叶片断裂,甩出击穿发动机导致发动机爆炸。

要知道发动机涡轮前的温度都在1000摄氏度以上,而战斗机用的高性能发动机,涡轮前温度都在1500度以上,最高的可以达到1700度以上。雨水在到达发动机进气口时,由于进气口的空气流速非常快而且涡旋非常多又非常激烈,混在空气中的雨水瞬间就会被撕裂了,形成了气水雾状混合物,也就是和云一样的东西。就算有比较大的雨滴没有被完全撕裂,发动机前端的空气压缩机叶片也会将它搅碎成雾状的。而雾气进入发动机之后会和发动机内的含碳元素的汽油发生反应了生成新的烃类物质,而这些新的烃类物质实际上是比汽油更好的燃料,更加有燃烧值,会使得发动机变得更有力。就好比水滴掉进旺盛的火炉中,火力不但不减小而且燃烧会更旺盛一个道理。甚至有部些飞机,利用了这一特性,让水在变成水蒸气膨胀1600多倍得气体,往飞机发动机里喷水,来增加了排气量,产生了更大推力。但是这种方式让水蒸气挤占燃烧室空间,降低了燃烧室氧气含量,使得燃烧不太充分,浪费了燃油,起飞的时候浓烟滚滚。


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