製造一架最大起飛重量達到1000噸的大飛機需要多大推力的發動機?

fetion211


造飛機這一個東西可真不是一個輕鬆的活兒。不是想想就能做得出來的,尤其是像題主提問的1000噸的大飛機。這裡面所涉及的東西有很多空氣動力學,材料力學等等一系列深度的理論知識。不是光想想或者是憑几個公式計算出來一下就能解決得了的。而且提主題問的這個問題所給的條件也不太全面,飛機是在什麼情況下起飛?1000噸大飛機的類型是哪些?用於哪些領域?客機?戰鬥機?還是用於競賽的民用飛機?按照正常運輸機的0.2多點的推重比來計算,差不多需要200多噸的推力,而畢竟1000多噸的飛機,為了保證其安全,要確保它的發動機推力,在300噸以上。

雖然這麼重的飛機可以在電腦上模擬出來,是在現實生活中卻不容易製作出來,即便是弄出來,也沒有太大的卵用,需要為他建造一個專門的機場。如果把它當成客機或者是運輸機來使用,那麼它的造價太昂貴,如果把它用於戰鬥機來使用,那麼它的目標也太大了,幾乎就是一次性的消耗品。機動能力也不會很強。

飛機的升空是靠發動機產生的推力,但也並不完全依靠發動機所產生的推力。環球飛行者升阻力比達到了驚人的37。因此只需要極小的動力就可以提供足夠的升力。也只有這樣的設計可以讓環球飛行者用了76小時45分鐘的時間分了41467公里。所以如果按照這個標準設計1000噸的大飛機,那麼它所需要發動機所提供的推力就要小很多。目前世界上最大的飛機是前蘇聯安東諾夫設計局研製的安-225運輸機,最大起飛重量640噸,搭載了6臺D-18T發動機總推力約144噸。安-225的推重比約為0.225。從上面就可以看出來不同領域的飛機,他所需要的發動機的類型和佈局都不同,也沒有辦法完全來計算。

而且如果製造飛機,也不能單純的考慮它的推重比,還需要他的機翼橫截面積和升阻比等等一系列數據。所以這個問題提出來大家回答也就是樂呵樂呵吧,並沒有太大的實際意義。


沐風談兵論道


我們以最新的波音777X為例,它最大起飛重量達351.5噸,其搭載的GE9X發動機最大推力達61噸,兩臺能產生122噸推力,推重比達到驚人的0.35!而世界最大運輸機安-225最大起飛重量能達到640噸,其搭載6具伊夫琴科D-18T 渦扇發動機,單臺推力約23.4噸,6臺推力達140.4噸,推重比達0.22。如果將安-225改裝成1000噸級運輸機,理論上將需要推力220噸,如果換裝GE9X發動機需要5臺才行。

從推重比來看協和式的奧林匹斯593推重比更為驚人,協和式客機的最大起飛重量為185噸,奧林匹斯593發動機單臺推力17噸,4臺推力68噸,推重比為0.36。

發動機並不是問題,問題是如何設計千噸級運輸機的機翼

單以上均是理論情況,實際情況更加複雜。世界上最大型客機空客A380最大起飛重量約570噸,其搭載4具羅羅遄達900或發動機聯盟GP7270型發動機,其單臺推力達到35.5噸,4臺發動機能輸出142噸。當初研製A380時,發動機的推力並不是問題,而是如何設計A380的機翼。A380如果使用傳統機翼,它的機翼必須變得很長,這嚴重超過了機場對機翼長度的限制,而且氣流通過機翼翼尖時會遇到很多障礙,並會產生螺旋狀的翼尖渦流。因此工程師借鑑仿生學原理,將翼尖小翼設計呈垂直狀,這也讓A380的機翼長度成功控制在79.8米。

飛機的機翼不能無限制延長,國際機場的上限是80米,A380幾乎貼線而過,而且付出的代價是外側的兩具發動機沒有反推力功能,這也喪失了部分剎車性能。相對而言,千噸級運輸機需要的機翼長度更長。


航空之家


1000噸的大飛機需要多大推力的發動機,我們不妨拿一些其他機型作個參照。

目前世界上最大的飛機是前蘇聯安東諾夫設計局研製的安-225運輸機,最大起飛重量640噸,搭載了6臺D-18T發動機,單臺推力24噸,總推力約144噸。安-225的推重比(推力和自身重量的比值)約為0.225。

這個世界上最大的民航客機是空客A380,最大起飛重量為560噸,搭載了4臺EA GP7200發動機或4臺羅羅Trent 900發動機,單臺推力約36.8噸,總推力約147噸。因此A380的推重比約為0.263。

目前世界上最大的雙發客機是波音777-300ER,最大起飛重量350噸,搭載了2臺GE90-115b發動,單臺最大推力52噸,總推力104噸。因此波音777-300ER的推重比約為0.2971。

空客公司研製的最大雙發客機A350-1000,它的最大起飛重量316噸,搭載了2臺TrentXWB-97,單臺最大推力44噸,總推力88噸。所以A350-1000的推重比約為0.279。

空中女皇波音747-8客機,它的最大起飛重量447.7噸,搭載了4臺GEnx發動機,單臺最大推力約29.6噸,總推力118.4噸。所以波音747-8的推重比約為0.264。

由此可以看出大型客機的推重比介於0.2~0.3之間,我們取上述幾種參照機型推重比的平均值(0.225+0.263+0.297+0.279+0.264)/5=0.2656來作為1000噸超大飛機的推重比,那麼可以得出1000噸超大飛機所需要的推力為265.6噸。

那麼,配置5臺GE90-115b發動機,左右側機翼下方個懸掛兩臺,另外一臺安裝在尾翼上,剛好可以滿足1000噸超大飛機的推力需求!


熊貓愛飛行


一聲錘響,國產大飛機及發動機精密鍛件出爐!美最擔心事情發生!

對於飛機來說,發動機起著至關重要的作用,就像飛機的心臟一樣,沒有一個好的發動機,那麼這款飛機的機動性就大打折扣!航空發動機是一種高度複雜和精密的熱力機械,作為飛機的心臟,不僅是飛機飛行的動力,也是促進航空事業發展的重要推動力!對於我們來說,像航空發動機這種精密軍工業本身起步就比較晚,再加上西方國家的百般封鎖,即便是當時關係非常好的俄羅斯,也不會向我們提供發動機技術,所以我們只能靠自己,一步一步摸著石頭過河!而最近這幾年,我們的航空發動機技術取得了舉世矚目的成就,但是不得不說,與美俄這也的發動機強國相比,我們還有巨大的差距!

對於大飛機來說,沒有強有力的發動機,就很難生產出了不起的大飛機,而在昨天,中航重機西安航空鍛造產業基地傳來了巨大的好消息,對於我們的大飛機和發動機來說,沒有好的精密鍛件顯然研發不出好的大飛機和發動機!在9月26日,隨著隆隆的一聲錘響,一件大型精密的鍛件產品在全球最大電動螺旋壓力機的鍛壓下,正式在中航重機西安航空鍛造產業基地出爐。此產品的問世,標誌著我們鍛造產品正式進入到精鍛3.0時代。這項技術絕對是了不起的成就,全球能夠鍛造如此之大的精密鍛件的國家屈指可數!

要知道不管是美國還是俄羅斯,其完整的工業體系和強大的國民經濟,無一例外都伴隨著大型鍛壓設備的崛起而形成。全球擁有35000噸級以上模鍛壓機設備的國家,也就是幾個大國!而對於我們來說,發動機和精密軍工業素來都是我們的短板,此番國產大飛機及發動機精密鍛件出爐,也意味著我們的大飛機研發和發動機這樣的精密軍工業再上一個新臺階!該設備具有高精度、高剛性、高能量、大打擊力、抗偏載、速度精準可調可控、多點頂出、高效節能等特點,可實現所有鍛造參數可控、可儲、可重複,特別適合航空、航天難變形的高溫合金、鈦合金、超高強度鋼材料等各類風扇盤、壓氣機盤、渦輪盤、梁、框、起落架等大中型精密模鍛件的生產,可滿足航空、航天等高端鍛件市場對工藝過程致性的嚴苛要求,其鍛造能力可以覆蓋80%以上的飛機結構件!

而對於美國來說,聽到這個消息顯然會不開心,美國最擔心的事情終於發生了!一旦說我們具備了大型精密鍛件產品的生產技術,那麼我們研發發動機和大飛機都不再是什麼問題!對於美國來說,美國的波音如今已經是處於風口浪尖,是我們大飛機打出名聲的關鍵時刻!而發動機技術顯然也會突飛猛進,那麼戰鬥機、運輸機、轟炸機等等軍機的發動機技術將會上一個新臺階,對於美國來說,優勢會大大縮小,這也是美國最為擔心的事情,但是不得不說,與美國相比,我們還有巨大的差距!


武器君


1000噸的大飛機是吧,如果抬槓的說1克以內的推力就能讓這架飛機飛起來。

當然了 這是抬槓——為什麼這樣說呢?

抬起飛機所承受的“升力”其實和推力沒有一毛錢關係。

推力公式:L(升力)=ρVΓ(氣體密度×流速×環量值)

看裡面是不是沒有提到推力F呢?自然沒有!


那麼按照這個公式來看是不是飛機就可以沒有發動機了呢?當然不是。飛機還是需要發動機提供一個推力的。

我們看升力公式裡面有一個V,這個V是氣流相對於機翼的流速。如果靜止的狀態下空氣相對於飛機機翼的流速就是0。當飛機逆風停放的時候,V >0 所以我們可以看到這樣的景象。

注意看這架波音-747。這是一架廢棄的飛機,已經拆除了發動機。當大風吹來的時候,這架飛機機頭直接揚起風過後飛機的機頭低下來。

當然了,如果繼續抬槓的話,可能說這架飛機沒飛起來是吧。那麼繼續看下圖



飛起來了嗎?靜止的飛機逆風停放有可能會直接升空的,升空後飛機逐漸被風吹加速,等到速度等於接近風速的時候會逐漸下落。整個過程不會有發動機的參與。


很像我們放風箏的原理——被風箏線牽著的風箏在空中移動的速度總會小於風速,因此不會下落。如果斷了線(飛行速度接近風速)一定會跌落下來。


那麼發動機是做啥的?

還看飛機升力公式:

推力公式:L(升力)=ρVΓ(氣體密度×流速×環量值)

如果沒風吹飛機,或者吹到機翼上的風很小,那麼就得靠發動機推動飛機前進了。使飛機的機翼在空氣中運動,以達到升力公式中的V提高的目的。

這時,V就帶來了另外一個問題——阻力

阻力公式:

FD為阻力,ρ 是流體的密度,v 是物體對流體的相對速度,CD 是阻力系數,A 是面積

嘿嘿這裡有FD阻力了,發動機是為了產生足夠大小V的前提下克服阻力的。

就這麼簡單。

當然了,這裡就有一個升阻比(L/D)的問題了,升阻比的比值越大,就代表可以用越小的推力獲得更大的升力。這樣飛機的爬升性能就更好。


例如這架環球飛行者:

升阻力比達到了驚人的37。因此只需要極小的動力就可以提供足夠的升力。也只有這樣的設計可以讓環球飛行者用了76小時45分鐘的時間分了41467公里。什麼概念?圍著地球飛了一圈!


所以說推力和最大起飛重量有關嗎? 關係真不大!為啥要給飛機提供更大的推力?主要是為了讓飛機獲得足夠快的速度,記住啊,飛行的阻力和速度的平方成正比,所以更快的速度需要更大的推動力才可以達到。和升空沒一點關係。


軍武數據庫


首先要來個參考樣本,這裡我們選用的是“平流層發射”(Stratolaunch),他是由微軟聯合創始人保羅艾倫與空間探索公司的馬克斯聯合出資建造,用於飛到10000米高空發射火箭和衛星,這樣可以比地面發射節省30%的燃料成本。

平流層發射翼展達到117米,是目前世界上翼展最大的飛機,該機採用雙體飛機設計,兩個機體中間可以掛載230噸重的火箭進行發射。該機空重226噸,該機第一階段最大起飛重量為540噸,但設計的最終起飛重量將可以達到690噸(1500000lb),屆時將超過前蘇聯的安-225的640噸最大起飛重量,成為世界上起飛重量最大的飛機。

之所以選擇平流層發射作為樣本,除了起飛重量潛力大外,更重要是安-225是作為軍用運輸機,為了貨艙尺寸等妥協,氣動佈局上飛行阻力較大。而平流層發射作為商業飛機,對於飛行成本非常重視,氣動佈局更具有經濟性。

平流層發射選用的動力,是6臺普惠公司的PW4000-94型大涵道比渦扇發動機,這款發送機也是波音747-400型客機的發動機,單臺推力為222–276kN,約22.6噸-28.2噸(後者一般作為起飛推力模式),那麼其總推力最大為171.6噸。

假設將平流層發射進行等比例放大的話,取第一階段540噸起飛重量值的話,那麼相對應發動機推力應該為317.7噸。如果取最終的690噸起飛重量的話,對應發動機推力需要248.7噸。值得一提的是平流層發射發動機安全餘量放的很寬,達到40%以應對各種突發情況。

而另一個最大起飛重量640噸的巨無霸安-225,使用6臺D-18T渦扇發動機,單臺最大推力為229.5kN,約合23.4噸,總推力為140.5噸,當年老毛子用這麼點推力來驅動這麼大的飛機,著實了不起。如果以此為參照進行放大的話,那麼相對應最終推力為220.5噸。


士兵FF


先要來個參考樣本,這裡我們選用的是“平流層發射”(Stratolaunch),他是由微軟聯合創始人保羅艾倫與空間探索公司的馬克斯聯合出資建造,用於飛到10000米高空發射火箭和衛星,這樣可以比地面發射節省30%的燃料成本。

平流層發射翼展達到117米,是目前世界上翼展最大的飛機,該機採用雙體飛機設計,兩個機體中間可以掛載230噸重的火箭進行發射。該機空重226噸,該機第一階段最大起飛重量為540噸,但設計的最終起飛重量將可以達到690噸(1500000 lb),屆時將超過前蘇聯的安-225的640噸最大起飛重量,成為世界上起飛重量最大的飛機。



之所以選擇平流層發射作為樣本,除了起飛重量潛力大外,更重要是安-225是作為軍用運輸機,為了貨艙尺寸等妥協,氣動佈局上飛行阻力較大。而平流層發射作為商業飛機,對於飛行成本非常重視,氣動佈局更具有經濟性。


平流層發射選用的動力,是6臺普惠公司的PW4000-94型大涵道比渦扇發動機,這款發送機也是波音747-400型客機的發動機,單臺推力為222–276kN,約22.6噸-28.2噸(後者一般作為起飛推力模式),那麼其總推力最大為171.6噸。


假設將平流層發射進行等比例放大的話,取第一階段540噸起飛重量值的話,那麼相對應發動機推力應該為317.7噸。如果取最終的690噸起飛重量的話,對應發動機推力需要248.7噸。值得一提的是平流層發射發動機安全餘量放的很寬,達到40%以應對各種突發情況。

而另一個最大起飛重量640噸的巨無霸安-225,使用6臺D-18T渦扇發動機,單臺最大推力為229.5kN,約合23.4噸,總推力為140.5噸,當年老毛子用這麼點推力來驅動這麼大的飛機,著實了不起。如果以此為參照進行放大的話,那麼相對應最終推力為220.5噸。


五嶽掩赤城


造1000噸起飛重量的超大飛機對現代科技完全沒問題,發動機也不是問題,GE-90-115的推力可達到56噸,四臺發動機就夠了。

問題是造這麼大的飛機,飛機翼展得多寬?空客380的翼展是84米,國內已經沒幾個機場適合起降了,一但1000噸超大飛機造出來,試問全世界能有幾個機場能起降呢?

所以根本問題還是這種超大飛機✈️的適用性太差!


雲飛揚62119538


差不多50噸推力的發動機,六臺就夠了。類似於造一架俄羅斯現在的圖225。你目前的技術肯定比。俄國人搞的那個好。只是這個飛機造出來沒多大用處。預研費用還非常高。小國家肯定不會買的。所以完全熟一個理論問題。


刀鋒戰士他爺


波音777-300ER裝備GE90-115b發動機單臺最大推力52噸,一千噸的話六臺應該夠了


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