现代航空喷气式发动机吸入异物会怎么样?

量子聊军武


轻则虚惊一场,重则机毁人亡!当然还有英雄机长力挽狂澜的。例如2009年1月15日,全美航空1549号航班的一架空客A320型,刚从纽约市拉瓜迪亚机场起飞不久,就遭遇了加拿大黑雁群鸟击,这直接导致两具发动机熄火,喷气式客机变成了滑翔机,最终在萨利机长的操纵下平安迫降在哈德逊河道中。

鸟击和暴雨是对飞行中的航空喷气式发动机带来很大安全隐患

飞翔在空中的鸟,虽然看着很轻盈,但它却是不折不扣的“发动机杀手”。例如一只0.9公斤重的鸟,它以185公里的时速和客机相撞,会产生1.19吨的力,如果速度升至926公里的时速,其撞击力就会飙升至29.75吨,非常惊人的力道。如果是一只7.25千克的大鸟撞击以963公里的时速撞到发动机,其撞击力就能高达130吨。这也不难理解1549号航班的遭遇了,他们遇上的是雁群,可以说是一阵碰撞的嘈杂后,就变成了安静的滑翔机——发动机停车了。

与之对应的是航空发动机的强劲动力,波音747的发动机每秒可吸入740千克空气,而波音777的发动机能吸入1.12吨空气!如果将一座足球场面积大小、6.1米高的封闭场所,一台波音757客机的发动机不到两分钟就能将其中的空气抽干净。有了这么强大的吸力,别说鸟了,就连集装箱货柜也能吸进去。

暴雨也会对航空发动机带来严重影响

虽然航空发动机都要通过吞水试验,但是超量的暴雨也会让发动机停摆。2002年1月16日印度尼西亚鹰航空公司的一架波音737-300型客机的CFM56型发动机,就吸入了特大暴雨,这直接导致发动机停车,客机迫降在当地一条河流中。


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发动机就是飞机的灵魂。尤其对现代喷气式飞机而言,没有动力,就成了“板砖”。


首先,发动机吸入异物,肯定是对发动机本身有损伤的,进而影响飞机的安全。我们经常能听到鸟类被吸入发动机造成发动机损坏,甚至起火,严重的造成悲惨的空难。当然,异物不单单是鸟类,也有诸如石子,螺丝钉,小物件等等。

发动机工作时,其进气口会吸入大量空气,这吸力比吸尘器要恐怖得多。比如,空客320的发动机,每秒要吸入312公斤的空气。因此,当异物吸入发动机,被涡轮叶片或者发动机本体反弹后,又会被空气再吸进去,如此反复,不停地反弹,吸入,随着涡轮叶片的转动,这些异物会持续加速,碎成小块进入燃烧室或者被破碎的涡轮叶片甩出,穿透发动机机体。涡轮叶片的损伤或者缺失,将严重影响发动机的动平衡,造成发动机震动加剧,温度升高,最终爆裂。鸟类虽然是软体,但飞机的速度很快,根据动能定理,鸟类撞上后产生的动能是非常惊人的。例如,0.5千克的鸟与时速960公里的飞机相撞,就能产生21万多牛的力。其他硬物吸入发动机就像机枪扫射,而鸟类的撞击则这无异于一枚炮弹直接砸到飞机上。

其次,为了减少异物撞击或者被吸入发动机造成重大安全事故,在飞机的机体和发动机的设计上,人们采取了一些措施。

1. 最直接的办法就是增强飞机机体抗撞击的强度。在机翼和机身的力学结构上做文章,采用能有效分散撞击力的结构以及能在被撞击后保持整体稳定的结构;

2. 飞机外部一些传感器设置备份,如空速管,天线等,也就是在不同位置再安装一个,当其中一个被异物撞击而损坏时,另外一个还能正常工作,避免整个系统失效;

3. 发动机叶片结构和外形上做改动。如无凸台宽弦空心叶片,当异物被吸入发动机时,能有效地将小的异物甩到进气口外围,这样就能避免吸入,反弹,再吸入,再反弹的持续性破坏,最大限度保证发动机的运转安全。

总体上讲,还没有完全有效的方法彻底避免异物进入发动机,所以,飞行前的安全隔离和检查是最有效的措施,保证在地面上就消除一切异物进入发动机的风险。而要对付鸟类,则只有地面鸟情监测,驱鸟作业了。


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