現代航空噴氣式發動機吸入異物會怎麼樣?

量子聊軍武


輕則虛驚一場,重則機毀人亡!當然還有英雄機長力挽狂瀾的。例如2009年1月15日,全美航空1549號航班的一架空客A320型,剛從紐約市拉瓜迪亞機場起飛不久,就遭遇了加拿大黑雁群鳥擊,這直接導致兩具發動機熄火,噴氣式客機變成了滑翔機,最終在薩利機長的操縱下平安迫降在哈德遜河道中。

鳥擊和暴雨是對飛行中的航空噴氣式發動機帶來很大安全隱患

飛翔在空中的鳥,雖然看著很輕盈,但它卻是不折不扣的“發動機殺手”。例如一隻0.9公斤重的鳥,它以185公里的時速和客機相撞,會產生1.19噸的力,如果速度升至926公里的時速,其撞擊力就會飆升至29.75噸,非常驚人的力道。如果是一隻7.25千克的大鳥撞擊以963公里的時速撞到發動機,其撞擊力就能高達130噸。這也不難理解1549號航班的遭遇了,他們遇上的是雁群,可以說是一陣碰撞的嘈雜後,就變成了安靜的滑翔機——發動機停車了。

與之對應的是航空發動機的強勁動力,波音747的發動機每秒可吸入740千克空氣,而波音777的發動機能吸入1.12噸空氣!如果將一座足球場面積大小、6.1米高的封閉場所,一臺波音757客機的發動機不到兩分鐘就能將其中的空氣抽乾淨。有了這麼強大的吸力,別說鳥了,就連集裝箱貨櫃也能吸進去。

暴雨也會對航空發動機帶來嚴重影響

雖然航空發動機都要通過吞水試驗,但是超量的暴雨也會讓發動機停擺。2002年1月16日印度尼西亞鷹航空公司的一架波音737-300型客機的CFM56型發動機,就吸入了特大暴雨,這直接導致發動機停車,客機迫降在當地一條河流中。


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發動機就是飛機的靈魂。尤其對現代噴氣式飛機而言,沒有動力,就成了“板磚”。


首先,發動機吸入異物,肯定是對發動機本身有損傷的,進而影響飛機的安全。我們經常能聽到鳥類被吸入發動機造成發動機損壞,甚至起火,嚴重的造成悲慘的空難。當然,異物不單單是鳥類,也有諸如石子,螺絲釘,小物件等等。

發動機工作時,其進氣口會吸入大量空氣,這吸力比吸塵器要恐怖得多。比如,空客320的發動機,每秒要吸入312公斤的空氣。因此,當異物吸入發動機,被渦輪葉片或者發動機本體反彈後,又會被空氣再吸進去,如此反覆,不停地反彈,吸入,隨著渦輪葉片的轉動,這些異物會持續加速,碎成小塊進入燃燒室或者被破碎的渦輪葉片甩出,穿透發動機機體。渦輪葉片的損傷或者缺失,將嚴重影響發動機的動平衡,造成發動機震動加劇,溫度升高,最終爆裂。鳥類雖然是軟體,但飛機的速度很快,根據動能定理,鳥類撞上後產生的動能是非常驚人的。例如,0.5千克的鳥與時速960公里的飛機相撞,就能產生21萬多牛的力。其他硬物吸入發動機就像機槍掃射,而鳥類的撞擊則這無異於一枚炮彈直接砸到飛機上。

其次,為了減少異物撞擊或者被吸入發動機造成重大安全事故,在飛機的機體和發動機的設計上,人們採取了一些措施。

1. 最直接的辦法就是增強飛機機體抗撞擊的強度。在機翼和機身的力學結構上做文章,採用能有效分散撞擊力的結構以及能在被撞擊後保持整體穩定的結構;

2. 飛機外部一些傳感器設置備份,如空速管,天線等,也就是在不同位置再安裝一個,當其中一個被異物撞擊而損壞時,另外一個還能正常工作,避免整個系統失效;

3. 發動機葉片結構和外形上做改動。如無凸臺寬弦空心葉片,當異物被吸入發動機時,能有效地將小的異物甩到進氣口外圍,這樣就能避免吸入,反彈,再吸入,再反彈的持續性破壞,最大限度保證發動機的運轉安全。

總體上講,還沒有完全有效的方法徹底避免異物進入發動機,所以,飛行前的安全隔離和檢查是最有效的措施,保證在地面上就消除一切異物進入發動機的風險。而要對付鳥類,則只有地面鳥情監測,驅鳥作業了。


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