為什麼現代的客機引擎都被裝在了機翼上而不是尾翼上?

隨風伴影594


現在我們出行的機會越來越多,首選航空出行也成了更多人的選擇,但是我們大家在候機期間有沒有發現現在的客機的發動機清一色的都懸掛在機翼下,原來那種各種形式的懸掛方式好像都沒有了,那發動機為什麼都會首選在機翼下懸掛呢?其他的懸掛方式為什麼被淘汰了呢?



首先我們現在乘坐的客機都是常規氣動佈局,這也是最為成熟可靠的氣動佈局,畢竟相比戰鬥機使用的鴨式氣動佈局等各種特色不一的氣動佈局而言,客機追求的最重要的還是安全性,其次才是經濟性,所以選擇最成熟可靠的常規氣動佈局也是最好的選擇。按照客機發動機佈置位置主要有更為常見的機翼翼下懸掛和比較少見的機尾兩側懸掛以及曾經曇花一現的機尾懸掛三種佈置方式,也就是說不管以上三種發動機懸掛方式,客機都包含有機身、機翼、平尾、垂尾和發動機這四大件。


自噴氣時代到來後,一開始客機的發動機並不像今天一樣裝在機翼下,而是裝在機身尾部兩側位置的,因為客機飛行時機頭會微微上揚以增加更高的升力和降低飛行阻力,也有利於提升客機的飛行速度和增加飛行距離。所以將發動機裝在機身尾部兩側既給機身尾部增加了重量,有利於客機自動將機頭微微上揚,其次噴氣發動機噪音較大,放置在機身尾部兩側也降低了客艙噪音,再一個對於航空公司和機場來說,由於機身距離地面更近,也提高了乘客上下機的便攜性。所以至今這種懸掛方式仍然在公務機等支線客機上流行,也成為了公務機的首選佈置方式。但是這種懸掛方式缺點也不少,首先對於後機身縱向結構來說需要特別加強,所以也就增加了客機的空重,不利於經濟性。其次是發動機距離地面較高,為檢查和維護、更換髮動機帶來了很多不便,再一個發動機供油管路需要貫穿後機身才能到達發動機也增加了飛機發生火災的隱患。




但是這並不是機尾兩側懸掛方式落敗的主要原因,因為伴隨客機大型化發展的趨勢,客機載客量的增加也意味著客機起飛重量的增加,所以客機就需要更多的推力才能保證正常的飛行,但是增加推力不外乎採用數量更多的發動機或者增加單臺發動機推力兩種方式,但是這兩種方式所帶來的缺點就是發動機重量的急劇上升,雖然機身尾部稍微重一點有利於客機飛行,但是太重會引起飛機可能失速的安全性隱患。比如像伊爾62客機就在機身尾部兩側各裝了2臺發動機來滿足起飛推力需求,但是增加了機尾重量,所以伊爾62客機機頭特意加了配重才能保證客機飛行,但是這種折中方式無疑增加了客機的空重。


所以選擇性更好的翼下懸掛方式成為了主流,雖然將發動機置於機翼上面有利於利用發動機噴流增加機翼升力,但是缺點也不少,所以沒能成為主流。之所以能成為主流除了發動機吊掛在翼下可以平衡前後機身重量外優點也不少,首先我們知道客機飛行過程中,因為客機重量大部分都在機身位置,而機翼又是客機升力的主要來源,所以客機在飛行過程中,機翼都會被機身和升力拽的很彎曲,這無疑增加了機翼被折斷的可能性,所以將發動機吊掛在機翼下,也有利於減少機翼彎曲降低機翼受力情況。


再一個因為客機燃油大部分都裝在機翼內和機身與機翼連接的中央翼盒內,翼下吊掛發動機可以讓燃油管路最短,避免燃油管路穿過機身提高了安全性,而且在緊急情況下也可以利用重力供油;其次發動機吊掛在機翼下距離地面較近,也有利於發動機檢查和維護。而且有機翼遮擋發動機傳遞到客艙的噪音也更低。再一個發動機吊掛在機翼下,由於沒有機身等對空氣的干擾,發動機工作環境更好。

雖然現在幹線級別的客機清一色的成了翼下吊掛發動機的氣動佈局,但是這種吊掛方式缺點也不少,首先翼下吊掛因為不能距離機身太近,否則發動機噴流會灼傷機身增加安全隱患,如果將發動機距離機身太遠又會因為單發停車時,機翼兩側的發動機推力不一樣而出現偏航的問題,好在現在客機在適航取證階段會有一個單發延程飛行測試,考驗的就是客機在只有一臺發動機工作的情況下客機是否能夠依然正常飛行;

再一個客機吊掛在機翼下,由於距離地面太近,發動機在地面運轉時容易吸入異物造成發動機損壞(比如這兩年特上新聞頭條的某某某在登機過程中朝發動機扔硬幣被拘留);最後就是後期客機在換裝直徑更大的發動機來提高經濟性或者增大推力時。也會因為起落架長度的限制,發動機下沿距離地面較近,而不得不縮小發動機直徑或者將發動機下部拍扁或者將發動機抬高,比如此前的波音737max客機就因為沒辦法加長起落架長度,在拍扁發動機下沿的情況下不得不將發動機位置抬高,所以增加了機翼失速的可能性,這無疑降低了客機的安全性和燃油經濟性。


最後來說說曾經曇花一現的機尾懸掛方式,採用這種懸掛方式的客機很少,代表機型就是英國三叉戟這種純尾置客機和美國麥道的DC-10客機以及洛克希德的L1011這三種代表機型,因為當時客機開始朝著載客量更高發展的趨勢影響下,如果給客機裝2臺發動機會因為發動機推力較小而達不到設計需求,裝4臺發動機又會出現推力過大和經濟性不高的問題,所以為了發展大型客機這三架客機都採用了三發佈局,這樣可以在經濟性和需求化之間找到平衡。但是三發動力如果裝在機翼兩側或者機身尾部兩側肯定會出現左右推進不均衡的問題,所以這三款客機都將第三臺發動機佈置在垂尾根部,由於第三臺發動機位於客機機身中軸線上,所以既滿足了三發客機裝機需求也解決了偏航的問題。但是這種將第三臺發動機佈置在垂尾下或者機身尾根部的方式既增加了檢查維護的複雜性,也限制了發動機的選擇,而且和第一種佈置方式一樣增加了機身尾部的重量,所以這種佈置方式也就迅速被淘汰。



總結一下之所以現在很多幹線客機普遍選擇將發動機吊掛在機翼下也是客機發展過程中的必然結果,雖然這種吊掛在效率上不如機身尾部吊掛,但是綜合來說卻是最好的選擇,所以我們現在看到的和未來一段時間內都會是這種吊掛方式。


魑魅涅磐


無固定形式。只要安全係數高。不要像美國產的波音牌空中自殺飛行器,即可。


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