为什么现代的客机引擎都被装在了机翼上而不是尾翼上?

现在我们出行的机会越来越多,首选航空出行也成了更多人的选择,但是我们大家在候机期间有没有发现现在的客机的发动机清一色的都悬挂在机翼下,原来那种各种形式的悬挂方式好像都

本文最后更新时间:  2023-05-07 11:23:26

现在我们出行的机会越来越多,首选航空出行也成了更多人的选择,但是我们大家在候机期间有没有发现现在的客机的发动机清一色的都悬挂在机翼下,原来那种各种形式的悬挂方式好像都没有了,那发动机为什么都会首选在机翼下悬挂呢?其他的悬挂方式为什么被淘汰了呢?首先我们现在乘坐的客机都是常规气动布局,这也是最为成熟可靠的气动布局,毕竟相比战斗机使用的鸭式气动布局等各种特色不一的气动布局而言,客机追求的最重要的还是安全性,其次才是经济性,所以选择最成熟可靠的常规气动布局也是最好的选择。按照客机发动机布置位置主要有更为常见的机翼翼下悬挂和比较少见的机尾两侧悬挂以及曾经昙花一现的机尾悬挂三种布置方式,也就是说不管以上三种发动机悬挂方式,客机都包含有机身、机翼、平尾、垂尾和发动机这四大件。自喷气时代到来后,一开始客机的发动机并不像今天一样装在机翼下,而是装在机身尾部两侧位置的,因为客机飞行时机头会微微上扬以增加更高的升力和降低飞行阻力,也有利于提升客机的飞行速度和增加飞行距离。所以将发动机装在机身尾部两侧既给机身尾部增加了重量,有利于客机自动将机头微微上扬,其次喷气发动机噪音较大,放置在机身尾部两侧也降低了客舱噪音,再一个对于航空公司和机场来说,由于机身距离地面更近,也提高了乘客上下机的便携性。所以至今这种悬挂方式仍然在公务机等支线客机上流行,也成为了公务机的首选布置方式。但是这种悬挂方式缺点也不少,首先对于后机身纵向结构来说需要特别加强,所以也就增加了客机的空重,不利于经济性。其次是发动机距离地面较高,为检查和维护、更换发动机带来了很多不便,再一个发动机供油管路需要贯穿后机身才能到达发动机也增加了飞机发生火灾的隐患。但是这并不是机尾两侧悬挂方式落败的主要原因,因为伴随客机大型化发展的趋势,客机载客量的增加也意味着客机起飞重量的增加,所以客机就需要更多的推力才能保证正常的飞行,但是增加推力不外乎采用数量更多的发动机或者增加单台发动机推力两种方式,但是这两种方式所带来的缺点就是发动机重量的急剧上升,虽然机身尾部稍微重一点有利于客机飞行,但是太重会引起飞机可能失速的安全性隐患。比如像伊尔62客机就在机身尾部两侧各装了2台发动机来满足起飞推力需求,但是增加了机尾重量,所以伊尔62客机机头特意加了配重才能保证客机飞行,但是这种折中方式无疑增加了客机的空重。所以选择性更好的翼下悬挂方式成为了主流,虽然将发动机置于机翼上面有利于利用发动机喷流增加机翼升力,但是缺点也不少,所以没能成为主流。之所以能成为主流除了发动机吊挂在翼下可以平衡前后机身重量外优点也不少,首先我们知道客机飞行过程中,因为客机重量大部分都在机身位置,而机翼又是客机升力的主要来源,所以客机在飞行过程中,机翼都会被机身和升力拽的很弯曲,这无疑增加了机翼被折断的可能性,所以将发动机吊挂在机翼下,也有利于减少机翼弯曲降低机翼受力情况。再一个因为客机燃油大部分都装在机翼内和机身与机翼连接的中央翼盒内,翼下吊挂发动机可以让燃油管路最短,避免燃油管路穿过机身提高了安全性,而且在紧急情况下也可以利用重力供油;其次发动机吊挂在机翼下距离地面较近,也有利于发动机检查和维护。而且有机翼遮挡发动机传递到客舱的噪音也更低。再一个发动机吊挂在机翼下,由于没有机身等对空气的干扰,发动机工作环境更好。虽然现在干线级别的客机清一色的成了翼下吊挂发动机的气动布局,但是这种吊挂方式缺点也不少,首先翼下吊挂因为不能距离机身太近,否则发动机喷流会灼伤机身增加安全隐患,如果将发动机距离机身太远又会因为单发停车时,机翼两侧的发动机推力不一样而出现偏航的问题,好在现在客机在适航取证阶段会有一个单发延程飞行测试,考验的就是客机在只有一台发动机工作的情况下客机是否能够依然正常飞行;再一个客机吊挂在机翼下,由于距离地面太近,发动机在地面运转时容易吸入异物造成发动机损坏(比如这两年特上新闻头条的某某某在登机过程中朝发动机扔硬币被拘留);最后就是后期客机在换装直径更大的发动机来提高经济性或者增大推力时。也会因为起落架长度的限制,发动机下沿距离地面较近,而不得不缩小发动机直径或者将发动机下部拍扁或者将发动机抬高,比如此前的波音737max客机就因为没办法加长起落架长度,在拍扁发动机下沿的情况下不得不将发动机位置抬高,所以增加了机翼失速的可能性,这无疑降低了客机的安全性和燃油经济性。最后来说说曾经昙花一现的机尾悬挂方式,采用这种悬挂方式的客机很少,代表机型就是英国三叉戟这种纯尾置客机和美国麦道的DC-10客机以及洛克希德的L1011这三种代表机型,因为当时客机开始朝着载客量更高发展的趋势影响下,如果给客机装2台发动机会因为发动机推力较小而达不到设计需求,装4台发动机又会出现推力过大和经济性不高的问题,所以为了发展大型客机这三架客机都采用了三发布局,这样可以在经济性和需求化之间找到平衡。但是三发动力如果装在机翼两侧或者机身尾部两侧肯定会出现左右推进不均衡的问题,所以这三款客机都将第三台发动机布置在垂尾根部,由于第三台发动机位于客机机身中轴线上,所以既满足了三发客机装机需求也解决了偏航的问题。但是这种将第三台发动机布置在垂尾下或者机身尾根部的方式既增加了检查维护的复杂性,也限制了发动机的选择,而且和第一种布置方式一样增加了机身尾部的重量,所以这种布置方式也就迅速被淘汰。总结一下之所以现在很多干线客机普遍选择将发动机吊挂在机翼下也是客机发展过程中的必然结果,虽然这种吊挂在效率上不如机身尾部吊挂,但是综合来说却是最好的选择,所以我们现在看到的和未来一段时间内都会是这种吊挂方式。

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