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ARJ21民航飞机发动机为什么没装在翅膀上,而是装在尾部?

电脑版   2020-11-26 15:43  

ARJ21民航飞机发动机为什么没装在翅膀上,而是装在尾部?:这个题目的分类放的是“汽车”,今日头条是该重新考虑一下自己的分类算法了。↑ARJ21飞机↑然后就是正

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这个题目的分类放的是“汽车”,今日头条是该重新考虑一下自己的分类算法了。

↑ARJ21飞机↑

然后就是正经回答问题:ARJ20为什么要把发动机装在尾部?1,尾吊式发动机的噪音较小。

其实这个问题是非常重要的。要知道,飞机发动机的噪音对于这种商用客机来说,基本上是致命的,毕竟人们乘坐这种飞机可不是要在旅行的全程戴着隔音耳机。而把发动机放到飞机的尾部可以非常有效地减小传到机舱内部的噪音。

有名的三叉戟客机就是因为发动机装在尾部,所以饱受人们的喜爱,很多领导人都选用三叉戟作为自己的专机。

↑同样采用尾吊式的三叉戟客机↑

2,支线客机矮小所以发动机不方便放在机翼下。

由于商用航空发动机一般来说直径比较大,所以如果发动机放在机翼下,为了保证发动机不会与地面发生碰撞,一定是飞机比较高达才可以。但即便是较为高大的客机,发动机距离地面依然较低,并且由此可能会发生吸入地面上的杂物、气流吸入效率降低等问题。

↑大型飞机的发动机距离地面依然很近↑

对于一些飞机机体比较低矮、还非要把发动机放在机翼下的,那么就只有像波音737一样,改变发动机的形状——但是这样会影响发动机的效率。

↑变形的发动机外形↑

有人说,那就把发动机放到翅膀上面呀。然后刚刚提到的第一个问题又来了:噪音。发动机放在翅膀下面还有机翼挡着、噪音可以小一点儿,如果真的是放在翅膀上面,哪怕是机舱里面的乘客要疯了。

3,安全性更好。

所谓的安全性更好,不是说发动机放在这个位置更加不容易出故障,而是放在这个位置出故障之后不会对机舱的乘客造成过大的伤害。

飞机发动机坏了之后有两个很大的问题:

第一个,是高速旋转零件的爆裂,就是发动机一边爆炸一边往外喷东西,显然发生了这种故障的时候,如果把发动机放在飞机的尾部就不会伤到乘客了。比如说曾经中国的一架图154飞机就发生发动机故障,发动机内的零件一股脑全部喷出来了,但是索性发动机位于飞机尾部,只是把飞机尾部打烂了而没有造成飞机进一步的损伤和人员伤亡;

↑图154发生的发动机故障,图片来自于@航空之家↑

第二个,则是发动机失去动力之后飞机的控制问题。这个也很好理解,发动机坏掉了这个发动机就没有动力了——甚至于不光没有动力,这么大一个疙瘩放在那儿还会造成很大的阻力。所以说这个时候飞机一边有动力、一边没动力还有阻力,显然飞机就要偏向一边——特别是当两台发动机距离比较远的时候,由于力臂较大,对飞机造成的这种力矩作用尤其明显。但是尾吊式的发动机由于距离飞机的中轴线很近,所以就不会有这样的问题了。

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舒适安全---相信土豪们的私人飞机的尾吊发动机选择就没有疑问了!

发动机布局简单的分成两类

根据发动机的位置可将民用客机分成翼吊和尾吊。翼吊的机型发动机在机翼下面,我们常见各干线飞机都是这种机型。比如美国的波音和法国的空客以及俄罗斯的伊尔86等。有些载量更大的飞机,比如空客380双层大客机的每个机翼下有两个发动机。

而一些支线飞机以及各种土豪享受的私人飞机则主要是尾吊机型。比如麦道飞机的一些机型、俄罗斯的图134、图154和各种私人飞机等。

其实还有比较的特殊的发动机安装位置,比如一些水上飞机,总不能让发动机进水吧!

翼吊和尾吊机型的优缺点

翼吊优点:1、发动机位置低易于安装与维修;2、平衡一部分机翼受到的向上力矩,降低机翼结构强度的要求,进而减轻结构重量;3、空机和满载的飞机重心偏移较小;4、起飞重量更大。

尾吊优点:1、原理座舱乘客区噪音小;2、发动机靠近轴线,一个发动机出事故时,飞行员相对好控制飞机;3、机翼设计简单

当然,各种设计都有相应的缺点:

翼吊缺点:1、机翼的设计复杂技术难度高;2、发动机位置低,易吸入尘土砂石;3、乘客区的噪音大;4、发动机故障时,偏航力巨大

尾吊缺点:1、机翼的重量增加;2、因需加强后机身来安装发动机,所以机身重量增加;3、发动机位置高,安装和维修困难;4、有限远离发动机,供油设计复杂。

所以,了解这些信息,支线客机ARJ21发动机采用尾吊的模式就不言而喻了——舒适安全。

不然一个小飞机乘客区本来不大,一边一个发动机那不有点坐拖拉机的感觉么(有点夸张)!看看豪华的私人飞机,一水的尾吊机型!

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发动机在飞机上的安装位置有好多种。不同国家有不同的习惯。

英国最早喜欢安装在机翼根部,如最早的喷气客机彗星。苏联根据图16轰炸机改的客机图-104 。

翼根发动机布局的缺点显而易见,就是发动机噪音太大,直接影响到乘客。英国人喜欢把发动机安装在翼根。很多轰炸机都是机翼根发动机。比如著名的3V轰炸机——勇士、胜利者和火神。

美国是喜欢采用机翼下吊发动机舱的布局。波音的轰炸机就是这种布局。比如B-52、康维尔B-58、道格拉斯B-66。

因为美国波音在喷气式客机领域的巨大成功,加上道格拉斯(后来的麦道),大部分国际航线客机都是美国生产的,所以机翼下吊发动机成为主流。

但是法国在发动机布局上有独特创新。尾吊布局既不是英国霍克西德利的三叉戟,也不是苏联的伊尔62,而是法国前国营东南航空公司Sud Aviation研制的快帆(Caravelle )客机。

尾吊布局的好处首先是远离座舱,噪音小。也不存在平尾必须高置的情况。缺点是发动机数量有限,不能多发,飞机不能太大,发动机也不能太大,否则重心靠后。快帆才90座位。所以如果两台发动机推力不够,第三发动机的安置就成了问题。波音727(下图)、图-154和三叉戟的解决办法是垂尾根部进气。

由于现在发动机技术飞速发展,发动机越来越大,大型飞机采用尾吊布局没有可能了。只有小型公务机还在采用尾吊布局。给座舱良好的视野,较低的噪声。

尾吊布局适合客机采用,但是现在发动机太大了,无法采用,只能采用翼吊布局。ARJ21属于支线客机,体型比较小,可以采用尾吊布局。

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主要有两方面的原因。

发动机装在尾部叫尾吊式,一是尾吊式这种安装方式所带带来的益处。而是当时的研发背景。

首先说第二点,当时AJR21由上海方面研制,我国本来在研制运10的时候就积累的许多的优势,在经过多次的计算和考量后,运10决定采用翼吊式布局,因为这种布局方式总体上比尾吊式好。但是由于各种各样的原因,搞运10的这帮人解散了,所以搞AJR21就得从头开始,而当时上海方面与美国麦道方面有合作,而麦道在尾吊式布局方面有经验,所以我们就完全借鉴了他们的方法。

二是尾吊式的优点。

由于发动机是挂在尾部,没有打断流经机翼的气流,对于飞机的升力有帮助。

其二可以缩短起落架的长度,减轻重量。并且,对中部机身内的噪音很小。

三是不用考虑发动机尾喷气流对机身的影响。

但是这个布局也有致命的缺点,重心难以配平。以前的伊尔62就是为了配平在尾部的发动机在机头装了一个大水箱。

这种布局在现在的大型客机身上见不到了,因为大型客机机身长,如果发动机装在尾部,难配平。

在商务机上但是挺常见,例如日本本田的商务机,因为商务机的机身短,重心好配平,其次商务机的尾部是卫生间和厨房,而中段则是座舱。

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大型客机尾吊发动机的布局,是个落后的设计,九十年代前已经被淘汰了,因为是高尾翼布局,它在起落过程中飞机容易失速,以前只有美国的三星L---1011、麦道-82、麦道90、麦道的DC-9等客机用尾吊发动机的布局形式,经过多年的使用后发现,这种布局形式风险较大,还因为现在飞机为了节能、增大航空公司的利润,选用的是大直径的涡轮风扇发动机,尾部空间也相对窄小,所以现在在大飞机上已经淘汰了。现在只有1–2种小型公务机上还有使用。我们的ARJ21客机基本上是麦道90的复制品,(因为麦道公司曾经在上海生产过几架麦道90飞机)它延续了麦道的尾吊发动机布局,ARJ21是小型支线客机,用一下也可以吧,可能也是为了好通过美国民航局的认证吧,只能这么说。

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从乘客的角度看,飞机发动机装在尾部可以带来更安静舒适的体验,这是有科学依据的。

大家都知道,声音是由物体振动产生的,声波可以在空气、水等介质中传播。ARJ21是我国研发的、具有自主知识产权的喷气支线客机,看到喷气这两个字,就算没坐过飞机,大概也能想象一下发动机的猛烈气流和巨大的噪音吧,具体的数值请参考下图关于空客A321机舱内噪声的一项研究(jcaa.caa-aca.ca/index.php/jcaa/article/view/1854/1601)。

如果觉得空气看不见摸不着不好想象,可以看看船在水上航行时船尾螺旋桨产生的水流和波浪,船航行时噪音也是很明显的,所以潜艇等可以通过声呐来探测船只的方位。

让我们回到飞机上,民航客机买机票的时候可以挑选座位,如果留意一下哪些座位更抢手,就会发现很多人都喜欢往前坐,头等舱等票价昂贵的位置都位于机舱前部。因为发动机后面巨大的噪声,经常坐飞机的人往往会尽量避开机翼附近发动机后面的座位,并且尽量靠机舱中间坐。

如果发动机放在尾部,那么机舱内全部座位都可以享受到更安静的环境。

至于发动机放在尾部的其他原因,有些答案已经讲得很全面了,这里就不赘述了。

最后友情提示一句,长期暴露在噪声环境下有损听力,客机上提供的耳塞虽然降噪效果不是很好,但是也比没有强,此外最好不要长时间戴着耳机在机舱等噪声环境下听音乐或者看电影。

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机翼高度太矮了(图一),大概1.7m左右。发动机如果安装在机翼下,离地太近,容易造成外来物吸入,导致发动机受损。737ng飞机为了防止此情况,发动机进气道下缘趋于平缓(图2)。如果采用图三的架构,机翼位于机背上,可以提高发动机离地高度,但是客舱中靠发动机内侧座椅基本没办法坐人。




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世界上有好几个叫ⅩRJ的飞机,比如ARJ、CRJ、ERJ、MRJ等等,这样的飞机定位就是支线客机。支线客机没有干线客机大,通常从下翼面到地面的距离不足以吊挂发动机,所以只能采用尾吊的布局,和先进落后无关。

波音空客不采用这种布局是因为他们只生产干线飞机,不生产支线飞机。其实B737发动机的下唇口有点瘪,就是为了增大发动机的离地间隙。另外,翼吊的发动机噪声一般比尾吊的发动机小一点,所以大飞机一般不采用尾吊布局。

最后,从专业角度来说,把发动机和油箱放在机翼上,既可以在飞行过程中给机翼卸载,又可以缩短供油线路,一举多得。

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不懂装懂的很多啊,我来给盖棺定论,因为麦道是这么设计的,这种设计并不好,进场速度很高。

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1.客观条件:起落架短,故只能尾部吊装发动机。

2.主观设计:尾部吊装发动机能够最大化避免发动机吸入异物,降低对机场滑行道宽度硬件要求,更利于支线飞机运行。例如:以豪华著称的湾流450、550等也是采用尾部吊装发动机。

3.起落架短,便于在极端情况下使用重力加油,最大化保证飞机运行!

4.起落架短,则可使用登机客梯门,进一步降低对机场硬件需求。

5.至于噪音,尾部吊装发动机的确较翼下吊装更小,但无法对机翼卸载,增加了对机翼强度的要求。对长航线大速度的大型机而言,翼下吊装性价比更高!

6.至于翼上发动机则以牺牲升力为代价,要知道飞机80%的升力都来自机翼上表面。所以商业飞机采用此方法吊装发动机的很少。

7.由于尾部吊装发动机所以直接造成飞机只能选装高平尾。而高平尾受机翼气流的影响大仰角时又会造成高平尾失速,最终形成飞机失速时很难控制或改出,若进入螺旋失速则就更麻烦了。

8.后置发动机一般而言操纵性更好,更适合小机场运行。

9.暂时就想到这些,欢迎大家补充,谢谢~

附:飞机结冰时,发动机图。

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