陳良昱
航空發動機如果吸入外物,就很容被打傷葉片、造成發動機的故障,所以有人就想了,是不是在發動機前面加上一個罩子,就可以防止外物被打傷了?這個想法既對也不對。
對於大部分固定翼飛機而言,都有發動機防外物打傷的設計,比如說民用飛機發動機前面的那個椎體,實際上這個椎體的形狀是經過設計的,儘量把裝上來的東西給彈到撞不到葉片的位置;再比如說現在的葉片設計,都是採用寬弦葉片設計,也就是說葉片很厚,而且還會在葉片前側包裹上鈦合金的材料,這樣就可以最大可能防止外來物體打傷葉片。
而且在上述措施的保障之下,一般來說,小的物體、速度慢的物體撞到航空發動機葉片式不會引發故障的,這一點,每一種航空發動機都需要進行所謂的“外物打傷實驗”來保證航空發動機的安全。下面這個動圖就是進行外物打傷實驗的慢鏡頭。
所以說,一般的外物打擊對於發動機的運行是沒有致命的影響的。這個時候如果安裝一個罩子,那麼對於發動機效率是有很大影響的,尤其是對於速度較高的飛機,發動機裝上罩子之後非常費油,得不償失。
那麼那些質量大、速度快的物體怎麼辦呢?這些物體發動機就招架不了了呀。這樣說固然對,但是反過來想一想,這些質量大、速度快的物體,就是裝上了罩子,那一層薄薄的罩子也擋不住——所以裝了也白裝,還不如不裝。
簡單說,東西小了,發動機自己扛得住;東西大到發動機扛不住的,罩子也扛不住,再加上罩子本身還會大大降低發動機的效率,那就不如不裝。
不過,對於那些飛行速度很慢的飛機,比如說直升機,他們基本上就不存在罩子影響發動機效率的問題了。而且剛剛雖然說了,有些外物打傷發動機扛得住,但是這也只是說那些發動機被擊中之後不會當場爆炸而已,損傷該有還是有,該修還是要修,也是要花不少錢的,所以如果不影響效率,那裝了罩子比不裝好。下面這幅圖就是我找到的一張直升機發動機前面的罩子,可以防止發動機吸進異物、打傷葉片。
不知道解釋清楚了沒有呢?
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實際上許多人都認為發動機前面加個罩子就可以解決發動機被鳥撞的問題了,其實飛機撞鳥不是這麼簡單。飛機是按照一定速度在大氣層內飛行的航空器,為了獲得升力,飛機必須保持一定的速度,這樣整個飛機就有了動量。
在空中飛行的小鳥實際上非常無辜,原本屬於鳥類的天空卻被人類的飛行器所佔領,而且速度遠在鳥類之上。當鳥類撞上飛機時,撞擊產生的能量是巨大的,不是因為鳥類飛的快,而是飛機以近乎炮彈的速度去撞了小鳥。從這看鳥類與飛機相撞就等於被一枚炮彈擊中,只是炮彈的速度和質量稍微小了一點而已。
如果在發動機前面裝個網,在相對速度非常大的情況下可以被輕鬆擊穿,這樣這個網就失去意義了,而實際上許多戰鬥機本身在起降階段會有一個網在進氣道內啟用,不過也僅僅是為了仿製其他一些跑道上的雜物而已。
從動能的角度看在發動機前加個網是還是無法避免鳥類撞擊損壞發動機的事情。實際上不僅僅發動機會被鳥擊,而且機身被鳥撞的更多。
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的確可以在進氣口前加個網罩,事實上也有噴氣式戰鬥機這麼做了。如蘇-27戰鬥機的進氣口內就有一張鈦合金製造的可動濾網,在起降時打開遮住進氣口,防止發動機吞入異物,在爬升到較高高度後濾網會向下放平,減小進氣阻力。
再比如雅克-25截擊機的發動機吊艙進氣口內安裝了一個固定式錐形過濾網罩,開起到相同的作用。
但是這些網罩能防的異物並不包括飛鳥,因為鳥擊時的動能過大,並不是薄薄的網罩所能抵禦的。根據動能定理,如果一架飛機在起降中與一隻0.5千克的飛鳥相撞,假設此時飛機的速度是277公里/小時,那麼撞擊在極短時間作用在機身上的動能是1500焦耳,如果飛機的速度是461公里/小時,那麼撞擊動能就增加到4000焦耳。如此強大的動能作用在過濾網罩上只會是直接被穿透,然後飛鳥直擊發動機風扇,造成災難性後果。如果要想網罩不被穿透,恐怕只能動用裝甲車上用於防護RPG的格柵裝甲了,這對於飛機來說要增加多少重量和阻力啊。
對於抗鳥擊來說,這種被動防護手段並不能取得很好的效果,只有科學驅鳥才是正途。
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有人曾估計,全世界每年因為鳥類撞飛機的損失超過100億美元,而每500次此類事件中,小鳥被吸入飛機發動機,導致事故的約有
100次。很多人就想問了,為什麼不直接在發動機前面加個罩子呢?是因為難度太大嗎?一般來說,飛機發動機全速運轉時, 吸力巨大 ,比如波音747客機 ,它的發動機進氣量就有320千克/秒。還有的客機進氣量甚至高達1.42噸/秒, 進氣速度有100~120米/秒。鳥類稍微接近飛機發動機 ,就會被吸進去 。
再加上發動機葉片正處於高速旋轉中,鳥類撞擊發動機 ,就相當於一輛高速行駛的小車撞向圍牆的能量 。不僅鳥會粉身碎骨 ,飛機也將因此損壞, 輕則整機迫降 ,重則機毀人亡 。那什麼不直接在發動機前加個罩子呢?
實際上 ,設計師也不是沒想過這個問題 。但是考慮到 ,飛機發動機的氣流實在太大,如果罩子上的孔太稀疏, 鳥依然會被吸入 。如果孔太密集, 又會阻礙氣流, 影響發動機的推力及性能,實施起來並不容易 。
而且 ,發動機運轉時, 能幾米外的人都吸進去,普通材料做成的罩子無法抵擋 ,要是被捲入 ,將造成更大的損壞。
所以 ,在發動機前面加罩子 ,依然設計師面臨的難題。其實 ,不止是發動機, 鳥類撞上飛機哪裡都同樣危險。雖然飛機是個龐然大物, 但也怕鳥啊! 聽說鳥怕噪聲!有人就提出了, 把飛機發出的噪音轉化為聲波 。將鳥嚇跑的方法 ,大家覺得怎麼樣?
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第一,一旦裝上罩子,對空氣的阻力太大,嚴重影響發動機的推力及性能。
現在民航機的發動機推力主要就是靠推動大量空氣,產生反向作用力,來推動飛機向前。一旦裝上罩子,太稀疏不能很好的防鳥,太密集肯定影響推力。
第二:發動機全功率運轉時吸力很大,可以把前方几米外的人都可以吸進去。再簡單點說,能產生多大推力,那麼吸力也比它小不了太多。一臺發動機幾噸到幾十噸的推力,那麼要多結實的罩子才能頂住這麼大吸?萬一失效,會不會對發動機更危險?
第三:發動機其實是比較結實的,葉片也是,很少有鳥類能把發動機葉片打壞到不能運轉。畢竟一個葉片也是幾萬到幾十萬,鋒利的前緣不但切空氣厲害,切肉一樣行。普通鳥類打上去就是粉身碎骨。概率很低的事件,裝一個罩子值不值得?
第四:其實不止是發動機,鳥類打在其他地方一樣危險。糊在駕駛艙玻璃上就會讓機長沒有視線。如果要裝保護罩,那麼其實要保護的地方很多。發動機高速運轉,幾千轉每分鐘,又是合金材質,其實反而沒有保護的必要。
第五:與其保護飛機減少撞擊損失,不如想辦法減少鳥類撞擊。現在機場採取的防鳥措施很多,飛機也有類似的設計。
所以,綜上所述,其實發動機裝保護罩防鳥是不可行,也沒有必要的。
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不是難度有多大的問題,而是根本不可以。
發動機的原理簡單來講就是氣體從進氣道進入,經過壓氣機,然後在經過燃料點燃,獲得高溫高壓氣體,排出後,戰機獲得反方向推力。
所以我們可以用動量定理來對發動機的推力和耗油率進行簡單的推導,判斷其與飛行高度,速度和發動機轉速的關係。
所以說,在發動機面前加個罩罩,如果是漏網的那麼強度就是個問題。
如果要全擋住,那麼,發動機如何進氣呢?
這真是一個稀奇古怪的問題,事實上,飛機撞鳥是小概率事件,要不然,每年因為航展或演習就要掉多少架飛機呢 ?
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飛機怕鳥不僅是怕進入發動機,而是怕高速碰撞,對於高速碰撞,加罩也不管用,稍微起點作用的是把飛機造型做“滑",使飛鳥難以正碰。所以迎風面積小的機翼被撞概率就低些,
AUTUYT
那麼多搞航空的人居然想不到加個保護罩子,可見你是多麼的聰明,同時也反襯航空業界沒有人才,you can you up
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在發動機前加個罩子,防飛鳥,看似好主意,但做起來難。現代發動機少則產生幾噸的推力,大則數十噸的推力。噴氣發動機靠吸進大量空氣,經燃燒室高溫氣化產生高強度的噴射流,利用反衝力讓飛機飛行。在發動機前安裝罩子,強度不夠,容易被髮動機產生的巨大吸力破壞,危及發動機的安全。其柵欄過疏稀,沒有防鳥作用,過緊密,嚴重影響進氣,還容易產生渦流,影響發動機正常工作。其實航空工程技術人員也做過大量的相關試驗,均以失敗告終,所以放棄了這種作法。
江山64466859
首先,發動機撞鳥幾率非常小。鳥飛行的高度都比較低。但飛機飛得比較高。飛機只有在起飛或降落時會撞鳥。但飛機場附近都有專門的聲納驅鳥裝置。況且一個引擎停機還可以飛行。就算加一個防護罩,也會撞壞。
一旦遇到有候鳥遷徙。肯定要注意航線