为什么民航喷气引擎进口不是正圆的?

肖鹏38225277


对于民航客机而言,无论是早期使用涡喷发动机,还是现在全面普及涡扇发动机,发动机对于进气道的要求其实就两点要求:

1、进气道尽可能短

空气进入进气道,就会和进气道表面进行摩擦,这种摩擦会降低空气的速度和压强,从而导致降低发动机工作效率。因此,希望发动机进气道越短越好。

2、进气道内壁尽可能光滑

同理,内壁越是光滑,空气与之摩擦而导致的损耗就越低,这样发动机功率受到影响就小。

除此之外,对于进气道进口形状并未特殊要求,由于现在的民航机大多采用机翼下吊挂方式来挂载发动机,因此,这种情况下发动机进气道大多做成了轴对称形状,也就是圆形居多。而在战斗机领域,虽然也是采用了涡扇发动机作为动力装置,但是进气道进口很少有圆形的,更多的是矩形、半圆形等,就是这个道理。

还有一个情况需要考虑,这就是民航飞机的机翼采用的都是下单翼设计,也就是机翼安装在机身下方,这样一来,机翼下又挂载的发动机,发动机距离跑道地面就比较低了,为了确保安全,某些民航客机发动机进气道进口就没有设计成标准圆形,具体原因有下面两点:

第一,在飞机起飞降落过程中,机翼由于是一个柔性体,因此会上下摆动,这样就有可能让发动机外壁触地。

第二、防止离地过近,吸入地面上的砂砾;

第三、配置的发动机属于大涵道涡扇发动机,外部直径的确过大,这样也需要修型。

所以,这就是问题的答案。


OK,关于问题就回答到这里吧。😊

获取更多军事、航空知识,请关注“老鹰航空”。


老鹰航空


其实这个问题更像是针对搭载CFM 56发动机的波音737型客机。在题图中我们能明显看到搭载JT8D发动机的737客机是不是圆了很多?关于这个问题,陈光教授曾在去年的一篇文章中有详细解释,波音在设计初代737时,搭载的JT8D发动机风扇叶尖直径为1.0287米,这比CFM56 3的小很多,如果将后者直接替换,则发动机进口距离地面太近,所以设计师门将发动机改成了椭圆形。

大多数客机的发动机都近乎圆形,只有搭载CFM的波音737家族发动机是椭圆形,这是737客机“娘胎里”的历史遗留问题,一直延续至今。初代波音737搭载的是普惠JT8D型发动机,但由于波音737的产品力问题,在加上DC-9的竞争下,波音737初代的销售状况非常惨淡。在此大背景下,波音为了增加737的载客量和航程,既要对其进行与时俱进的改装,也要考虑到和初代机型的通用性,于是就有了CFM 56-3椭圆形的设计。

图、因为发动机离地高度原因,737搭载的CFM 56发动机不得不做成椭圆形

1980年代,波音和CMFI公司为波音737更换新一代高涵道比发动机进行合作。CFMI为了将发动机匹配737机型,特意将风扇直径从1.7348米降为1.524米,涵道比也从6.0降至5.0。但这也比JT8D大了许多。

图、737 MAX系列搭载的LEAP系列发动机

波音还将发动机向机翼前移,发动机进口处比JT8D延伸了1.93米,这样可以让发动机最低点和地面保持0.457米高度。但是即便如此,发动机进气道进口仍不能做成圆形,而只能将下半部分改成椭圆形,这也能让进口处下缘和地面保持0.711米的距离。换装发动机的波音737也不辱使命,成为窄体客机中炙手可热的产品。


航空之家


航空发动机专业的同学来回答一下这个问题。

从道理上说,航空燃气涡轮发动机的进口最好是圆形的,这是为什么呢?

因为航空燃气涡轮发动机是依靠转动的转子来实现给气体的加压、接受气体对转子的做功的,所以为了保证转子转动的平衡,叶片都是在转子上均匀分布的【如下图所示】。

如果叶片是均匀的,那么吸入的气体最好也是均匀的,这样叶片可以均匀地跟气体发生关系,更加有利于发动机的工作效率。如下图所示,就是与均匀进入发动机内部气流发生均匀的作用的航空发动机离心压气机。

如果进气不均匀了,也就是到达发动机叶片上的气流不是全一样的,这就是发生了所谓的“进气畸变”,这个时候对于发动机来说就是一件不好的事情。如下图所示,可以看到流向发动机的气流不再是均匀的,而是上面速度高、下面速度低。

往轻了说,会影响发动机压气机正常工作,往重了说,容易引起发动机的故障。如下图所示,就是发生进气畸变时候的发动机风扇叶片,可以看到其中的气流很紊乱。

所以说,为了让进气气流保持均匀,航空发动机的入口最好是圆形的。

但是,这只是理想的情况,有些时候不得不把发动机的入口做成非圆形的,比如说战斗机为了保持较好的气动外形或者隐身性能,所以必须要把发动机收入机舱内部,还需要把发动机进气口的形状做成跟飞机外形匹配的形状【比如说下图就是战斗机上矩形进气道】:

再比如说民用飞机,发动机直径很大,但是偏偏飞机比较低矮,所以为了防止发动机蹭到地面,所以要把发动机的外边缘做平一点儿——就是下面这张图里面的样子。

但是,因为提前就知道要设计成这个形状,所以工程师都是会做大量的仿真和试验,来保证非圆形的进气道带来的进气畸变不会造成发动机的故障,带来的性能损失也在允许的范围之内,所以自然就可以用了。

这样解释你明白为什么了吗?


SilentTurbine


那是因为737是小短腿,早年型号小涵道比发动机是正圆的,换装大涵道比发动机后距离不够没办法才做成这样。其他飞机都是正圆的,不过不过!我国的C919也是椭圆,是在无法理解21世纪的设计的飞机会设计成这样,非正圆的弊端很多


大大大猫叔


大部分应该还是圆的,有些是下部扁平。比如737的,设计成这样是因为机身总高不高,为了加大发动机下边缘离地距离而设计成平的,离地尽量远避免吸入沙石。


真石漆喷涂机李长行


主要原因是民航飞机采用下单翼,距离地面比较近。下部扁平有利于停放和滑跑安全。

让发动机和地面保持一定的适当的距离是有好处的。


天明遥遥山海关


万事不能太圆满,留点悬念给头条跑流量


分享到:


相關文章: