《田师傅爱飞机》
飞机发动机如何帮助飞机起飞?

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大飞哥说
为什么插翅难飞?因为你没有装发动机!
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记得N久之前,田师傅在《一起射一起飞》中提到了飞机飞行的问题 (田师傅去哪儿了?)。我们都知道飞行在大自然中其实是一直非常消耗能量的运动,以至于鸟类经过进化后它们的骨头都是空心的,为的就是减轻自身重量,是自己更适合于飞行,要么就是有着非常宽的翅膀。所以人类在起跑线上就已经输给了鸟。。。



但还好,我们人类的脑容量比鸟大,我们研究并模仿了鸟类的飞行原理,发明了飞机,后来又发明了稳定性和经济性更高的涡轮风扇发动机,因此现代飞机越来越大,越来越重,飞行距离也越来越长。

飞机起飞其实是一件很复杂的事情,涉及到很多科学,这得益于飞机根据空气动力学的设计。 

起飞的原理?

伴随着发动机带来的推力,给于飞机一个很快向
前运动的速度,使空气与飞机产生相对运动,空气流经机翼,由于机翼的流线体设计,造成上下表面产生压力差,从而产生向上的升力,让它与飞机自身重力平衡,并且爬升。

在起飞的时候,飞行员会有一个拉杆的动作,用来控制位于飞机尾部的水平升降舵,增加飞机抬头的姿态,这是飞机能在较短的距离里离开地面原因。

降落的原理?

降落,是减小发动机的推力,使飞机速度减小,从而减小空气流经机翼的速度,从而减小升力,使飞机下降,降落的过程相对复杂,因为你要控制飞机在一个比较缓慢的速度下,一边向前飞行,一边下降,还要避免失速。

还要争取在跑道头接地。期间还要伴随风向风速进行调整,还要放襟翼,减速,增加升力,调整下降的角度。这就是忽忽悠悠飘落下来的......

飞行时的各种作用力图


这个时候,刚才戴着耳机和机组联络的地面机务以及那个拿着灭火瓶的机务已经站在了飞机的一侧。

飞行员在得到管制员“可以滑出”的指令后,要向他们做个手势,示意他们飞机要滑出了。这时,机务人员会对飞机周围做最后的确认,当确认没有影响后,机务人员示意飞行员可以滑出。

新航A380


除了空气动力学还有一个非常重要的部分就是飞机发动机-这里指的是涡轮风扇发动机。现代喷气式客机的发动机被誉为工业制造皇冠上的明珠,其复杂程度远超想象,目前只有美国,英国,法国,俄罗斯可以制造(是的,没有中国)。

涡轮发动机图

发动机剖面结构图



飞机上主要结构都是合金或者铝合金,钢铁应用比例较少,目的就是为了减轻重量和增加飞机结构的韧性。现在新型的客机比如波音B787和空客A350上已经越来越多的应用了复合材料。但是金属部件还是占了很高的比重,要把这样一架金属机器送上天需要有一台动力强劲的发动机。

几款常见飞机的起飞重量是多少?


下面是我们日常接触到最多机型的最大起飞重量(MTOW):max take-off weight
A320-200,77吨
B737-800,79吨
A330-300,230吨
B777-300,299吨 
B747-400,396吨
A380-800,560吨 

他们的所配备的发送机的推力又有多少呢?

我们以A380上的由劳斯莱斯,又称罗尔斯-罗伊斯,圈内简称“罗罗”,生产的Trent遄达900发动机数据为例,见下图。

劳斯莱斯不仅生产航空发动机部门,还有专门的劳斯莱斯汽车部门,不过在2003年时已经被宝马收购了。

罗罗Trent 900发动机图
关于Trent 900的知识有哪些?


1.起飞时,A380 的4 台遄达900发动机提供的推力相当于3500 多辆家用汽车的推力之合。 
  
2.发动机风扇每秒吸进超过1.25 吨空气,而当空气离开发动机后部的喷嘴时,空气被加速到近1,000 英里/小时(1,600 公里/小时)的速度。

3.遄达900发动机性能极为可靠,大修间隔约13,000 个飞行小时,相当于飞行700 万英里,也就是环绕世界飞行250 圈。

4.一个罗尔斯-罗伊斯Trent系列发动机的造价相当于五百辆私家车,但是提供的马力却超过了950辆私家车。看来还是买Trent发动机来的划算。

5.Trent发动机里面的涡轮扇叶在飞机起飞时,每个叶片要承受1000吨的负载,相当于每个叶片上面挂着一辆货运火车。 

6.Trent 900 发动机中的最高温度是太阳表面温度的一半。 燃油在遄达发动机燃烧室的燃烧温度高达2,000 摄氏度。由于在超过1300 摄氏度时,发动机某些部件的金属将开始融化,因此,该发动机采用了精密的冷却系统。

7.Trent 900 发动机的压气机气压比是1:39。这是什么概念呢?如果飞机在地面附近飞行的时候,发动机中压气机后面的压力是9个大气压。你家炖肉的高压锅一般是两个大气压,39大气压相当于海底400米左右的压力。 

8.当A380飞行时,它翅膀下的每台发动机的进气量相当于16万人在同时呼吸。 

9.你如果想从北京去巴黎,乘坐空客A380和开汽车所用的燃油量基本相同。可是A380却快多了。尽管开汽车看起来更具行者风范。

10.Trent 是一条河的名字,其实罗尔斯-罗伊斯公司的发动机系列基本上都是用河流命名,就是用希腊诸神命名——他们可能造发动机很在行,但在起名字方面好像没什么新意。

航空工业是否强大可以代表一个国家的国防能力,并且它还可带动不计其数的相关产业,增加就业。可惜的是这个行业不是吹个牛,做一个项目计划书,圈完钱跑路的行业,否则我们肯定是“航空第一大国”。 



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撰稿:大飞哥 
参考资料:百度百科


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