为了避免小鸟撞飞机后的破坏,发动机罩了铁布衫
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技术上都有哪些措施来避免鸟击对飞机产生的破坏?
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。
根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发失效的情况下,使用一台发动机安全着陆的能力,也就是说即便单台发动机被小鸟搞停机,对飞行员来说“那都不是事儿”。如果两台发动机同时“中奖”,飞行员只能指望‘萨伦伯格’附体了。2009 年的今天:哈德逊河上演飞机迫降奇迹
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。
怎么保护飞机的主体结构不被发动机破坏呢,首先要知道发动机的大杀器是什么?它就是发动机内部高速旋转的风扇叶片,它们就像一把把锋利的尖刀,在飞行过程中,如果风扇叶片在外力冲击下由根部断裂,断片就会在巨大离心力的作用下甩出,一旦飞出发动机,飞机和里面乘客都是“肉”啊!
为了抵御“尖刀”,发动机设计师得造出“铁布衫”才行,这个铁布衫的学名是风扇包容环,见上图绿色部分。
早期发动机的包容环均采用不锈钢做成带有多条加强肋条的机匣,不仅质量大而且包容能力有限,1980 年代后期发展出了铝制薄壳缠绕几十层 Kevlar 布,再加上环氧树脂组成的包容环,这种包容环韧性极强,而且质量轻。【1】(不知道有没有 21 世纪的最新成果,欢迎补充。)
在这个铁布衫的保护下,飞机上的同学们再也不用担心飞出的叶片啦。
说了那么多原理,落实到工程上,还得靠工程师们的试验才行。
1.吸鸟试验
劳斯莱斯发动机碰鸟试验 2Rolls-Royce Trent 900 Bird Ingestion
发动机工程师需要模拟各种情况下,鸟被吸入发动机后的状态,包括用不同重量的鸟冲击发动机叶片的不同位置,来确保小鸟不会对发动机造成损坏。简单来说,就是用高压气体把小鸟当成炮弹一样,射向发动机叶片。听说,为了模拟更加真实,还需要使用活鸟......(都是为了同学们的安全啊!)
2.叶片爆破
一般来说,一只小鸟不会将发动机风扇叶片打断,但是对于航空工程师来说,安全就是跟那最不可能的“万一”较真,他们要保证在极端情况下,飞机仍能安全返航,这就有了发动机中最烧钱的试验——叶片爆破(一台价值数千万的发动机瞬间灰飞烟灭)。
这个试验是将炸药装在风扇叶片上,在发动机正常工作时引爆,在这种情况下,保证发动机内部零件不会损伤外部的飞机结构。
看完这个视频,就知道发动机“铁布衫”的作用了。(上面说的劳斯莱斯就是罗尔斯·罗伊斯公司,用手机版看的朋友看到的是优酷原标题,劳斯莱斯和罗罗现在已经是两个不相干的公司,罗罗除了有航空发动机,还在海上石油和天然气船舶方面有很先进的产品。)
以上这些要求都是民用航空发动机投入使用前的标准试验,军用发动机可以选择性飘过......
【1】引自《现代航空发动机技术与发展》 北航出版社
民用航空发动机是人类工程科技的顶尖之作,为啥我们还要慢慢追,请参见:都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机?
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