飛機“心臟”位置進化史

依蔓

中國自主研制的C919大型客機。翼吊式發(fā)動機吊掛在機翼前下方，不可避免地會對機翼上的氣流產(chǎn)生影響。但實際上如果設計得當，這種影響也可以變?yōu)椤坝欣蓴_”，使機翼與發(fā)動機短艙結合后的總阻力小于機翼和發(fā)動機短艙單獨的阻力之和

“長”在機翼根部

客機發(fā)動機的安裝有翼根式、尾吊式、翼吊式三種方式。

翼根式是20 世紀出現(xiàn)的一種客機發(fā)動機安裝方式，即將發(fā)動機安裝在機翼結構內(nèi)。但這會使機身受到發(fā)動機噴流的影響，發(fā)動機產(chǎn)生的噪聲也令乘客不堪其擾，甚至還會給客艙的艙壁結構造成“聲震疲勞”。再加上不便于維護等因素，翼根式最終被淘汰。

“吊”在機尾兩側

航展上的ARJ21飛 機模型

20世紀50年代，尾吊式出現(xiàn)。相比翼根式，這種將發(fā)動機安裝在機尾兩側的方式優(yōu)點鮮明。首先，發(fā)動機在機翼后邊，發(fā)動機的進氣、噴氣乃至外形設計很少能干擾到流經(jīng)機翼的氣流。其次，發(fā)動機靠近機身中軸線，即使某一側發(fā)動機發(fā)生故障，不對稱推力對飛機產(chǎn)生的影響也相對較小。

尾吊式目前主要應用于中、小型客機，大型客機的尾吊式布局在20世紀90年代逐步退出舞臺，這是由于現(xiàn)代大型客機通常選用大直徑渦輪風扇發(fā)動機。而中、小型客機自身體型小，機體離地面距離短，在機翼下方吊裝大尺寸發(fā)動機的空間不夠。即使勉強安裝，也會導致發(fā)動機進氣口離地面過近，增加發(fā)動機開動時吸入地面異物的可能性。

因為尾吊式布局的發(fā)動機安裝在機身后部，所以飛機的水平尾翼必須提高位置以避開發(fā)動機噴流的影響?；谶@種情況，尾吊式布局的客機多采用T 型尾翼，例如中國自主研發(fā)的支線客機ARJ21。

“掛”在機翼上

翼吊式是目前世界各國大型客機采用的發(fā)動機主流安裝布局，例如中國自主研制的干線客機C919等。這種發(fā)動機安裝布局方式最早出現(xiàn)在20 世紀40 年代的軍用飛機上，后來才沿用到大型噴氣客機上。

這種布局最顯著的優(yōu)勢在于能夠利用發(fā)動機的重量，來抵消飛機機翼與機身連接處的部分彎矩（力矩的一種），起到“卸載”的作用。而且機翼內(nèi)部常常用來放置油箱，把發(fā)動機掛在機翼上可以直接給發(fā)動機加油，這樣既省事又省空間。

另外，把發(fā)動機掛在機翼上，與機身保持一定的距離，發(fā)動機的進氣和噴流都能遠離機體，不會對機體產(chǎn)生高溫炙烤、氣流沖刷或噪聲影響。這些都是尾吊式布局所不具備的優(yōu)勢。

作為飛機的“心臟”，發(fā)動機是影響飛機性能的關鍵因素，它的位置考驗著飛機設計師的能力，選擇哪種安裝布局方式，需要根據(jù)飛機的設計需求來決定。若你有機會坐飛機，在保證安全的前提下，注意觀察它的發(fā)動機在哪里，思考一下其中的原因吧！

（責任編輯 / 陳琛 高琳 美術編輯 / 周游）

C919的翼吊式發(fā)動機。圖中不難看出，飛機停在地面上時，發(fā)動機離地非常近。這樣雖然方便機務人員進行維護和檢修，但也存在啟動后容易吸入地面異物的缺點

C919發(fā)動機離地高度與成人身高對比

殲-20飛機。戰(zhàn)斗機駕駛艙小、機動性強，發(fā)動機通常會整合在機身中

知識拓展戰(zhàn)斗機的“心臟”在哪里？

民航客機和戰(zhàn)斗機的發(fā)動機安裝位置大相徑庭，這是因為兩者在任務需求上存在很大差異。客機追求的是舒適性和經(jīng)濟性，戰(zhàn)斗機則更看重飛機的機動性。以大型民航客機為例，把發(fā)動機吊掛在機翼上，除了便于維護、降低維護成本，還可以通過機翼隔開發(fā)動機噪聲，減少噪聲干擾，提高飛機的舒適性。而像戰(zhàn)斗機那樣把發(fā)動機放在機尾，并整合到機身中，主要目的是減小飛行阻力，提高飛機的氣動性能。