为什么有的飞机发动机在机翼下方,有的在尾翼上方,各有什么优点
把发动机挂在机翼下方是目前最常见的发动机布局方式,我们把这个称之为“翼下悬挂式”布局,从波音737空客A320到波音747空客380这样的大型干线客机基本用的都是这种布局。
翼下悬挂式最早出现在轰炸机上,后来波音707的出现帮助这种布局方式奠定了主流的地位一直到今天。飞机在飞行时,机翼受到向上的升力,因此在机翼和机身连接的翼根处就会产生向上弯曲的力矩,把发动机挂在机翼下方正好利用发动机自身的重量来抵消这个力矩,减轻了翼根处的载荷,因此平衡翼根处的力矩是翼下悬挂式发动机布局最大的优点。
此外,把发动机挂在机翼下面,使得发动机更靠近地面,便于机务人员对发动机的检查和维修。另外飞机在飞行时,机翼对发动机的噪声形成遮挡屏障作用,减轻了客舱内发动机的噪音。
接下来说说把发动机装在飞机尾部,我们把这种发动机布局方式称之为“尾吊式布局”。尾吊式布局目前基本用在小型的支线客机上,比如波音717、庞巴迪的CRJ系列还有我们中国商飞的ARJ21支线客机。
尾吊式布局的优点有以下几个:
1.由于机翼下方不悬挂发动机,飞机起落架高度可以减小,从而节省结构重量。
2.翼下悬挂发动机影响了机翼的升力系数,尾吊式布局就没有这个问题。
3.由于不受机翼下方空间限制,可以采用大涵道比的发动机。
4.由于两台发动机距离机身较近,一旦单发失效,对飞机偏航的影响远小于翼下吊挂布局。
5.飞机前部客舱噪音小。
但尾吊式布局的缺点也很明显:
1.不如翼下悬挂式布局可以平衡升力在翼根处产生的力矩。
2.为了避让发动机,水平尾翼就要采用高平尾(T型尾翼),而且需要对垂直尾翼的结构进行加强。
3.飞机尾部噪音大。
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小编想说,您看到的机翼在上方的,应该大部分都是军用运输机,机翼在下方的大部分都是民航客机。如下图:
(中国空军运-20军用运输机,昵称“胖妞”)
(国内民航中短途典型客机机型空客A320)
很多网友问,为什么机翼有的在上方,有的在下方呢?
其实这和两种飞机的属性和功能特点有关,民航客机是乘客乘坐的交通工具,在制造上,更关注客舱空间的布置、乘坐舒适性、维修的便捷性等。
下单翼飞机的优点:
1.下单翼有助于屏蔽发动机噪声提高舒适性。
2.下单翼的发动机位置低,便于维修。
3.下单翼的翼梁在地板下,便于安排客舱。
4.下单翼的力学结构简单。
军用运输机,是军队使用的,主要运送各类战车、士兵、军用物资,机场条件相比民航机场较复杂, 军用运输机因为有野战机场起降的要求,发动机离地高度要求较高,同时货舱地板又要低一些,因此采用了上单翼。同时由于起落架只能装在机身上,反而缩短了起落架支杆的长度,有利于在野战机场降落。由于主翼为上单翼,为了防止大迎角下水平尾翼因处于主翼尾流而失效,所以尽量提高水平尾翼的高度,形成了T字型的尾翼布局。
还有的网友发现,有些小型客机的发动机是安装在尾部的,为什么?
(著名的湾流商务机,本次金砖峰会,南非总统祖马的专机就是湾流商务机)
发动机安装在机尾两侧被称作“机尾吊挂发动机布局”,目前主要被小型民用飞机和公务机所采用,主要原因是小型飞机机体较小,机翼下方没有足够的空间安装发动机。
飞机发动机短舱挂在主机翼下方的叫做翼吊式,这种布局是大型客机的常见布局方式。挂在尾部的叫做尾吊式,多见于小型客机和公务机。
翼吊式布局
讲翼吊式主要优缺点前,先分享小故事把,那时候是2002年,我刚去读大学,那时候是第一次坐飞机,从上海飞成都,还记得当时飞机是国航的空客A320。那时候还是比较兴奋,特意选了个靠窗的位置,在飞机起飞没多久就趴着看下面风景。然后,看见客机的机翼在不停的剧烈颤抖!~颤抖!~我靠!~什么情况!人生就这样悲催啊!~当时整个人吓的说不出话了,想叫又不敢叫,拳头紧紧攒着,直到平飞之后,空姐一脸淡定的推着手推车出来送饮料才好点。
实际上,这就是翼吊式的第一个主要作用,减少机翼震动。大型民航客机机翼的展弦比都很大,这样可以提高升力,但是遇到扰动气流的时候,由于力臂也比较长,就会产生较大的扰动力矩,而飞机的机翼具有一定的柔性和弹性,因而就会产生上面的效果。
波音787测试的时候,机翼可以向上弯曲7.8米而在机翼上吊挂发动机舱,就相当于可以在机翼上安几个重量定子,减少机翼颤动幅度。这样可以省下很多机翼为了保持结构强度而增加的结构重量,这是对于经济成本上来说,非常重要。
实际上,战斗机机翼也是如此,还记得航展现场苏-27地面开过来时,两个巨大翅膀不断抖动,然后再轰然的发动机声中拔地而起的震撼场景。而另一个重要作用就是方便地面2500;护,航空发动机是个非常精密的部件,需要不断的定时2500;护,翼吊式发动机,与地面距离低,方便2500;护人员2500;护。
不过这是个双刃剑,也是大部分小型飞机不得不放弃翼吊式布局的主要原因。此外,发动机与地面高度低,也会产生某些老太太扔个硬币许愿什么的。(- -)
第三个主要作用就是减少机舱内的噪音和震动,发动机是飞机飞行过程中的主要噪声源之一,将发动机布置在机翼下方,机翼可以起到一定的遮蔽发动机噪音的作用,减少机舱内噪音,对于提升民航舒适度很是关键。
尾吊式布局
翼吊式布局优点很多,但是对于小型飞机来说,臣妾做不到啊!第一个问题在于腿短,大型客机机翼长度大,机翼适当上翘点,起落架修个大长腿就可以拉开了。但是对于小型飞机来说,就麻烦了,机翼上翘角度太大,不利于气动安全,而且更浪费重量,起落架修太长,不利于收放,而且越长易折,需要更大的强度,不划算。
国产ARJ21支线客机而更重要的原因在于支线飞机的机场条件决定的,大型干线飞机机场条件较好,跑道2500;护好,配套设施到位。但是支线飞机的飞的支线机场就不一定了,翼吊式布局,发动机舱距离地面高低低,发动机工作时产生的地面涡流,就会把跑道上的杂物吸入发动机内,从而造成极大的安全隐患。
具备除雪功能的客机同时,也正是尾吊式飞机,高度低。对于登机车、升降梯车等配套设备需求也少,必要时自己放把梯子就可以上下了。
公务机显然没多少条件申请机场的登机车之类的ARJ21必要时也可以拿把梯子上下中国新型直20直升机会有反潜型号吗
直-20是下一代通用直升机,海陆空军都得用!海军反潜巡逻型,重要!必须有啊!现在公开了,全尺寸模型上舰的图,如下第二张图。直-20反潜型,对于整个海军反潜力量,都是重大提升!具体怎样呢?
目前我军使用舰载直升机,一共就3种。直-9轻型的,直-8/18重型的,卡-28中型的。其实,适合大洋反潜的直升机,还是得中型。一个是性能够用,另一个是普通驱逐舰、护卫舰都能带,适装性好!世界上目前主流,都是中型,尤其是作战起飞重量10吨级的——美国日本是SH-60B、欧洲NH-90。我军目前的这3个型号,还都差点意思。所以,就需要直-20了!下面两个就是美欧主力,确实够现代化。
直-9型,来自法国大量出口的SA-365N海豚直升机。当年引进海豚直升机,是因为一大堆美欧舰载直升机型号,只有这个给生产线,其他都不给技术,甚至连整机压根就不卖。实际上海豚只能特别勉强地满足要求,战斗全重才4吨,承重能力、内部空间太有限!救援型连2副担架都放不下,反潜型吊放声呐和鱼雷,最好别一起携带……
当年直-9上了052型驱逐舰,但是该舰满载排水量才4800吨,却上了2架直-9,充分看出直-9有多小。而且海豚直升机,也并非最先进型号,法国海军在20世纪90年代,自己装备的是黑豹AS565,构架和海豚一样,性能却更好。像英国之类,更看不上海豚,自己有5吨左右的“山猫”。
直-8/18系列,来自法国SA-321系列“超黄蜂”直升机。超黄蜂战斗力很强,吊放声呐、声呐浮标、2发鱼雷,可以一起装载,而且还飞得很稳。但是它太大了,都13吨了!一般只适合两栖登陆舰,或者直升机航母,甲板机库要得太大;要不就放岸上起飞,只用于近海反潜。
至于卡-28,俄国自己是卡-27,这个型号各方面都很均衡,能满足对抗核潜艇需要。就是小毛病有点多。卡-28稍微有点大,战斗全重11吨左右,用了双旋翼、机高大些,需要机库比较高;空重和耗油量也大些,但航速还不如SH-60。所以咱们并没有引进生产线。所以,我人民海军需要一款现代化的、中型巡逻直升机。这就是直-20型。它跟美国SH-60型,外观和结构确实很类似,跟美国、日本、欧洲的10吨级主力,在一个档次上。它能同时能携带吊放声呐、声呐浮标和鱼雷,还能选装俄罗斯进口先进反潜导弹。结构好、航速快、耗油低、内部空间大……反正是什么都好。以后的052D型驱逐舰,以及新护卫舰,都得携带直-20,反潜、巡逻、侦察,样样精通!这个问题从直20刚刚曝光的时候起,就已经成为必然。最新的媒体照片已经明确印证了这种反潜机型的存在。毕竟,直20这种10吨级机型,本就是作为解放军三军通用直升机而生,无论是在陆军用作空中轻骑,还是到海军蹈海踏浪,对直20来说都是游刃有余。
这里不得不提到我军反潜直升机的艰难历程。大家知道,直升机是解放军的短板,多年来,由于对直升机领域关注和投入不够,我国直升机行业技术一直较为薄弱。
上世纪80年代,在与西方国家的特殊“蜜月期“,中国引进了法国“超黄蜂”和“海豚”直升机和相关技术,经技术消化和改进,最终成为直-8、直-9两种机型。应该说,这两种机型的性能在立项之初还算不错,而且都以此为基础研发了反潜型号。
在法国SA565反潜直升机基础上研制的直-9C反潜直升机,装备SKD-41吊放声呐、国产KLC-1型水面搜索雷达、鱼叉着舰系统、悬停压力加油系统,可挂载2枚鱼-7反潜鱼雷,具备功能全、体积小、机动灵活的特点,适合中小舰艇搭载。
但直-9C的最大问题是机型偏小、偏轻,载荷和航程都非常有限,难以搭载较大的拖曳线列声呐和重型反潜武器;而且受限于动力,通常只采用双机协同反潜,一架搜索、一架攻击,因此远程搜潜和攻潜能力受到极大制约。既便如此,直-9C直到2004年才交付海军使用。
由于直-9C难以胜任我国海军主力反潜直升机的任务,从90年代后期开始,海军先后引进了23架俄罗斯卡-28反潜直升机。卡-28采用了共轴对转双旋翼布局,机体非常紧凑,动力非常充裕,装备了吊放声呐、磁异探测器、搜索雷达、声呐浮标,专门的武器舱中可以携载自导鱼雷和深水炸弹,综合性能较为优异。
但该机最大的问题在于机身高达5.4米,大大超出了同类机型,而且2500;护保障复杂,加之俄式电子设备相对落后,因此也越来越难以满足中国海军繁重的反潜需要。
当然,海军也曾研制过直-8反潜直升机,利用其载重能力强、内部空间大的优势,安装了较为完备的搜潜攻潜设备,但这种直升机显然并未装备中国海军,恐怕与其过大过重不无关系。当然,也有消息称:基于新型直18的反潜型号,未来有可能登上航母。这种反潜型直-18采用新一代联合式的反潜作战系统,以综合信息处理系统为核心,包括完备的水面雷达、吊放声呐、声呐浮标等设备,通过数据总线实现统一处理和综合显示,并通过数据链与载舰进行数据交换,提高了对抗先进核潜艇的能力。但这种性能先进的直升机即便性能完备,也只能用于航母和两栖攻击舰一类的大型舰艇上,无法搭载于为数众多的驱护舰只。
从当前面临的国际环境来看,中国崛起必将面对世界强国压制,海军作为2500;护海洋权益和海上生命线的主要力量,在可以预见的将来必然要面临日益严重的空中和水下斗争。近年来,我国海军获得快速发展,054、052、056等一大批舰艇下水服役,但舰载反潜力量薄弱的问题依然存在,甚至更加严峻,毕竟直9难堪大任,数量有限的卡-28不堪重负。面对当前迫切的形势任务,直-20舰载型显然就是化解这个问题的关键所在。
这种10吨级舰载直升机外形尺寸和负载能力都比较适中,不仅方便在各类大中型舰艇起降,还能搭载较为健全的反潜装备。直-20使用1600KW的涡轴-10发动机,具备飞行速度快、续航力高等优势。 既能搭载于驱护舰艇,也能搭载于航母、两栖攻击舰等。
据悉,直-20反潜型配备水面搜索雷达,对水面舰艇的探测距离达200千米以上,能够引导舰艇实施超视距攻击。该机可外挂1-2吨武器,包括直升机载空空导弹、轻型反舰导弹、轻型对陆攻击导弹等,能够对60~200千米的海上或陆上目标进行远程打击。
直-20海军运输型还能在人员物资运输、海上搜救方面发挥重要作用。直-20载运3-4吨物资,或者13名全副武装的突击队员,从而满足舰艇之间、岸舰之间的物资和人员转运需求。可以认为,直-20具有优越的多任务能力和舰机适配性,反潜性能更是远超直-9和卡28,是当前舰载反潜直升机的最佳选择,推动中国海军海上反潜能力的大跃升。
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