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为什么有的客机有四个发动机?

作者:Anita 发布时间: 2022-06-17 14:15:34

简介:】两方面的原因:1,单个发动机的推力太低,不足以推动比较大的飞机;2,单个发动机的安全性不高,所以需要较多的发动机来保证飞行的安全。
早期的民用航空发动机推力都不高,比如说如上图

两方面的原因:1,单个发动机的推力太低,不足以推动比较大的飞机;2,单个发动机的安全性不高,所以需要较多的发动机来保证飞行的安全。

早期的民用航空发动机推力都不高,比如说如上图所示的最经典的航空发动机CFM-56,其推力只有9-10吨左右,为了推动像波音747这样的宽体客机【乘坐人数300-400人】,所以就必须要装上4台发动机,用两台发动机只能够推动小一点的窄体客机【乘坐人数200人左右】。如下图所示,就是宽体客机和窄体客机的差别。

但是,早期大推力的发动机也不是没有,比如说像俄罗斯的D-18T发动机【给安-225提供动力的发动机】,推力也可以达到23吨左右,所以单纯从推力上说,用两台早期发动机驱动宽体客机也不是不可能。

那么为什么早期的宽体客机还是用四台发动机呢?答案就是出于安全性。我们知道,任何发动机都是有可能出问题的。如果是四台发动机,坏了一台之后,其他发动机只要提高30%的推力就可以接着飞,然后再找机场降落。但是如果只有两台发动机的时候,发动机就必须要提高100%的推力才能够保持飞机继续飞行。

要知道,很多宽体客机都是要执行跨洋飞行任务的,茫茫大海之上,一台发动机提高100%的推力根本就撑不下来。所以当时要求所有的跨洋客机必须要是四台发动机。

GE90的出现让两台发动机的宽体客机成为可能。跨时代的飞机发动机GE90的推力可以达到30吨以上,推力最高的型号GE90-115B推力可以达到惊人的50吨【如下图所示】。但是除了推力大之外,更难能可贵的是GE90极高的可靠性可以让这台发动机在最大推力状态还能够飞行超过两个小时,这也就意味着一架双发的飞机在一台发动机失去动力之后还能够正常飞行超过两个小时,即便是在茫茫大海之上也足够找到机场迫降了。

所以对于现代的发动机而言,从推力和安全性两个方面解决了原来发动机的问题,使得很多宽体飞机可以把发动机减到两个。无论是从维护性还是节油上说,都是大大提高了这些客机的盈利能力。

那么为什么我们现在还会看到四台发动机的客机呢?我们之所以现在还会看到一些四发的飞机,一方面是老型号的飞机还没有完全退役,比如说波音747这么一款经典的四台发动机的机型实在是太成熟了,所以至今还在运行之中;另一方面是因为有些飞机实在是太大了,比如说空中客车的A380,居然一架飞机的起飞重量超过了500吨【如下图所示】,恐怕两台GE90也推不动。另外,一些较为成熟的中小型发动机价格低廉【比如说CFM系列的发动机】,所以用四台发动机运营成本也贵不到哪里去。

很简单,当时的飞机动力系统不够“给力”,这不仅是指发动机功率,也包括发动机的安全性,所以为了满足远程跨越大洋飞行要求和客机大型化以降低单座成本的需要,就有了四发客机。比如说四发动机的典型代表“波音-747”,其载客量大、航程远。在更长一段时间内,美国到澳大利亚航线只能用“波音747-400”直飞,伦敦到新加坡的航线也是如此。由波音747这款四发大型客机所代表的客机领域高端市场,在利润和价值方面都是最高的。747系列给波音公司带来的丰厚利润,也是波音在737机型遭到空客A320巨大冲击时,有条件采取低价策略抵抗“中短程、单走廊”客机市场窘境的根本保障。这也为后来,空客公司倾尽全力研制A380客机的主要原因之一。我们前文所述的内容,基本上都是基于民用航空发动机技术还不够“强悍”的基础上的。其实四发动机客机的前景,在航发技术迅速进步的当今时代,早已“暗淡无光”,这也为空客A380客机在商业上遭遇“滑铁卢”,被迫早早的宣布关闭生产线埋下了伏笔。

双发客机与四发客机的命运其实波音和空客的竞争,也在航发领域表现为美国和欧洲的“隐形对抗”。空客在窄体机市场对波音的攻势,美国是不可能视而不见的,再亲密的盟友在“真金白银”面前,也是不堪一击。要知道,美国的波音737系列曾是世界上最成功的机型,截止到2018年底已经累积交付超过10000架,待交付订单约4500架,最终产量可能超过15000架,是不是觉得很多?

如果没有空客公司,波音737系列的最终订单至少还要翻上一番。空客A320的生产时间比波音737要晚20多年,然而由于空客公司的针对性改进策略,A320以时间跨度折算的成功程度甚至超过了波音737。少生产了20年的空客A320系列客机,截止2018年底已经累积交付超过8000架,第二代的A320NEO已经有了超过6500架的订单,根据后期可预计的订单量,整个A320系列的最终订货量大概率会超过波音737。关键问题就来了,当空客公司在中短程、单走廊、双发客机领域依靠A320打的波音节节败退之际,当然又将目光瞄准了更为高端的、以波音747为代表的“远程、双走廊、宽体、四发动机”顶级市场,磨刀霍霍的大力投入空客A380的研制。

美国作为军民两个航空领域里的霸主,自然“卧榻之侧、岂容他人酣睡”,仰赖发动机领域的优势,美国先是“低调”的拓展了ETOPS边界,而空客公司正沉浸在即将利用A380客机在高端市场打败波音,复制A320成功的美梦中,并没有意识到游戏规则很快就将改变。

ETOPS边界扩展导致的“四发客机之死”

ETOPS的意思是指“双发延程飞行标准”,也就是一种保障双发动机客机用于跨洋航线时的安全要求标准,这种标准主要得益于美国航空发动机的技术进步,波音777就是第一种符合ETOPS标准的双发中远程客机,四发动机客机时代将在美国不断拓宽ETOPS边界的条件下,很快失去生路。

比如说一开始,ETOPS 120是指在双发飞机在单发失效时,依靠一个发动机可以继续安全飞行至少120分钟,这就使双发客机的航路选择有了很大空间;紧接着,美国的发动机技术又满足了ETOPS 180标准,单发依赖一个发动机可安全飞行至少180分钟,这种安全标准已经使双发飞机可以飞世界上95%左右的航线了,绝大多数航路的备有机场都很难约束双发客机了;目前美国的双发动机客机水准已经做到ETOPS 370,已经没有航线时双发机不能飞的啦。

在ETOPS 120时代,飞跃北大西洋的美欧航线已经用不着四发客机了;紧接着,亚洲-北美的亚太航线,也用不着四发客机了;再然后美国到澳大利亚航线也淘汰了四发机;在ETOPS 330标准时,双发机就可以执飞南太平洋航线。

结果就是双发的波音-777反手镇压了空客A340,而空客A380甫一出世就被波音-787吊打,四发客机的高油耗量、高后勤成本,已经变得不可接受。

所以这个题目的问题,最根本的原因就是发动机技术,只有掌握了发动机的话语权,一切都不是问题。

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