【简介:】自从波音 707 采用翼下吊挂发动机布局以后,翼下吊挂发动机成为大型喷气式客机的主要形式。飞机靠机翼产生向上的升力,但飞机的重量大部分集中在机身,所以向下的重力集中在机身
自从波音 707 采用翼下吊挂发动机布局以后,翼下吊挂发动机成为大型喷气式客机的主要形式。飞机靠机翼产生向上的升力,但飞机的重量大部分集中在机身,所以向下的重力集中在机身。这样,在机翼和机身的连接,升力和重力形成强烈的扭力,翼根成为结构上最吃重的地方,需要特别加强。翼下吊挂沉重的发动机可以把一部分重量分散到机翼上去,这样翼根的扭力就部分地被平衡掉了,对翼根结构的加强可以减少,重量就较轻,这就是所谓的翼下发动机的“卸载”作用。机翼内的大型油箱也有类似的作用。翼下发动机的吊挂点越靠外,卸载作用越明显;但发动机越靠外,一旦一侧发动机故障的话,不平衡推力也就越明显。所以卸载和飞行安全之间要平衡考虑,只有在确保飞行安全的情况下,才能考虑充分卸载的问题。另一个问题是发动机吊舱的设计。发动机吊舱的前缘需要领先于机翼前缘,以保证发动机在干净的气流场中,不和机翼发生不利的交互作用。发动机的吊架造成迎风阻力,所以不宜太长,但这还不是最大的问题。客机基本上采用下单翼,这样翼下的起落架长度可以缩短。但吊挂的发动机不能离地过近,否则容易吸入地面杂物,损坏发动机,造成危险。但发动机和机翼前缘没有足够高度差的话,发动机会对机翼前缘造成遮挡,极大地影响升力,需要增大翼展和翼面积,这增加了重量和阻力。发动机吊舱的设计是和机翼的上反、起落架一并综合考虑后,才能决定的,对飞行阻力。翼下吊挂发动机布局的最大优点是对机翼的卸载作用,当然,在空间容许的情况下,翼下发动机舱可以比较容易地在不同发动机之间更换,为飞机不断利用最新科技成果创造了条件。这对大型飞机尤其重要。这容许航空公司在不同的发动机公司之间选择,也使同一基本型号的飞机加长或缩短时可以和最合适的发动机相匹配。对于客机来说,翼下吊挂发动机的另一个优点是噪音较低,因为发动机远离机身,又有机翼遮挡。翼下吊挂发动机的离地高度较低,维修也比较容易。翼下吊挂发动机的增减也比较灵活,翼下双发、四发、六发、八发甚至更多,都能够容易地做到。除了少数例外。
机尾发动机有一个独特的优势,可以做成三发。三发中的两发一般在机尾两侧,剩下的一个发动机既可以安排在机尾机身内,有垂尾根部的 S 形进气道供气;或者安排在垂尾翼根,向垂尾上的翼根发动机一样。这两种做法各有各的好处。机身内空间较大,发动机的重量不增加垂尾的负担,垂尾设计相对简单,但进气道占用体积大,进气损失也大。垂尾翼根发动机的特点正好相反。
中小型飞机的重量小,机翼卸载的要求不高,机尾发动机布局可以简化和优化机翼设计,并容许起落架长度最短,用飞机自带的小阶梯就可以方便地上下飞机,所以一般采用机尾发动机布局。大型飞机的重量大,机翼卸载具有明显的好处,一般采用翼下发动机布局。