經常乘坐飛機的朋友應該知道,飛機通常将發動機安裝在機翼的下方。然而懂航空技術的朋友都知道,像戰鬥機那樣把發動機安裝在機身内部的構型擁有更好的飛行能力。那麼民航客機為什麼不把發動機裝在機身内部呢?
這裡主要有三個原因。第一是民航飛機的飛行速度比較低,第二是将發動機安裝在機翼下方有助于維修和檢測,第三是将發動機安裝在機身内部,會對乘坐的舒适性有很大的影響。
戰鬥機的飛行速度非常快,一般來說普通的戰鬥機在不打開加力的時候就擁有接近音速的速度,而像F22這類先進的第5代戰鬥機在不打開加力的情況下,甚至擁有超音速巡航能力,一旦打開壓力,這些飛機的速度往往會超過兩馬赫,甚至還有米格25以及SR71這種超過三馬赫的極速飛機。戰鬥機之所以要将發動機安裝在機身内部,除了減少雷達反射面積和空氣阻力之外,發動機還需要複雜的進氣道以及進氣口來将迎面的氣流進行減速和增壓,這裡面所涉及的流體力學知識是非常多的,也是非常複雜的,代價直線上升,比如現在戰鬥機公認的最優秀的進氣口就是以F35和殲20為代表的DSI鼓包式進氣道,這種進氣道的設計和制造是非常複雜的,應用者寥寥數幾。
民航飛機的巡航速度一般在0.8馬赫到0.9馬赫之間,所以發動機并不需要複雜的進氣口和進氣道,直接安裝在機身外部也可以正常工作,這一點和早期的噴氣式戰鬥機類似。
第二,戰鬥機在進行維修發動機的時候,往往需要把發動機從機身後部直接拆下來,整個工作流程是非常繁瑣的。而民航飛機的發動機一般吊挂于機翼的下方,可以很輕松的進行檢修,即便要更換也比戰鬥機更為簡單。民航客機經常要進行繁忙的飛行任務,無論是運送乘客還是運送貨物,更高的飛行效率有助于航空公司将利益最大化,因此自從波音707大規模服役以來,後續誕生的幾乎全部主流民航客機都使用了翼下懸吊發動機的設計,公務機等飛機則更多使用機尾安裝發電機的方式。之前也有不少三發客機,将第3台發動機安裝在機尾或者垂直尾翼的根部,但是同樣有維修保養,維護比較麻煩的問題,到現在已經被淘汰。
第三,以彗星客機和蘇聯的圖104為代表的早期客機也多使用翼根處安裝發動機的設計。這種設計可以保證客機有比較好的氣動外形,對增加速度和飛行穩定性是有好處的,但是發動機工作的時候震動和噪音非常大,使得飛機的乘坐舒适性較低,将發動機懸吊在機翼下方,可以最大限度的化解發動機工作的噪音和震動。
噴氣式民航客機已經誕生了幾十年,經過這麼長時間的演化,飛機的整體設計已經變得非常成熟,這是為什麼以波音737和空客A320為代表的主流民航客機外形非常相似的原因。不太了解民用航空的人往往會分不清這些飛機,這也是一種趨同設計,比如我國的C919也采用了相同的構型。其實相似的還有軍用運輸機,也将飛機的發動機安裝在機翼下方,對于大型飛機來說,這種外挂發動機的設計既可以兼顧飛機本身的性能,也能考慮到日後的維護和保養能力,也是目前大型亞音速飛行器的最優設計。
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