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后置发动机的客机为什么现在很少了?

尾置发动机的飞机现在还是有的,但是在主流干线客机中已经几乎看不到了。

首先尾置发动机的布局,尾部有1到4台发动机,这些布局都有共同的劣势以及一些自己特有的劣势。

尾置4发妖孽伊尔62

空中开反推的妖孽

结构重量

客机尾部都有水平尾翼和垂直尾翼,升降舵(Elevator)和方向舵(Rudder)。机尾与机身连接处的结构本来强度要求就高,且了重量也不小,再把一台发动机装在这更加剧了过重的劣势。

以下图麦道MD-11举例,发动机为普惠PW4000,干重将近6吨,再加上尾翼需要传导发动机制造的30吨左右推力,其结构强度要求可想而知。

MD-11

很多尾置发动机布局的飞机,水平尾翼都要放在垂尾之上,也就是T字尾,例如下图波音727。

把水平尾翼顶起来而不是直接装在机身上,又额外需要力传导结构,再次增加结构重量。

还是拿MD-11举例

这发动机架这么高,机务怎么去维护?

机务需要特殊的设备才能接触到发动机,取下来也麻烦,相对现代主流的翼吊式,浪费时间,需要额外设备,维护成本骤增。而且比如上图麦道11拆发动机,还得把尾椎先拆下来。

相比下面的翼吊式布局发动机,对机务就友好太多了。

曲折的进气道

拿上图洛克希德L-1011三星举例。

不同于MD-11,三星的尾置发动机需要一个额外的进气道,它被埋在尾椎处了。

进气道也也不小的重量,造价,挤占了机尾空间。而且那么长的进气道附面层大,阻力大,进气效率低。气流拐个大弯才到发动机,想想就不够清爽。

尾置发动机进气质量

再次拿MD-11举例,当飞机功角过大时,尾置的发动机会被机身挡住,其进气质量相比机翼上的两台发动机更低。从而喘震危险更大。

噪音

因为尾置发动机是直接连接在机身上的,发动机的机械振动直接传入机身,机械噪音会更大。而翼吊式布局,发动机的振动会被机翼缓冲。

而且翼吊式布局,机翼也遮挡了部分空气动力学噪音。

更复杂的发动机挂架

翼吊式布局,发动机的支撑传力结构直接连接到发动机短舱就好了,而尾置发动机就需要一个半圆环抱式结构来传力。增加了复杂性和重量。

相比尾置布局,翼吊式布局可以改善机翼应力

飞机的燃油大部分放在机翼油箱里,其中一个重要原因是,机翼产生的升力把机翼向上顶,油把机翼向下压,抵消了升力造成的弯矩。发动机几吨重,压在机翼上也产生了同样的效果,抵消向上弯矩,改善了机翼受力。

机翼上没有发动机的弯矩图

机翼上有发动机的弯矩图

为什么这么多劣势,还是有这么多尾置发动机布局飞机在运营

翼吊式发动机布局需要一定的机翼离地间隙,或者说需要较长的起落架。很多小飞机没有这个条件,比如以湾流为首的公务机。

下图是湾流最大的飞机G650,可见其翼下根本没有空间放发动机。这里要注意的是,不光是飞机站在地上发动机不能触底,而且是前起落架完全失效的情况下,发动机也不能触地。

737继承自尾置三发727的小短腿限制了737家族的发动机涵道比,且为了这项要求,其发动机下缘还做成了平的,非常丑。相比A320neo,不光小,还不圆。

圆的还是扁的?你更喜欢发动机化成什么妆

再有,因为发动机离地很近,如果跑道不干净,发动机容易吸入异物,尾置的话就极大幅降低了这个危险。(这也是为啥军用运输机都要上单翼的其中一个原因)

此文来源知乎,已获得作者授权,著作权归作者所有。微信由“航空知识”公众平台首发。

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