飞机发动机既然容易吸入小鸟,那么在发动机前面加个罩子的难度有多大?
真要吸个小鸟进去其实也没什么,再大点的东西都没事,普遍的伤害在于涡轮叶片上。
某些民航客机的喷气发动机都经过吸鸟实验,根据机型的不同,麻雀、鸽子、野鸭、大雁都有试过,甚至有的还吸过兔子(兔吸被正儿八经的认证了)和狗子、袋鼠、蟒蛇,甚至不小心吸过人。
遇到哪些遭瘟倒霉的时候,吸点鸟进去简直太正常了,也只能自认倒霉,下来后赶紧维护发动机。
包括那个吸人的在内,大部分航空发动机都没有造成什么巨大的不可逆的破坏。
注意,不是说绝对没事,问题不大的话,多数情况下飞机引擎都能HOLD住,但依然会有部分发动机会产生严重问题完蛋。
等闲一点小东西被吸进涡轮扇叶,只会眨眼间化为肉沫,然后一部分跟着外涵道喷出去,一部分跟着内涵道烧成灰。
所以,飞机发动机其实可以硬扛那么几下,并非一吸进东西就立马完蛋,它们不算很坚固,但也不娇气。
但你遇上事儿可就惨了,比如2017年8月18日,我军一架歼-15起飞1分钟后撞鸟,发动机损坏起火,11分钟内飞机成功降落,消防车将火扑灭。
可以看看当时的鸟撞画面,央视曾经报道过。
现实中其实已经有不少飞机安装了防护罩,比如SU-27,进气道中有个活动的格栅板,可以在起落架打开时升起,提供防护。
像MIG-29那类做的也差不多,非常巨大的保护罩扣住了进气口。
保护罩升起来后,就能看到里面的发动机叶轮了。
F35B等飞机采用的是背部可收放的防护板,不用时合上,遮住升力风扇,提高飞行性能。
不过,这些防护罩只是为了防备FOD情况所用,也就是“异物损坏或异物碎片”(Foreign Object Damage or Foreign Object Debris ),让飞机在环境恶劣的机场起降时,避免吸入地上的异物,跟防鸟撞关系不算大。
其实现代飞机的起飞环境都比较良好,FOD多半情况下都是些碎石、木渣之类,巨大引擎声也会吓走大多数动物。俄军在航母上养猫,他们也会在飞机启动前专门去甲板上把猫清回来。
需要注意的是,空中鸟撞发动机和地面吸入异物是两个概念,飞行中由于相对速度极快,飞鸟犹如炮弹一样,有时候很轻易就能对发动机叶片造成巨大破坏,甚至直接砸穿发动机外壳,造成整机破坏。
这时候考虑的并非给发动机叶片安装挡板,而是如何整体避免鸟类撞击,否则仅靠一层外防护网隔离也是没用的,它们挡不了一颗飞行的血肉炮弹。
事实上,所有的鸟撞对飞机而言都是巨大的威胁,相比发动机吸鸟,它们撞上驾驶舱、整流罩、机翼等造成的危害可能还要严重。
历史上歼击机、民航机都多次发生过鸟撞驾驶舱造成的事故,有些事故中还造成了飞行员致盲。
飞行毕竟是一件有风险的事情,面对辽阔的蓝天,人们不可能将每一件事做到如吃饭喝水那么简单安全。
飞机发动机既然容易吸入小鸟,那么在发动机前面加个罩子的难度有多大?
难度不大,而且没有特殊要求,加个罩子完全就是画蛇添足,用处不大。而且还会反过来影响飞机的性能。当年的米格-29就是发动机加装保护罩的受害者,它估计已经哭晕在厕所了。▼仔细观察正准备起飞的米格-29战斗机进气道,就可以看到两块非常明显的挡板,将整个进气道完全挡住。这种设计和题主所说的在发动机前设置保护罩的做法有异曲同工之妙。只不过米格-29的保护罩没有直接装在发动机前,而是使用挡板挡住进气道,进而挡住异物进入发动机,打伤叶片。涡轮风扇发动机要工作是要呼吸的,要通过进气道吸气,压缩机压缩,燃烧室点燃航空煤油,然后形成高温高压气体向后高速喷出才能产生动力。米格-29用挡板把进气道给挡住了岂不是等于人把鼻子捏住了,那它怎么吸气呢?鼻子捏住了还能用嘴巴啊!米高扬设计局的设计师给米格-29设计了一个“嘴巴”,用于在起飞时挡板挡住机腹进气道时吸气,供发动机工作。▼图中米格-29座舱后背部的方形格栅就是它的“嘴巴”,在起飞时打开,起飞后腹部进气道挡板打开,背部进气道关闭。为什么米格-29会有一套这么复杂的进气道呢?米格-29是前苏联当年未来前线战斗机计划的产物,设计要求是可以在非铺装跑道野战机场起降。而米格-29使用的T-10气动布局进气道设置在腹部,离地面比较近。在沙石地面滑跑时,会扬起大量沙石,就算起落架加固,并且设置挡板也不能避免起飞滑跑时产生的沙石进入进气道,所以设计师设计了这么一套用来挡沙石的进气道挡板。这套挡板有利也有弊,虽然成功挡住了沙石,但是也挡住了进气道,导致发动机进气量减少,油耗陡增。而且机械结构设置在边条翼内部,占去了内部油箱的一部分,导致可以携带的内油减少,最终导致米格-29作战半径较小,被人讽刺为“机场保卫者”。
其实,只有像米格-29这种有特殊要求的飞机需要加装进气道保护罩才有意义,对普通的飞机来说,不仅达不到保护的效果,还会影响进气道工作,影响飞机的性能。因为保护罩加上,进气量减少,发动机油耗增大。对民机来说油耗上升,运营成本上涨,对军机来说则会导致作战半径下降,影响战斗力。
而且,除了影响飞机性能以外,保护罩的保护能力非常有限,大部分时候根本挡不住飞鸟撞击。▼这是飞机雷达罩被鸟撞击之后的惨烈现场,冲击力非常可怕,目前世界上大部分的材料强度根本挡不住。如果发动机位置被撞成这样,保护罩凹陷,撞上发动机叶片的危害会更加恐怖!当然,不是所有的鸟都有这么大,大部分鸟的体积比较小。遇到小的鸟的时候,航空发动机的叶片是可以自己扛住的。▼这是现代航空发动机吸入异物测试,所有新型号发动机在量产之前都要经历这一步。在测试的时候,工作人员会让发动机吸入大量水,冰晶,甚至是向发动机发射飞鸟,以测试发动机的扛撞击性能。一般来说,只有通过了这项测试的发动机才能装在飞机上,所以体格较小的飞鸟根本奈何不了发动机,用不着保护罩保护。飞机撞鸟是整个航空界的难题,目前世界每年的航空事故中,接近1/5是因为飞鸟撞击,所有的航空工程师们都在为这事头疼。加装保护罩看起来简单有效,但实际上不仅保护作用不大,还会影响飞机性能,很明显是一条邪路。目前,避免飞机撞鸟的办法主要分为两类,一类是加固飞机,使用强度更高的材料。但是目前人类材料科学水平有限,还造不出这么强的材料。另外一类是把鸟赶走,或者将机场设置在飞鸟少的位置,避免飞鸟撞击。现在的机场都有专门的驱鸟部门,专门负责将鸟赶走,大大降低了飞机在起降时飞鸟撞击的可能。
飞机发动机既然容易吸入小鸟,那么在发动机前面加个罩子的难度有多大?
没什么难度啊,实际上很多有前线简易机场运作需求的飞机就有这样的设计,最典型的比如苏联空军前线航空兵的米格-29A,该型飞机由于在设计时就要求在一线简易整备跑道上起降,为了避免滑行时吸入异物(包括但不限于飞鸟,主要考虑的是不要吸入石子灰尘等等),特地设置了一个进气道屏蔽罩和配套的边条翼上的辅助进气口。在地面滑行时进气道屏蔽罩升起封闭主进气道,打开辅助进气口进气启动发动机,待转入跑道后再降下屏蔽罩,关闭辅助进气道加力起飞。除了米格-29A,可以遂行前线空中遮断与即时战术支援等任务的俄军战斗教练机Yak-130也有相同的设计。
只不过,这两型飞机的进气道屏蔽罩只能在地面打开,在空中是不能使用的。原因有两个,一是由于流体力学/空气动力学因素,航空发动机对于进气道流场的顺畅性要求极高,在地面低速运行时影响不大,在空速高达数百乃至上千公里后,打开格栅式屏蔽罩会造成气流紊乱,如果紊流过于复杂的话就可能导致发动机出现喘振乃至空中停
车,威胁飞行安全;二是在高速飞行时飞行器的动能极大,一旦发生鸟撞事故,一只0.5KG重量的飞鸟都有数千焦耳的能量。这么大的能量是薄薄的一层屏蔽网根本无法挡得住的,只会出现飞鸟撞破屏蔽网之后再撞进发动机,连带着将屏蔽网的金属碎片一并带入发动机,造成更大伤害的二次事故。因此,在发动机前设置防鸟撞屏蔽网,本质上是得不偿失的,也没人这么设计。
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飞机发动机既然容易吸入小鸟,那么在发动机前面加个罩子的难度有多大?
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力的作用是相互的,飞行在高速飞行时撞击飞鸟,双方的动能都是非常大的,一旦撞上,这对飞机有很严重的威胁。根据不完全统计数据,每年大概会有九千只鸟会撞上美国飞机,那为什么不给发动机加罩子呢?这不是难度大不大的问题,而是这么做根本就起不到什么效果。
苏联时代的很多战机,就有在进气道加网罩或挡板的做法,不过这并不是为了防止鸟类的撞击。苏联比较注重在野战环境下战机在简易机场起飞作战的能力,加网罩或挡板就是为了防止战机在简易机场起飞时吸入石子,但这些网罩在起飞后是要被收起的。
为什么说这没什么效果呢?其实并不是说发动机只要撞上鸟就一定会被损坏,但是如果撞上大规模的鸟群那就不好说了。在飞机遭遇鸟群的情况下,飞鸟既然能将发动机撞坏,那也会很容易将网罩穿透啊。很多大型客机,有时候很容易撞上鸟群,通常都会在机头的雷达罩上撕开一个大口子。
这还不是最主要的原因,如果你加上罩子,这会极大地影响发动机的效率,甚至是在进气口形成紊流。飞机撞鸟毕竟是个小概率事件,如果因为担心撞鸟就去极大地牺牲发动机的性能,这是得不偿失的。
对于战斗机来说,牺牲发动机的性能这是不可能被允许的。民航客机除了这个因素之外,还有就是它有一定的冗余,如果一台发动机出问题,还可以通过其它的发动机来保持飞行并紧急迫降。飞机在设计时,这些问题都是要被考虑到的。
飞机发动机既然容易吸入小鸟,那么在发动机前面加个罩子的难度有多大?
我就不回答了,简而化之,问这个问题的人或许就没想过飞机是靠什么飞上天的。
飞机发动机既然容易吸入小鸟,那么在发动机前面加个罩子的难度有多大?
发动机是飞机的核心部件之一,在飞机起降和飞行的过程中飞机必须依靠发动机才能待在天上,但是天空并不是飞机专属的飞行场地,还有许许多多的鸟在天上飞行,这就导致我们经常能在新闻当中看见某一架飞机在飞行过程中发生撞鸟事故,发动机失效发生险情甚至最终坠毁的情况发生,那么有没有什么办法能保护发动机不受鸟撞困扰呢?比如在发动机前面加装一个金属或者其他材料制成的罩子,挡住撞向发动机的鸟儿?事实上这样的想法并不切合实际,所以说没有什么可行性,难度也非常高。
飞机撞鸟是一个频率颇高的空中险情,飞鸟可能撞在飞机上的任何一个部位,发动机机翼和驾驶舱都是高危区域,但是其实也就是撞发动机和驾驶舱最危险,驾驶舱可以用高强度的玻璃挡住,发动机能不能用罩子挡住呢?
事实上,根本挡不住,其实飞鸟本身非常小,但是因为它和飞机的相对速度非常高,根据动能定律,速度越快,物体的动能越高,而一架好几百公里时速飞行的飞机,撞上鸟就相当于好几倍子弹的动能的物体装进了发动机。
鸟身能轻易撞断发动机风扇,然后碎片飞溅而出再次与其他部件发生碰撞摧毁发动机,这样的鸟携带的动能非常大,甚至可以说没有任何材料做成的罩子能挡得住,要么鸟带着网一起装进发动机,要么鸟被拦网切成碎块飞进发动机,而且因为发动机上很难找到足够牢靠的地方来固定拦网,在巨大进气压力下网自己飞进去的可能性也很高。
除此之外,网格如果太大,那根本就拦不住撞过来的鸟,如果网格太密,反而会影响发动机吸气的效率,进而影响到飞机发动机的工作效率。让飞机的速度和爬升能力降低。
所以安装罩子防鸟撞是基本无法实现的, 与其花大价钱去造拦鸟的网,不如升级飞机的抗撞能力,这样就算撞鸟也能安全回机场进行降落。
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