飛機(jī)“心臟”位置進(jìn)化史

依蔓

中國自主研制的C919大型客機(jī)。翼吊式發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛在機(jī)翼前下方，不可避免地會(huì)對機(jī)翼上的氣流產(chǎn)生影響。但實(shí)際上如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，這種影響也可以變?yōu)椤坝欣蓴_”，使機(jī)翼與發(fā)動(dòng)機(jī)短艙結(jié)合后的總阻力小于機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)短艙單獨(dú)的阻力之和

“長”在機(jī)翼根部

客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝有翼根式、尾吊式、翼吊式三種方式。

翼根式是20 世紀(jì)出現(xiàn)的一種客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝方式，即將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)翼結(jié)構(gòu)內(nèi)。但這會(huì)使機(jī)身受到發(fā)動(dòng)機(jī)噴流的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲也令乘客不堪其擾，甚至還會(huì)給客艙的艙壁結(jié)構(gòu)造成“聲震疲勞”。再加上不便于維護(hù)等因素，翼根式最終被淘汰。

“吊”在機(jī)尾兩側(cè)

航展上的ARJ21飛 機(jī)模型

20世紀(jì)50年代，尾吊式出現(xiàn)。相比翼根式，這種將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)尾兩側(cè)的方式優(yōu)點(diǎn)鮮明。首先，發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)翼后邊，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣、噴氣乃至外形設(shè)計(jì)很少能干擾到流經(jīng)機(jī)翼的氣流。其次，發(fā)動(dòng)機(jī)靠近機(jī)身中軸線，即使某一側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障，不對稱推力對飛機(jī)產(chǎn)生的影響也相對較小。

尾吊式目前主要應(yīng)用于中、小型客機(jī)，大型客機(jī)的尾吊式布局在20世紀(jì)90年代逐步退出舞臺(tái)，這是由于現(xiàn)代大型客機(jī)通常選用大直徑渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。而中、小型客機(jī)自身體型小，機(jī)體離地面距離短，在機(jī)翼下方吊裝大尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)的空間不夠。即使勉強(qiáng)安裝，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口離地面過近，增加發(fā)動(dòng)機(jī)開動(dòng)時(shí)吸入地面異物的可能性。

因?yàn)槲驳跏讲季值陌l(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)身后部，所以飛機(jī)的水平尾翼必須提高位置以避開發(fā)動(dòng)機(jī)噴流的影響。基于這種情況，尾吊式布局的客機(jī)多采用T 型尾翼，例如中國自主研發(fā)的支線客機(jī)ARJ21。

“掛”在機(jī)翼上

翼吊式是目前世界各國大型客機(jī)采用的發(fā)動(dòng)機(jī)主流安裝布局，例如中國自主研制的干線客機(jī)C919等。這種發(fā)動(dòng)機(jī)安裝布局方式最早出現(xiàn)在20 世紀(jì)40 年代的軍用飛機(jī)上，后來才沿用到大型噴氣客機(jī)上。

這種布局最顯著的優(yōu)勢在于能夠利用發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，來抵消飛機(jī)機(jī)翼與機(jī)身連接處的部分彎矩（力矩的一種），起到“卸載”的作用。而且機(jī)翼內(nèi)部常常用來放置油箱，把發(fā)動(dòng)機(jī)掛在機(jī)翼上可以直接給發(fā)動(dòng)機(jī)加油，這樣既省事又省空間。

另外，把發(fā)動(dòng)機(jī)掛在機(jī)翼上，與機(jī)身保持一定的距離，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和噴流都能遠(yuǎn)離機(jī)體，不會(huì)對機(jī)體產(chǎn)生高溫炙烤、氣流沖刷或噪聲影響。這些都是尾吊式布局所不具備的優(yōu)勢。

作為飛機(jī)的“心臟”，發(fā)動(dòng)機(jī)是影響飛機(jī)性能的關(guān)鍵因素，它的位置考驗(yàn)著飛機(jī)設(shè)計(jì)師的能力，選擇哪種安裝布局方式，需要根據(jù)飛機(jī)的設(shè)計(jì)需求來決定。若你有機(jī)會(huì)坐飛機(jī)，在保證安全的前提下，注意觀察它的發(fā)動(dòng)機(jī)在哪里，思考一下其中的原因吧！

（責(zé)任編輯 / 陳琛 高琳 美術(shù)編輯 / 周游）

C919的翼吊式發(fā)動(dòng)機(jī)。圖中不難看出，飛機(jī)停在地面上時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)離地非常近。這樣雖然方便機(jī)務(wù)人員進(jìn)行維護(hù)和檢修，但也存在啟動(dòng)后容易吸入地面異物的缺點(diǎn)

C919發(fā)動(dòng)機(jī)離地高度與成人身高對比

殲-20飛機(jī)。戰(zhàn)斗機(jī)駕駛艙小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，發(fā)動(dòng)機(jī)通常會(huì)整合在機(jī)身中

知識(shí)拓展戰(zhàn)斗機(jī)的“心臟”在哪里？

民航客機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝位置大相徑庭，這是因?yàn)閮烧咴谌蝿?wù)需求上存在很大差異。客機(jī)追求的是舒適性和經(jīng)濟(jì)性，戰(zhàn)斗機(jī)則更看重飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性。以大型民航客機(jī)為例，把發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛在機(jī)翼上，除了便于維護(hù)、降低維護(hù)成本，還可以通過機(jī)翼隔開發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，減少噪聲干擾，提高飛機(jī)的舒適性。而像戰(zhàn)斗機(jī)那樣把發(fā)動(dòng)機(jī)放在機(jī)尾，并整合到機(jī)身中，主要目的是減小飛行阻力，提高飛機(jī)的氣動(dòng)性能。