飞机发动机装在机翼上会怎么样(为什么大部分飞机发动机装在机翼下)

说到发动机布局,大家脑海里面是不是都浮现出各种各样的把发动机“挂在”机翼下面的飞机?确实,目前民航喷气式飞机基本都采取了把发动机挂在机翼下面的布局方式,但也有例外。

飞机发动机装在机翼上会怎么样(为什么大部分飞机发动机装在机翼下)(1)

就民航机而言,发动机个数从2个、3个、到4个都有。安放的位置也基本上就是机翼下方、机身尾部、垂尾上这几种,安装在机翼下方是最普遍的,好处应有以下几个方面:

1.这样安装方便维护与检查。据说MD11的2发(安装在垂尾上)维护起来就非常困难,目视检查基本上做不到,飞机不像汽车,飞机是每次飞行前都是做详细检查的。

2.发动机的尾流对升降舵与方向舵的气流效应影响小,提高飞机的操控性能,这个很明显的。

发动机布局的位置不同,产生的升力不同,同时,机翼下方发动机间距也影响着飞机的平衡力和机翼升力。波音747、A380等四发客机,机翼一侧的两个发动机距离较远,对机翼的受力是否会受不利影响呢?

恰恰相反,外侧两个发动机要距离远对机翼受力正好有利。如图,飞机在空中时多数时候升力等于重力,发动机越靠近翼尖翼根部分受力矩越小(力矩=力×距离)。

飞机发动机装在机翼上会怎么样(为什么大部分飞机发动机装在机翼下)(2)

之所以没把发动机都安在翼尖上的原因在于一旦单发失效的话发动机距离机身越远产生的偏航/滚转力矩就会越大,进而影响飞行安全。

而且还有一个原因就是发动机炸了不会让相邻的发动机遭殃,在双发战斗机上,出于这个原因,经常会引起双发失效。A340,A380,747的侧视图都能看出来,发动机侧面投影并不重叠,这当然需要两个发动机隔开一段距离了。

飞机发动机装在机翼上会怎么样(为什么大部分飞机发动机装在机翼下)(3)

别看B-52两个发动机并在一起,那是因为B-52对推力需求大,当时科研水平不高,设计B-52的时候还没有可供选用的大涵道比涡扇发动机,发动机推力不够,所以就只能两台顶一台凑合着用了。假设8发均匀分配在整个机翼上,那这结构就热闹了,还不如一个挂架挂两个,这也算是工程学上妥协的结果。

如果你把B-52并排的两台发动机看作一台的话其实你就会发现B-52的发动机布局和B747、A380等四发机型布局差不多了~

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飞机飞行时,机翼产生升力,受向上弯折的应力。所以机翼下方挂发动机对平衡力来说,当然是有好处的。不光挂发动机,机翼里面的油也是在巡航中最后被消耗的。所以个别飞机在翼尖上增加载重物,从而使翼根处向下的弯矩变大,以来更好的平衡升力对机翼向上的弯矩,例如下图F-104星战。

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现在大部分民航客机都使用结构油箱,就是把燃油存放在大翼里。就320来说一个大翼油箱可以存六吨多的油,而且在翼尖还有个外油箱(可装700公斤左右)。为什么这样设计,因为320的起飞重量在六十多吨(别提重型客机了得几百吨),而飞机升力是由大翼提供的,想象一下,你在飞机机翼上表面打几个吊点把飞机吊起来,这个时候是不是飞机机翼翼根处受的负荷特别大?这个时候把飞机上重量的一部分(燃油)放在大翼里,这个时候根部的负荷就少了很多。而力矩等于力乘力臂,离机翼根部越远起到的卸荷作用越大,所以这就是外油箱和发动机挂在机翼下表面的原因了。而四发飞机外侧发动机更是比内侧发动机起到的卸荷能力要多很多。

在飞机机身上,发动机的位置和间距的布局,取决于各方因素,但总归,是为了更好的满足飞机的飞行技术需求。

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