为什么飞机发动机都在机翼上(飞机为何把发动机挂在机翼下方)

经常乘坐飞机的朋友应该知道,飞机通常将发动机安装在机翼的下方。然而懂航空技术的朋友都知道,像战斗机那样把发动机安装在机身内部的构型拥有更好的飞行能力。那么民航客机为什么不把发动机装在机身内部呢?

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这里主要有三个原因。第一是民航飞机的飞行速度比较低,第二是将发动机安装在机翼下方有助于维修和检测,第三是将发动机安装在机身内部,会对乘坐的舒适性有很大的影响。

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战斗机的飞行速度非常快,一般来说普通的战斗机在不打开加力的时候就拥有接近音速的速度,而像F22这类先进的第5代战斗机在不打开加力的情况下,甚至拥有超音速巡航能力,一旦打开压力,这些飞机的速度往往会超过两马赫,甚至还有米格25以及SR71这种超过三马赫的极速飞机。战斗机之所以要将发动机安装在机身内部,除了减少雷达反射面积和空气阻力之外,发动机还需要复杂的进气道以及进气口来将迎面的气流进行减速和增压,这里面所涉及的流体力学知识是非常多的,也是非常复杂的,代价直线上升,比如现在战斗机公认的最优秀的进气口就是以F35和歼20为代表的DSI鼓包式进气道,这种进气道的设计和制造是非常复杂的,应用者寥寥数几。

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民航飞机的巡航速度一般在0.8马赫到0.9马赫之间,所以发动机并不需要复杂的进气口和进气道,直接安装在机身外部也可以正常工作,这一点和早期的喷气式战斗机类似。

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第二,战斗机在进行维修发动机的时候,往往需要把发动机从机身后部直接拆下来,整个工作流程是非常繁琐的。而民航飞机的发动机一般吊挂于机翼的下方,可以很轻松的进行检修,即便要更换也比战斗机更为简单。民航客机经常要进行繁忙的飞行任务,无论是运送乘客还是运送货物,更高的飞行效率有助于航空公司将利益最大化,因此自从波音707大规模服役以来,后续诞生的几乎全部主流民航客机都使用了翼下悬吊发动机的设计,公务机等飞机则更多使用机尾安装发电机的方式。之前也有不少三发客机,将第3台发动机安装在机尾或者垂直尾翼的根部,但是同样有维修保养,维护比较麻烦的问题,到现在已经被淘汰。

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第三,以彗星客机和苏联的图104为代表的早期客机也多使用翼根处安装发动机的设计。这种设计可以保证客机有比较好的气动外形,对增加速度和飞行稳定性是有好处的,但是发动机工作的时候震动和噪音非常大,使得飞机的乘坐舒适性较低,将发动机悬吊在机翼下方,可以最大限度的化解发动机工作的噪音和震动。

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喷气式民航客机已经诞生了几十年,经过这么长时间的演化,飞机的整体设计已经变得非常成熟,这是为什么以波音737和空客A320为代表的主流民航客机外形非常相似的原因。不太了解民用航空的人往往会分不清这些飞机,这也是一种趋同设计,比如我国的C919也采用了相同的构型。其实相似的还有军用运输机,也将飞机的发动机安装在机翼下方,对于大型飞机来说,这种外挂发动机的设计既可以兼顾飞机本身的性能,也能考虑到日后的维护和保养能力,也是目前大型亚音速飞行器的最优设计。

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