飛機發動機的輪廓為什麼不是純正的圓形,而是靠近地面部分有一部分是水平的?

時間 2021-05-06 16:59:02

1樓:鳳雛

這個有點故事,現在看到的發動機扁平的主要是737,以前737用的是普惠公司的JT-8D,那款發動機口徑小,屬於低涵道比發動機。後來為了改善經濟性,波音公司選裝CFM的發動機,這款發動機是高涵道比發動機,在737飛機機型條件不變的情況下,737裝上後發動機最下端離地面太近,為了防止地面的石子什麼的吸入發動機,就把附件箱放在了發動機側面。所以看到就是鵝蛋型的。

2樓:

這是737系列比較有特色的現象,因為737繼承了707的底盤,離地高度不足,在逐步的改型中隨著高涵道比發動機的使用(除了731和732是雪茄型JT8D外,733開始包括了CL和NG都是CFM56),離地空間不足,只有將發動機進氣道設計成扁平的,來增加離地高度,防止發動機吸入地面的雜物。

不過737MAX系列進行了大的改變,起落架重新設計了,所以應該會有改觀

TIPS:糾正不是737特有,只是就737系列最明顯,加上737現在保有量又比較大

3樓:中場休息室

簡單來說就是增加發動機短艙底部的離地距離,避免短艙碰地吸入異物的情況。

以下從四個方面和大家分享一些與這個問題相關的資料:

1. 問題說明

2. 為何及如何將短艙底部設計為扁平狀?

3. 增加發動機離地距離的目的

4. 為何波音737的發動機短艙是這樣設計的?

1. 問題說明

首先,航空發動機的主要組成部分包括壓氣機、燃燒室及渦輪,壓氣機和渦輪都是旋轉機械,就像家裡用的電風扇一樣,所以包容著這些主要部件的機匣肯定是圓的。

而題主所說的「飛機發動機的輪廓」,實際上是包容著發動機機匣及各種發動機附件發動機短艙的輪廓 [1]。

題主所指的「靠近地面部分有一部分是水平的」的發動機,是使用於波音737系列CFM56高涵道比渦輪風扇發動機。如圖1.1所示:

圖1.1 一台懸掛於波音737-400機翼下的CFM56-3系列發動機,圖示進氣道和發動機艙扁平的底部 [2]

2. 為何及如何將短艙底部設計為扁平狀?

為何

「靠近地面部分有一部分是水平的」是將發動機短艙底部設計為扁平狀的一種獨特設計。

其目的就是為了增加發動機短艙底部的離地距離

如何

為增加發動機的離地距離,對CFM56進行了若干優化,例如減小了風扇直徑(並因此影響了涵道比和推力),將變速器和一些附件從發動機底部(六點鐘位置)轉移到側面(九點鐘位置)。這使得進氣道和發動機艙底部可以設計為扁平的形狀 [2]。

3. 增加發動機離地距離的目的

增加發動機離地距離的目的包括:

避免飛機起飛、著陸姿態而又有傾側時短艙碰地

防止發動機吸入地面砂石等異物 [3]。

增加起落架的高度也能達到增加發動機離地距離的目的,但這麼做帶來的弊端包括:

增加了飛機的重量;

起落架結構需要重新設計,成本較高;

換裝CFM56-3的737新型號(737-300)與使用JT8D發動機的老型號(737-200)的結構通用性不佳 [4]。

因此使用CFM56的波音737系列通過將發動機短艙設計為扁平狀來增加發動機離地距離,而非增加起落架的高度。

4. 為何波音737的發動機短艙是這樣設計的?

波音737有多種型號,根據專案啟動時間和技術先進程度主要分為

737 Original(原始型?)

包括737-100/200

737 Classic(經典型)

包括737-300/400/500

737 Next Generation(新世代型)

包括737-600/700/800/900 [5]

波音公司在上世紀60年代就推出了原始型的737-100及機身延長的737-200,兩者使用的發動機是普惠(不是惠普,是普惠)的JT8D。JT8D是一款低涵道比的渦輪風扇發動機。

所謂涵道比,即渦輪風扇發動機外涵道與內涵道空氣流量的比值。可以簡單地認為,高涵道比的發動機,風扇直徑大,發動機的直徑也就越大(因為風扇是航空發動機中直徑最大的一級轉子)。

不同型號的JT8D的涵道比範圍為1.0-1.7,風扇直徑範圍為39.

9-49.2英吋(1.01-1.

25公尺),長度範圍為120-154.1英吋(3.05-3.

91公尺) [6]。相較於現在民用飛機上較為常用且更為先進的高涵道比發動機,低涵道比的JT8D顯得更為細長。如圖4.

1所示。

圖4.1 北方航空的737-200 [2]

而發展於上世紀80年代的737經典型,包括737-300/400/500,換裝了推力更大、經濟性更好、更安靜的高涵道比渦扇發動機CFM56-3(由CFM國際製造。%組建的合資公司 [2])。

CFM56-3的涵道比在6.0左右,風扇直徑達到了60英吋(1.524公尺),發動機長度僅為93英吋(2.

36公尺)。相較於JT8D,CFM56較為短粗。如圖4.

2所示。更大的風扇直徑及更短的發動機長度也是現代先進民用航空發動機的顯著特點。

圖4.2 英國航空公司的一架737-400 [2]

一句話總結:

也就是說,原始型的737使用的JT8D風扇直徑較小,發動機離地高度較高;而新型號換裝了風扇直徑較大的CFM56,發動機離地高度不足以避免上文所述的短艙碰地吸入異物的情況,從而促使發動機生產廠家將CFM56的短艙底部設計為扁平狀,以增加發動機短艙底部的離地距離。

新世代型的737系列採用更先進的CFM56-7系列發動機。CFM56-7的發動機短艙底部也採用了扁平狀的設計。如圖4.3所示。

圖4.3 西南航空公司的737-700 [7]

參考文獻

[1] 馬明明. 航空發動機短艙流動與換熱的計算研究[D]. 西安: 西北工業大學, 2007.

[2] CFM56

[3] 李強. 翼吊式短艙內外流場干擾與氣動優化研究[D]. 南京: 南京航空航天大學, 2012.

[4] [求助]為什麼波音737發動機艙是三角的

[5] Boeing 737

[6] JT8D Engine

[7] Jeffrey Milstein - 737-700

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