飞机引擎(波音,空客都是造飞机的,可他们却不会造最核心的飞机引擎?)

题图来自Unsplash,基于CC0协议
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正文
1、波音,空客都是造飞机的,可他们却不会造最核心的飞机引擎?
世界航空航天业两大巨头“波音”和“空客”。
世界顶级的的航空航天动力(发动机)三大巨头美国“通用”、英国“罗尔斯.罗伊斯”以及美国的“普垃特.普特惠尼”!这航空发动机三巨头分别占世界航空发动机市场份额“通用”40%、“罗.罗”22%、“普惠”9%……
那么,飞机✈️发动机是一型飞机的灵魂和核心/心脏,波音和空客为什么不自己设计生产制造配套的发动机、而去购买这几家的发动机?(美国波音公司)(欧洲空客公司)
“术业有专攻”、“强强联合”、“国际合作”、“风险共担”在波音和空客的成功商业模式被具体现的淋漓尽致!(发动机空中试验平台)
波音公司和空客都具备独立设计生产制造发动机的能力,毋庸置疑!
波音公司的发动机分公司今天的“美联航/United”,就是受到反垄断起诉而分离出去的。
“术业有专攻”波音和空客、采取“强强联合”又专心致志干好自己的最拿手的飞机的整体设计模式、有效化解了新型号飞机的研发周期、研发资金投入、以及化解了新型号风险。
同样的通用公司、罗.罗公司、普惠公司去专心致志干好自己的发动机研发(他们只能设计生产发动机,而不参与飞机的整体设计生产制造)、各司其职、又相互依赖“利益共享”、“风险共担”。
这也成为“制造业国际化虚拟化制造”成功典范,各自去做自己的拿手菜。
欧洲空客集团其中就包括英国“罗.罗”公司的份额。
美国波音、通用、普惠是美国经济的支柱产业。他们不怕被关键时刻“卡脖子”和制裁“断供”吗?
翻开历史看看、美国与英国的合作历史、英国是美国死心塌地的铁哥们。
再看看波音与通用的合作历史、关起门是一家人、你中有我我中有你、相互依存,谁也离不开谁……
2、飞机引擎故障原因有哪些?
1.转子抱轴2涡轮,压气机轮盘爆破3.发动机着火,4输油系统故障!
3、飞机发动机在飞机翅膀下是如何推动飞机起飞的?
对于现在的民航大飞机来说,飞机的主发动机(大发动机)都是需要依靠启动机启动的,而这些飞机发动机的启动机除了波音787的GE-Nx或Trent 1000是使用电力启动机外,其他的绝大部分都是使用气动启动机(个别小型飞机和活塞螺旋桨飞机除外)。而启动机启动所需要的电或者压缩空气从哪来,那就要依靠飞机上的APU了。
如上图所示,大飞机(民航客机)的APU都装在飞机的尾端,其实上就是一台小型发动机,也有人将其称为备用发动机,只不过这样的说法不是很准确。APU就是
Auxiliary Power Unit的缩写,意味辅助动力系统,一般但你坐飞机登机的时候,听到飞机上传来的轻微噪音并不是飞机主发动机传来的,这个时候飞机的主发动机还没启动,只是APU在工作。
APU基本上就是上图这个样子,下面我们来说一下民航客机发动机是如何启动的:当飞机发动机要启动的时候,首先要给发动机启动机通电、通气,那么电源和气源哪里来呢?这也就是辅助动力系统APU的作用。当飞机在地面时,APU工作提供电力和压缩空气,这时飞机里的照明、空调、仪表等用电用气设备依赖APU提供;当飞机准备就绪,想要发动发动机起飞时,驾驶舱会将控制钮旋至点火启动位置,将信号传递至发动机控制组件,控制燃油系统打开油路通道,高压引起机将APU产生的压缩空气通过引起管路引到“气动启动机”,高压气体带动启动机运转,经过齿轮箱附件等传动系统带动涡扇发动机的N2转子,当N2转子达到设定转速后,由发动机控制组件控制点火盒通电点火,燃烧室周围的燃油喷嘴开始喷油燃烧,发动机转速持续上升,当转速提高到50%的时候,发动机启动工作宣告顺利结束。
(南航波音747-400F更换APU)
发动机启动工作结束后,控制组件会控制引气启动管路关闭,点火盒停止工作,发动机与启动机脱开。发动机本身会继续提高转速,大约增加到60%转速时开始稳定工作,这也就是飞机主发动机“慢车”工作状态,然后就可以开足马力加速滑行并飞离跑道了。
每一架大飞机的屁股后面都有这样子的“洞洞”,这就是飞机APU的排气口,话说APU再小也是个发动机,也需要进气和排气嘛。而为何绝大多数大飞机的发动机都要引起启动(气动启动机),这是因为飞机的主发动机是非常庞大的,一般的往里站个人都不是事儿,大一些的发动机直径比中型客机机身还要大,所以启动机要带动发动机转子旋转还是很吃力的,而选择气动启动机就可以缩小APU的体积,当然随着技术进步,电力启动机得到跨越式发展的情况下,也可以选择电力启动,比如说波音787的发动机就是依靠电力启动机启动的。
话不多说,上图。上面就是波音787的GEnx发动机(左)和波音737NG的CFM56-7发动机(右)的大小对比,这俩发动机不光是体型、马力天差地别,GEnx这么大个的噪音水平还比CFM-56要低得多,如果说波音737发动机的噪音水平算是“嘈杂”的话,787发动机工作时都可以说是“静音”了。
当然我们上面所说的都是一切正常状态下的启动过程,而电子和机械设备,谁又能保证没个故障呢?当APU出现故障后,飞机发动机怎么启动呢?这时候就需要用到地面电源/气源车了,通过这些地面设备为飞机发动机的启动提供电气,那么上图中那辆黄色的小车就是美国A-12高空侦察机的地面启动车,民用客机的地面辅助车俩和这个差不多。
4、飞机的引擎有多厉害?装在拖拉机上会怎么样?
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现代飞机的发动机(引擎)多为涡喷或者涡扇发动机(比涡喷多了个风扇),利用喷出的高温高速气体的反作用力给飞机提供动力。跟飞机比起来显得很小的发动机能推动几百吨的庞然大物高速前进,威力自然小不了。
虽说没见过飞机发动机装在拖拉机上会怎么样,但是咱们可以找一个比较接近的东西来一窥究竟——堪称开路神器的涡喷吹雪车!
上图就是一个最简单粗暴的涡喷吹雪车,在一辆卡车上直接背上个战斗机的涡喷发动机,当然不是什么先进的发动机,基本都是现役战斗机不用了的旧货。
你看到的雪天清除路面上的积雪是这样的:
几辆铲车一人一条道三两下就扫除了大部分雪,剩下的工作把积雪运走即可?
感觉很厉害是不是?No,No,No,毕竟图样图森破,来看看涡喷吹雪车的工作方式:
一台车,全部搞定,而且路面非常干净,不像铲车一样,路面残留的极少数雪融化结冰后道路还是会很滑。其实这玩意用得最多的还是在我们机场,不,是所有冬天要下雪的机场:
跑道太滑飞机就不能起降,会造成很多人滞留在机场,航班延误是一件容易引起人神共愤的事情,所以每次下雪的时候,机场的扫雪车就像打了鸡血一样工作在道坪上,远远看上去,一片雾蒙蒙的。给张近照:
看上去比第一张好看多了,在北方那些比较繁忙而下雪又比较多的机场,扫雪车装备技术水平甚至很高。比如乌鲁木齐地窝堡机场,2017年年初遇到五十年不遇的大雪,于是他们祭出了一个神器——双发涡喷吹雪车!车速二十码,转速9800,单趟吹开冰墙六米多宽幅,几十厘米的冰雪分分钟吹到连渣都不剩,强力保障了航班的正常运行。
顺便说一句,这些吹雪车背负的涡喷发动机跟普通飞机一样,烧的是喷气燃料,也就是航空煤油。
这些涡喷发动机还算小的,一个普通卡车就可以装得下,目前已知得最大飞机发动机是通用公司的GE90,也是世界上推力最大的航空发动机,就是用在波音777上的那款发动机:
波音777-300ER上使用的GE90发动机
从上图可以很明显的看到发动机比一辆货车大多了,下面是正面照,用一个正常的成年人作为对比:
查了下资料,GE90进气口3.43米,地面试验最大推力56.9吨。不知道楼主是说的是类似于下面哪款拖拉机:
一般比较重型的拖拉机,例如修堤用的东方红履带式拖拉机也就7、8吨重,要真是装个航空发动机,推重比将远超1,垂直爬升能力会比F-22A还牛逼!
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5、飞机发动机工作原理?
飞机发动机也被称为航空发动机,其主要用来产生推力或拉力让飞机前进的发动机设备。按照工作原理可以分为活塞发动机、喷气式发动机(包括涡轮喷气式发动机、涡轮螺旋桨式发动机、涡轮轴发动机、涡轮风扇发动机、冲压发动机和爆燃发动机)和不依赖空气的火箭发动机。
最传统的飞机发动机是活塞式发动机,它使用往复式活塞,输出轴功为主的内燃机。而发动机本身并不能驱动飞机飞行,而是需要搭配螺旋桨。活塞式发动机往往都拥有多个活塞,而每个活塞都在气缸内,燃料和空气的混合物注入缸体内,燃点后,热气膨胀,推动活塞进行运动。活塞的直线运动通过连杆和曲轴转换为圆周运动。绝大多数活塞式发动机都是星型发动机,其相比于V型气缸效果更好。
涡轮喷气式发动机主要依赖燃气流产生推力,高速飞机一般都采用该种结构。涡轮喷气式发动机分为轴流式和离心式。1930年,英国人弗兰克·惠特尔爵士发明了离心式发动机。而德国人则发明了轴流式喷气发动机。后者相比前者而言,其横截面更小,压缩比更高,但是它对于发动机的材质要求也较高。离心式涡轮喷气发动机的原理,空气依次进入离心叶轮、轴、涡轮机、喷嘴和燃烧室。而轴流式喷气式发动机的原理为压气机、燃烧室、轴、涡轮和尾喷管。
目前大多数客机都采用涡扇式喷气机发动机。它的主要特点是首级扇叶的面积比涡喷的首级扇叶大很多。部分空气经过涡喷的被称为内涵道,内部的涡轮驱动首级增压扇叶推动空气经过的外侧为外涵道。涡扇式发动机要比涡喷发动机的效率高很多。
6、飞机引擎与汽车引擎在哪些地方有不同?
首先,飞机发动机比汽车发动机大得多,因为飞机大多数提醒都比汽车大,同时需要的功率高。不过,也有人表示不服,汽车为啥不能装飞机发动机?好吧,请把这车开到我国来年审,看不罚你个几万块的尾气超标加噪音超标
第二,飞机发动机的叶轮相对转速更高,我们常见的737飞机,发动机叶轮转速可达15000转每分钟。我们平时能看到的叶片转速也在5000转左右。
第三,飞机发动机油耗高。说起油老虎来,哪个车敢跟飞机比?波音737飞机发动机油耗大约一小时烧掉两吨半的油,换算下来也就是一小时3400升
第四,飞机发动机噪音大。小时候听到飞机从天上飞过的同学请举手。早期飞机发动机的噪音,在五十米内能达到150分贝,几分钟就会让你听力大损。即使现在发动机不断更新换代,五十米内也能达到70-100分贝。
第五,飞机发动机工作环境更恶劣。飞机发动机距离地面近,吸进砂石尘土都是正常的,工作时温度也很高,可达700度摄氏度,同时还会一直高频振动。
7、飞机发动机的原理是怎样的?
飞机发动机有很多种形式,最早的是活塞螺旋桨飞机,其发动机和汽车的发动机没什么区别,也有直4、直6、V6、V8、V12等形式,通过输出轴连接螺旋桨。
后来出现了星形发动机,也是活塞螺旋桨发动机的一种,其特点是发动机呈星形中心对称排列,发动机工作的时候振动小,而且比直列和V型的散热要好(直列发动机和V型发动机只有最前面的气缸散热最好,后面的气缸被前面的挡住了,所以必须要用复杂的水冷散热系统,散热系统损坏就要立即迫降,不然发动机一会儿就过热损坏了,星形发动机所有气缸散热条件都很好,可以用简单的风冷冷却,特别适合飞机使用)。
如果要飞机飞得更快,除了飞机机身、翼型的设计上要改变之外,发动机输出功率也要加大。对于活塞发动机,增大功率要么增加发动机缸数,要么增加发动机转速。但是发动机缸数增加会增加机头重量,影响重心分布,增加发动机转速,活塞往复运动极限较低,所以对于高速发动机,活塞发动机有很多先天不足。
后来发明了喷气发动机,1928年奥匈帝国的Albert Fonó在德国注册了冲压发动机的专利并在1932年获得通过。冲压发动机的原理非常简单:飞行时迎面气流在通过涵道的过程中将动能转变为压力能,经压缩后的空气进入燃烧室与燃料混合进行等压燃烧,生成的高温燃气在喷管中膨胀加速后排出,产生推力。冲压发动机结构简单,非常适合高速飞行,但是冲压发动机的问题是不能从初速为0的状态启动,因为空气没办法压缩,所以必须要有别的方式先让飞机向前动起来才行。如SR71就是低速用涡喷,高速用冲压。
同样1928年,英国克伦威尔皇家空军学院的弗兰克·惠特尔提出了新的喷气发动机设计,在1932年获得了专利,就是后来的涡轮喷气发动机,其原理是发动机启动(可以使用电启动)后,前面的压气机将空气压缩,然后进入燃烧室点火燃烧,后面跟着的是涡轮,涡轮受燃烧室气体膨胀推动的作用高速旋转,为前面的压气机提供动力。如米格17、F4等飞机。
涡喷的高速性能不错,但是比较费油,不太经济,特别是在亚音速飞行的时候。于是后来在涡喷的基础上在前面加了一个涵道(外涵道),用大面积的风扇作为前级,变成涡轮风扇发动机,这样就能提供很好的低速飞行经济性。如常见的波音、空客、C919等客机。
如果把涡喷的发动机输出轴通过减速器连到螺旋桨上,就成了涡轮螺旋桨发动机,低速巡航更加省油。如美国的C130等飞机。
如果不设减速器,直接把螺旋桨接在涡喷输出轴上,就变成了桨扇发动机,桨扇发动机相当于一个外涵道无限大的涡扇发动机,速度和性能类似涡扇发动机,经济性接近涡桨发动机,但是对高速螺旋桨的加工要求特别高,目前实用的飞机非常少。
8、为什么许多大飞机都是四引擎,C919却是双引擎?
比大多了的阔体双通道波音767都是双发,和波音737几乎同级的C919用双发很正常,不值得大惊小怪!