У студентов, которые часто летают на самолете, должно сложиться впечатление, что часть двигателей самолета подвешена на крыльях, а часть установлена на ягодицах. Можно ли это устроить небрежно?
На самом деле авиадвигатели сильно различаются не только по характеристикам, но и по конкретному месту установки. Вообще говоря, в дополнение к обычной компоновке подвески крыла, реактивные двигатели также имеют компоновку основания крыла, хвостовой подвески и хвостовой подвески крыла.
Схема подвески крыла
Начнем с самой распространенной схемы подвески крыла. Эта компоновка впервые появилась на бомбардировщике, а затем была принята на самолете 707, который помог Боингу заложить основу гиганта отрасли. После принятия этот макет без колебаний стал основным. Причина, почему он так популярен, заключается в том, что он имеет много преимуществ. Прежде всего такая компоновка способствует использованию веса двигателя для компенсации части кручения в месте соединения крыла самолета с фюзеляжем, что играет важную роль в «разгрузке».
Во время полета самолет опирается на крылья для создания восходящей подъемной силы, в то время как более тяжелый фюзеляж создает большую нисходящую силу тяжести. Таким образом, в месте соединения крыла с фюзеляжем подъемная сила, создаваемая крылом, и сила тяжести, создаваемая фюзеляжем, образуют большую скручивающую силу, что делает корневую часть крыла наиболее важной частью конструкции самолета. Если вы подвесите очень тяжелый двигатель под крылом, вы сможете распределить часть веса на крыло, что поможет сбалансировать крутящий момент в основании крыла.
Подвешивание двигателя под крылом также снижает дискомфорт, вызванный шумом. Когда самолет находится в полете, звук двигателя очень громкий, что вызывает очень шумное ощущение у пассажиров, находящихся рядом с двигателем. Тишина в салоне является важным критерием для измерения комфорта самолета. По этой причине авиаконструкторы представляют себе, что если двигатель подвешивается под крылом, то не только крыло образует барьер для шума двигателя, но и двигатель можно держать как можно дальше от фюзеляжа, тем самым уменьшая воздействие шума.
Кроме того, вывешивание двигателя под крылом имеет следующие преимущества: двигатель находится ближе к земле, что упрощает техническое обслуживание и ремонт; двигатель, установленный под крылом, находится ближе к центру тяжести самолета, что облегчает управление самолетом; Большой, поэтому относительно легко увеличить или уменьшить количество подвешенных двигателей под крыльями.
Подвесить двигатель под крыло - это не просто небрежно его поставить. Необходимо всесторонне учитывать различные факторы, такие как сопротивление и воздушный поток во время полета. Самолеты гражданской авиации в основном низкоплановые. В этом случае авиаконструктор должен следить за тем, чтобы двигатель, подвешенный под крылом, не находился слишком близко к земле, чтобы предотвратить засасывание двигателя осколками на земле и его повреждение.
То, что мы обычно называем крыльевым подвесом двигателя, это подвеска двигателя под крылом, но есть и обратный способ расположения двигателя над крылом. На самом деле, с точки зрения того, что двигатель на крыле не ограничен высотой над крылом и имеет такой же разгрузочный эффект, как и двигатель на крыле, компоновка двигателя на крыле весьма научна. Однако, когда двигатель размещен над крылом, роль крыла в защите от шума двигателя не может быть достигнута. Кроме того, расположение двигателя над крылом затрудняет техническое обслуживание двигателя из-за его приподнятого положения. После всестороннего рассмотрения различных факторов в настоящее время не так много самолетов с крыльевыми двигателями.
компоновка корня крыла
Корневая компоновка крыла — это компоновка двигателя с долгой историей. Начиная с первых реактивных лайнеров, Comet и Tu-104, конструкторы устанавливали двигатели в основании крыла. Причина, по которой конструкторы выбирают эту компоновку, заключается в том, что она может сохранять форму самолета, образованную тремя основными аэродинамическими компонентами: крылом, фюзеляжем и оперением, с наименьшим сопротивлением ветру. Кроме того, поскольку двигатель расположен относительно близко к центральной оси фюзеляжа и центру тяжести фюзеляжа, в случае отказа одного двигателя возникающий в результате дисбаланс тяги относительно мал, а управление полетом относительно просто. Поэтому в большинстве первых реактивных авиалайнеров использовалась такая компоновка двигателя.
Конечно, у этого макета есть и очевидные ограничения. Компоновка корневого двигателя крыла делает двигатель максимально приближенным к фюзеляжу. Это, во-первых, сделает салон шумным, а во-вторых, горячий поток воздуха от двигателя легко вызовет повреждение фюзеляжа. Кроме того, такая компоновка позволяет крылу проходить через мотогондолы и соединяться с фюзеляжем, что усложняет конструкцию силовой системы и увеличивает конструктивный вес корня крыла. Кроме того, поскольку двигатель установлен внутри конструкции крыла, это усложняет техническое обслуживание двигателя.
Схема хвостовой подвески
Компоновка с гидробортом предполагает размещение двигателя в хвостовой части самолета. Первым реактивным авиалайнером с такой компоновкой двигателя был Clipper, а позже эта компоновка была принята и на Boeing 727.
Преимущества такой компоновки очевидны: во-первых, под крылом нет лишних выступов, что снижает влияние гондолы двигателя на подъемную силу и сопротивление; во-вторых, нет жесткого требования к пространству под крылом, и конструктор может сократить высоту шасси и сохранить конструкцию. В-третьих, это может обеспечить более тихую и комфортную среду для первого класса, бизнес-класса и даже элитный эконом-класс расположен в передней части фюзеляжа; в-четвертых, диаметр двигателя не ограничен пространством, и можно использовать двигатель с очень большой степенью двухконтурности; В-пятых, из-за небольшого расстояния между двигателями при отказе одного двигателя влияние на рыскание самолета намного меньше, чем у подвесной компоновки под крылом.
У этой компоновки есть и недостатки, такие как дезинтеграция разгрузочного действия двигателя на крыло; компоновка хвостового двигателя требует высокоуровневого оперения, а в конструкции модели необходимо усиление вертикальной конструкции; количество двигателей не может быть увеличено или уменьшено по желанию.
Компоновка «Кран плюс хвостовой кран»
Компоновку двигателей «крыльевой кран плюс хвостовой кран» можно увидеть на некоторых самолетах с 3 двигателями. Среди них наиболее представительными являются дальнемагистральные широкофюзеляжные авиалайнеры DC-1 и MD-11 производства McDonnell Douglas. Первоначально основной идеологией принятия этого метода компоновки двигателя была установка двигателя в хвостовой части для увеличения мощности самолета и увеличения дальности полета. Эта компоновка двигателя «крыльевой кран плюс хвостовой кран» постепенно упразднялась с ростом популярности подъема вспомогательных двигателей гражданских самолетов.
