你不知道的飛機「呼吸系統」！

最新 06-01

看航空

看航空，知天下！

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前幾天，日本航空632次航班從熊本機場起飛，原定飛往東京羽田機場，但因飛行途中出現發動機故障而折返。機上209名乘客無人受傷。工作人員隨後在機場周邊發現十餘個金屬片，部分金屬片還砸破了醫院的窗戶。事故原因還在調查中。

一邊飛一邊解體的窘況實在嚇人

幸好沒砸到人。

其實飛機與人是一樣的，

心臟不舒服、呼吸不順人便會感到難受

這發動機就好比心臟，

而進氣道就像人的呼吸，

如果他們銜接出了問題

後果將不堪設想！

今天大喵就帶小夥伴們了解

飛機的「呼吸系統」。

上世紀50年代中期，美國的F-102飛機在進行大速度機動飛行時，飛機頭部產生強烈爆音，進氣道內部「嘟嘟」作響，發動機轉速極不穩定、推力時大時小。為了避免重大飛行事故的發生，飛行員最終放棄了預定的飛行計劃。在之後幾個架次的飛行中，間斷性地發生類似現象的飛行故障，而每次地面檢查的結果都表明飛機和發動機工作正常。這個結果讓人大惑不解，經過研究人員的仔細分析、研究，終於找到導致這一故障的「元兇」——飛機進氣道與發動機之間的匹配性問題，即進氣道對空氣的全程供給量或多或少，不能實現工作時間內最合適的供給量值，不滿足發動機對空氣的需求。

F-102飛機

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打比方

人的呼吸道進氧量不足時，就會出現因缺氧導致的心絞痛等一系列癥狀；進氧量過大時，會出現疲倦、無力、胸悶、頭昏等身體反應。至此，飛機進氣道與發動機相容性設計、驗證開始作為關鍵環節納入到飛機和發動機的研發體系中，並成為航空業者重點研究的內容之一。

現代飛機上配裝的渦輪風扇發動機在運行時需要吸入大量的空氣，其中部分提供給發動機的燃燒室，用以和航空煤油進行混合燃燒，產生機械能來驅動發動機風扇高速旋轉；另外部分空氣經發動機風扇葉片的高速旋轉、壓縮成高壓氣體從發動機尾噴口排出，給飛機提供向前的推力，飛機進氣道正是這段為發動機提供空氣的管道。隨著飛機氣動構型的複雜、機動性能的日益提高，進氣道出口氣體流場品質對發動機工作影響的作用逐漸顯現，並成為影響發動機工作穩定性的主要因素之一。

導致進氣道出口流場品質問題逐漸凸顯並日趨嚴重的原因有以下幾個方面：

首先

現代先進戰鬥機為了達到較好的隱身和機身完美的氣動性能，往往廣泛採用無附面層隔道，短「S」彎進氣道，這種構型使得進氣道流道長度縮短、曲率加大，進氣道內部極易產生氣流分離，從而容易導致進氣道出口的流場畸變，特別是旋流畸變。

其次

新一代戰鬥機往往追求大攻角、大側滑角等高機動飛行性能，以增強其空中格鬥和規避導彈打擊的能力，這種高機動的飛行也容易誘使進氣道出口產生壓力、溫度等流場畸變。

最後

側風、結冰氣象條件以及飛機編隊飛行、發射導彈、發動機反推力構型、彈射起飛等條件也會使得進氣道出口氣流產生畸變。

飛機進氣道和發動機之間

就如同鞋和腳之間的關係，

俗話說得好

鞋合不合適只有腳知道。

只有相互匹配好，

走起路來才舒適、輕鬆，

才能發揮出各自更佳的效果，

展現出「和諧之美」。

我國的飛機進氣道與發動機相容性技術研究始於上世紀70年代，其中，航空工業進行了大量的相關研究和試飛鑒定工作，為型號定型設計提供了寶貴的科研數據。

早在上世紀80年代初，航空工業試飛中心結合某殲擊機型號試飛，首次進行了飛機進氣道出口穩態壓力畸變測量、強度計算以及在進氣畸變條件下發動機穩定性等試飛研究，取得了重要的研究成果。之後在1989年，在國內首次採用人工風源，進行了進行某型飛機配裝某型渦噴發動機的地面側風試驗，該試驗分別在不同風速、風向、發動機狀態條件下考核該型飛機進氣道性能、進氣道出口流場品質及其對發動機工作穩定性影響，為後續相關研究提供了技術支持。

「九五」期間

隨著加力式渦輪渦扇發動機的普遍使用、飛機性能的提高，飛機進氣道動態壓力畸變、溫度畸變對發動機工作穩定的影響日益嚴重。航空工業試飛中心進行了進氣道動態壓力畸變的模擬、測量等研究工作，同時研製了進氣道壓力畸變插板模擬器、動態壓力測量耙，並首次在地面試車台上進行了動態壓力畸變條件下發動機逼喘、退喘技術及試驗驗證，為後續該項技術的試飛驗證進行了技術儲備。

「十五」期間

航空工業試飛中心進一步開展進氣道壓力畸變和溫度畸變對發動機穩定性影響評定方法的研究。利用在某型發動機飛行試驗台試飛等手段，解決了發動機進口流場畸變的可控性、渦輪風扇發動機的逼喘等關鍵試飛技術，並為進氣畸變的數據處理提供了比較完整的演算法、數據處理軟體和科學的試飛方法。

「十一五」期間

針對大攻角、大側滑角飛行及緊湊的「S」彎進氣道等造成的進氣旋流畸變問題，航空工業試飛中心通過數值計算、風洞試驗逐步建立並驗證了旋流模擬方法、測試方法、評定指標的有效性和可行性，建立了適用于飛行試驗的旋流評定體系；國內首次在地面試車台上利用某型渦噴發動機進行了全尺寸量級的旋流模擬、測試及評定驗證試驗，取得了圓滿成功。研究建立的旋流模擬方法、測試方法及適用于飛行試驗的評價體系可直接應用於新型號飛行試驗。