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机械设计

飞机发动机为什么设计得容易“脱落”?

时间:2018-11-30 20:06:44   作者:   来源:   阅读:4   评论:0

    飞机发动机是一种高度复杂和精密的热力机械,为飞机提供飞行所需动力的发动机。作为飞机的心脏,被誉为“工业之花”,它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性,是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。


  安全性是民用客机最基本、最重要的要求,随着机身主体结构防撞性和座椅、安全带系统保护能力的不断提高,多数情况下,应急着陆碰撞过程中乘员的一次伤亡已相对较低,而发动机或燃油系统破坏引发的火灾、爆炸所带来的二次伤亡往往更为严重,坠机后起火也为后续救援和地面人员疏散带来了极大不便。


    如1978年3月1日,美国大陆航空公司的一架前往夏威夷檀香山的麦道DC-10航班在美国洛杉矶国际机场起飞时,因为爆胎冲出跑道,左侧主起落架折断导致飞机左侧机翼下方的发动机撞击地面,造成油箱破裂,燃油外泄,随后机身中段陷入大火,造成了严重的伤亡后果。


飞机发动机为什么设计得容易“脱落”?

▲麦道DC-10发动机未断离、起火燃烧


    民用飞机发动机安装主要有尾吊和翼吊两种形式,应急着陆时,对于翼吊飞机,其发动机常常最先触地,而尾吊飞机,最先触地的是操纵面(襟翼等)结构,若起落架出现故障而无法收起,则起落架也会与地面发生碰撞,发动机、操纵面或起落架等结构未能及时与机体断离导致撕裂油箱引起火灾,是造成飞机起火甚至爆炸的主要原因之一。


强而有度,顽而不固,发动机设计的应急断离技术


    飞机的安全性不仅是要求飞机在稳定运行时各个系统和部件的可靠性,还包括飞机在应急着陆甚至坠机等极端情况下规避风险和避免乘员伤亡的能力。因此,在民用飞机结构设计中,对于与飞机油箱关联的活动部件,如起落架、发动机、操纵面等均需进行超载应急断离设计,主要是通过在接头部位设计薄弱区,通过控制不同连接处薄弱结构的失效顺序实现紧急着陆情况下应急断离结构与机翼机身结构的可控有序分离。


    这样的应急断离设计,一方面避免了起落架或发动机等结构失效而引发周边机体结构的破坏,使得着陆冲击载荷传入机身或机翼而撕裂油箱,引起油箱漏油,发生火灾;另一方面发动机、起落架等大部件结构脱离后会带走大量能量,降低飞机的着陆冲击载荷,缓解乘员的冲击载荷环境。


    如2009年9月14日,在德国斯图加特机场,一架福克100客机紧急迫降到停机坪跑道上,迫降过程中由于襟翼应急断离结构的成功断离,未造成人员伤亡。在本次事故中,正是由于发动机的及时脱落,保证了机翼油箱的完整性,未造成燃油泄漏和起火爆炸等严重事故。


飞机发动机为什么设计得容易“脱落”?

▲福克100客机的襟翼成功断离


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