主页|越来越接近大飞机|航空知识 航空知识 飞机有多快,怎么减速呢? 时间:2019年2月20日15: 51资料来源:大飞机报告 视力保护颜色: 【字号大中小】

是否使用推力反向器制动起落架的着陆距离

这架飞机即使着陆也飞得非常快。那么飞机如何减速呢?它是否像汽车一样松开油门和刹车?还有手刹吗?通常,飞机将通过反推力装置,扰流板和车轮制动器减速。推力反向器通过改变射流的方向来减速飞机,以产生与推进力的方向相反的力。在某些情况下,反推力制动方法也受自然条件的影响较小,这对提高飞机的安全性具有重要意义。

  通过反推装置实现飞机减速

随着飞机结构设计和空气动力学设计能力的不断发展,以及高推力发动机的引入,大型喷气式飞机的起飞和着陆重量不断增加。大规模的发展趋势对飞机着陆和起飞提出了更高的要求。在着陆重量大的情况下,最有效的措施是使用反向推力装置和相应的控制技术。

在正常的滑行和飞行条件下,飞机发动机产生向后的气流射流,产生正向前推力。在飞机起飞或着陆接地的情况下,必须使用反向推力装置产生与正推力方向相反的反向推力,以通过改变全部或部分喷射气流的方向来减小飞行器。为确保飞机的安全性和经济性,推力反向器必须具有操作简便,安装性能好,承载能力强,流量损失小,稳定性好的特点。

使用推力反向器来实现飞机减速具有许多优点。首先,与仅使用车轮制动器相比,推力反向器的减速效果在潮湿,结冰或积雪的跑道上更明显。其次,推力反向器在工作时工作良好,在迫降,紧急终止和恶劣气候期间为飞机提供可靠的减速。再次,推力反向器可以减少飞机轮制动系统的磨损,并且在使用减速带之后不需要重新缩回,从而提高了飞机的效率。最后,推力反向器在机场不需要特殊设备,不受着陆区的限制,比其他减速方法更稳定可靠。

从安全角度来看,推力反向器是大型飞机不可缺少的组成部分,这使得反推力技术的研究和开发一直是各国飞机制造商和发动机研究机构关注的焦点。

  实现反推装置的主要方式

飞机上的反推力装置的设计与所使用的发动机密切相关。如果模型飞机可以配备多种型号的发动机,则这种类型的飞机可能存在两个或更多反向推力。目前常见的发动机类型是涡轮螺旋桨发动机,涡轮轴发动机,涡轮喷气发动机(涡轮喷气发动机)和涡轮风扇发动机(涡轮风扇发动机),其中涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机通常不涉及推力反向器。

涡轮喷气发动机由进气口,压缩机,燃烧室,涡轮机和尾部喷嘴组成。涡轮旋转驱动压缩机工作,压缩机对空气加压,高压空气和燃料在燃烧室中燃烧,产生高温高压空气。它通过涡轮机和尾部喷嘴向后喷射,以在驱动涡轮机旋转时产生正推力。与涡轮喷气发动机相比,涡扇发动机增加了风扇和外管。类似于涡轮喷气发动机的结构称为固有轨道,直接离开发动机的气体通过风扇的通道称为外管道。各级涡轮机分别驱动风扇和压缩机工作,风扇加速并加压外部管道气流,从而产生外部管道的正推力。可以看出,涡扇发动机的推力包括两个部分:固有通道推力和外部管道推力。

通过对涡轮喷气发动机和涡扇发动机工作原理的分析,可以知道涡轮喷气发动机推力反向器产生的反推力只能通过流入射流的方向和涡扇转向推力装置来实现。原则上可以通过。流入喷射流的方向反转以产生反向推力,或者反向推力可以通过外部管道气流的方向或两者产生。

目前,实现反推力的方式主要是机械反推力。结合涡轮喷气发动机和涡扇发动机的特点,反推结构主要包括挡板反推,级联反推和挡板反推。

挡板推力反向器可分为两种类型,一种是深蹲式反推力,反推式结构位于喷嘴前面;另一种是抓取式反推,反推结构位于喷嘴后面。当发动机产生正推力时,两个反向推力门穿过前后传动摇臂,并且紧密地连接到延伸管和喷口的左侧和右侧。当需要反向推力时,两个门对接在一起,迫使气流向前倾斜喷射。反向推力导致飞机减速。这种类型的推力反向器通常安装在机翼下方的机舱的后端,需要机舱延伸出机翼。否则,当反向推力排气直接流过机翼时,会产生不必要的升力并降低推力反向效率。

通常,挡板反向推力空气喷射角度较大,反向推力效率较低。因此,挡板推进器主要用于涡轮喷气发动机或小型旁通比涡扇发动机,主要依靠在线气流的反转产生反向推力。挡板反转器具有结构简单的特点,但重量大,推力载荷大,逆流易于作用于机身结构。

级联后推力主要应用于大旁通比涡扇发动机。例如,涡轮风扇发动机的第一级压缩机的外风扇的推力,其旁通比为9,可占发动机总推力的约80%。级联式推力反向器结构紧凑,结构紧凑,挡板推力反向器,推力反向器更稳定,短舱内有足够的空间,以满足推力反向器的定位要求。级联后推力器仅适用于涡扇发动机,并具有高达发动机最大推力的60%-70%的反向推力。缺点是机械协调部件多,结构复杂,级联罩和挡板漏风可能导致发动机性能下降。

级联型反向推力被广泛使用。常见的引擎包括V2500,CFM56-7B,GE90,Trent900和PW4000。涉及的模型包括A320,B737,B777,A380和A330。 B787配备了Trent1000和GEnx-1B发动机,均采用级联式反推力系统。中国商用飞机的ARJ21飞机尾部提升发动机和C919飞机翼式起重机发动机也使用级联式推力反向器。

挡板门挡板的常见形式是挡板式挡板门挡回,其由四组或更多组枢转枢轴挡板和周向设置在机舱侧壁上的驱动机构组成。在正推力状态下,挡板门与机舱紧密匹配,以确保外管道和机舱外表面的空气动力学性能。当需要反向推力时,挡板门枢转。每组门的内部部分相当于级联式反推扼流圈,阻挡外部管道气流,而外部部分相当于级联反向推进。网格部分作为废气的引导流动产生反向推力。襟翼式旋转挡板推进器更适用于涡扇发动机,其反向推力约为发动机静推力的40%。尽管挡板的反推力比级联挡板更简单,但它比挡板更复杂,并且其挡板对机舱的密封性能具有相对大的影响。

挡板闸门通常用于配备Trent 700发动机的A330飞机和配备CFM56-5B发动机的A320,A340和B737飞机。

  新型反推结构

逆推力技术在飞机上的应用不仅增加了机械系统的复杂性,而且更重要的是提高了机舱结构的质量。实践表明,对于风扇直径大于2540毫米(100英寸)的发动机,推力反向系统的质量超过机舱质量的30%。对于像GE90这样的超大型发动机,单引擎反推力系统为680千克。对于较小的发动机,例如F100,推力反向系统的质量约为机舱质量的55%。

目前正在研究的一种新型推力反向器是非止动发动机推力反向器(BETR)。该装置的结构布局的主要特征是去除了受限通道和外部导管阻流器。当需要反推力时,外导管可以滑动整流罩向后滑动,露出级联,并直接使用注射系统来内涵。道路压缩机的高压空气以一定角度注入外管道气流中以产生空气动力学效应,其使外管道气流偏转并通过挡板级联排放实现反向推力。该方法大大降低了反推力系统的质量,降低了驱动系统的复杂性,并且不会对内部流动产生干扰,并且反向推力效率得到显着提高。

目前,主要通过计算流体动力学技术对非限流器级联反推力装置进行了数值研究。研究内容涉及二次流注入位置,注入流量和注入角度对反推力性能的影响。结果表明,二次流注入位置和其他因素对二次流下游形成的涡旋结构的范围和位置有影响,这决定了反向推力性能。

推力反向器是现代大型喷气式飞机的组成部分,也是与结构,强度,材料,气动和机械相关的飞机和发动机的综合设计技术。目前,中国在发动机推力技术领域的研究还比较基础。相信大型国产飞机的发展将增强中国在大型喷气机逆冲技术和装置方面的研发能力。

(作者是中国商用飞机北研究中心的工程师)

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