发动机短舱上的小耳朵

发动机短舱上的小耳朵 编者:近来陆续有读者来信向本刊询问，波音737和波音767客机的发动机短舱靠近机身内侧的凸起片状物是什么?,解答这一疑问，特刊发此文，希望能今询问的读者满意。 现代大型客机通常采用翼吊方式安装高涵道比涡扇发动机，也就是发动机通过吊架方式吊装在机翼下方，但,了最大程度减少起落架的长度(这意味着减少重量)，并保持合适的机体距地高度(最大限度减少发动机吸入异物的可能性)，发动机通常安装的位置都非常接近机翼。飞机在平飞状态时，体型较大的发动机短舱后也会产生涡流，但这时涡流流场较,平顺，而且由于发动机位于机翼下方，后行涡流会从机翼下方流过，对机翼上面的气流流场不会产生什么不利影响。 但在起降过程中，情况就完全不同了。起降构型的飞机有几个最基本的特点，即迎角增大、速度降低且前缘襟翼和后缘襟翼都处于下偏动作状态。迎角增大带来了一个重要变化，即原本位于机翼下方的发动机短舱向前上方抬升至接近机翼前方的位置，短舱涡流也就随之上移，而且由于仰角的增加，短舱涡流在流经短舱之后会很快破裂成,紊流。对于波音747那样的大型飞机，发动机距离机翼的绝对距离相对较远，紊流仍然能够从机翼下表面流过，但对于空客A320和波音737这类发动机和机翼距离不够大的飞机，这些破裂的涡流则可能刚好流经机翼上表面，对机翼上表面气流流场产生不利干扰，使得大迎角状态下机翼上表面的气流提前分离，降低机翼产生的升力。如果没有补救措施，飞机就只能加大推力提高速度，以增加升力，确保起降安全性。但这样一来，不仅要耗费更多的燃油，而且飞机的起降距离也势必增加。 有没有办法能够解决起降大迎角构型下发动机短舱对机翼上表面气流流场的不利影响呢?是肯定的。研究人员找到的解决方法，就是我们在某些现代客机发动机短舱侧面看到的片状“小耳朵”，它的正式名称叫做发动机短舱涡流发生器(Vortex Generator,Nacelle Chine)――在波音767和波音737发动机短舱靠近机身的一侧，都装有这个小东西。一般而言，发动机短舱涡流发生器可能算是飞机上最,大型的涡流发生器之一，在外形尺寸仅次于某些飞机翼根向前延伸的大边条，比机翼和尾翼上的涡流发生器要大得多，外观颇像鲨鱼的背鳍。在波音737上，发动机短舱涡流发生器只安装在发动机短舱靠近机身的一侧，波音737-600,700,800,900都是如此布置。有些飞机发动机短舱两侧都安装有涡流发生器，空客A319就是个明显的例子。如果留心观察一下美国空军洛克希德C-17“环球霸王”运输机，你会发现，“环球霸王”的4台发动机短舱两侧一共安装了8个涡流发生器，这,该机短距起降性能提供了有力的支持。 发动机短舱涡流发生器的原理实际上并不复杂，它就像一片小小的机翼，每一片都能产生垂直于其表面的升力。在产生升力的同时，这些小“耳朵”还会产生一个下洗的高能涡流，这个涡流能够,发动机短舱产生的涡流补充能量，以耦合方式夹持其向后流动，推迟大迎角状态下短舱后行涡流的破裂和机翼上表面气流的分离，驯服那些紊乱的气流。高能涡流还能够,流经机翼上表面的气流补充能量，使其更流畅地流经翼面，而不是过早分离造成升力损失。这样，涡流发生器就成功延迟了大迎角状态下发动机短舱干扰导致的机翼上表面气流分离，保证了机翼升力不受损失，从而改善了飞机在起降状态的飞行品质。 在波音767初期设计阶段，设计人员要求飞机具有更优良的大迎角状态下的稳定性，在过载条件下俯仰姿态调整的操纵杆力要保持在可接受水平。经过研究，设计人员发现，飞机在起降时的大迎角和低速度，外加下偏状态的前缘襟翼和后缘襟翼，导致流经发动机短舱的气流流场发生紊乱，特别是在靠近机身的一侧，流场紊乱程度更,严重。,解决这一问题，研究人员在发动机短舱上设计了涡流发生器，有效地改善了飞机的降落性能。 发动机短舱涡流发生器能够显著改善飞机的起降性能。对于波音767-200，由于发动 机短舱涡流发生器的采用，其降落接地速度可以降低5节(约9千米,小时)，降落所需跑道长度减少了250英尺(约76米)。当然，在设计过程中，发动机短舱涡流发生器的形状、尺寸、位置、角度都十分讲究，而且要在风洞中进行反复吹风试验才最后确定，这样才能够最大限度挖掘发动机短舱涡流发生器的效能，有效改善飞机大迎角飞行品质。