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为什么飞机在雨天起飞,发动机不会进水导致熄火?

为什么下雨的时候,客机依旧能正常起飞呢?就不怕雨水灌入发动机导致熄火吗?喜欢开越野车到户外撒野的朋友都知道,遇到路上有坑

为什么下雨的时候,客机依旧能正常起飞呢?就不怕雨水灌入发动机导致熄火吗?

喜欢开越野车到户外撒野的朋友都知道,遇到路上有坑洼积水时要非常小心,如果水淹没了进气口,那发动机准熄火。因此有些越野车在买到手之后,车主会把进气管道加高,这种管道也叫“涉水喉”。

飞机装不了“涉水喉”,即便能装也没有用,客机的发动机都是直肠子,在下雨天雨水肯定会被吸进去。那该怎么办呢?

其实不需要特殊操作,少量的雨水进去也无关紧要,这是由涡扇发动机的结构决定的。涡扇发动机有两个壳,外壳与内壳之间的区域叫外涵道。外涵道里是空的,在外涵道的最前面是一个风扇,它的旋转速度很快,雨水进入后,因为水的密度比空气大,在离心力作用下,这些水大多会被甩到外涵道,然后随着气流喷出去,大部分都没有进入核心机。

涡扇发动机的核心机其实可以看成一个涡喷发动机,它由压缩机、燃烧室、涡轮、尾喷管组成。压缩机把进气道里的空气吸进来,由多级扇叶旋转进行压缩,与航空煤油混合后在燃烧室里点火爆燃,产生高温高压气体。这个气体向后运动时带动涡轮桨叶旋转,这个涡轮桨叶的主轴与压缩机乃至前面的大风扇相连接,带动它们旋转,这样一台涡扇发动机就可以自持。

燃烧室的温度是非常高的,桨叶本身的温度也很高,有些部位高达上千摄氏度,少量的雨水进去以后直接汽化,变成了水蒸汽,航空煤油和空气中的氧气燃烧后本来就有水蒸汽产生,这些气体对于发动机核心没有多大影响。

其实进了一些雨水,对发动机而言不光没有影响,反而可以让它的推力更大。以前,一些设计航空发动机的工程师,想出了往里面喷水雾的操作。

这种方式带来了几个好处,第一个是可以降低发动机核心的温度,用水来对其进行热管理,进而降低氮氧化物在大气层的排放,罗罗、波音甚至是NASA都考虑过这种技术。

第二个好处是给航空发动机补水,能提高发动机的热效率。水可以更有效吸收发动机废热,变成水蒸汽后相当于给发动机增加了工质。根据动量定理,在喷出气体速度不变的情况下,增加气体的质量,发动机获得的推力就越大,这个推力其实是一种反作用力。

但是这种补水装置似乎不稳定,后来就没有应用了。航空发动机不是推力越大越好,在效率和推力之前该有一个更加重要的指标——稳定,因为进水量不一样,导致发动机推力一会大一会小,那飞行员就不好控制飞机了。

如果雨量特别大该怎么办?航空发动机有没有熄火的可能?

甭管涡扇发动机的性能有多么稳定,雨量达到一定程度,如果里面再夹杂着细小的冰晶,那对发动机来说影响还是比较大的,熄火也有可能发生。

但是不用着急,只要发动机还可以进气,油路没有问题,它依旧可以再次点火。

航空发动机通常采用高能点火系统进行启动,其核心装置是安装在燃烧室上的高能点火器,俗名电嘴。它和普通火花塞不一样,释放出的是能量极高的脉冲电弧,在恶劣条件下依旧可以引燃航空煤油和空气的混合物。点完火以后不需要一直放电,发动机本身是可以自持的。

假如遇到了极端情况,雨下的跟天河决堤一样,又有湍流影响,发动机在空中意外熄火。这时可以重启,重启的一个先决条件是,飞机本身还有较高的速度,压缩机叶片依旧在旋转。这时迎面的高速气流会使发动机风扇和核心机像风车一样自转,这一状态称为“风车旋转”。

飞行员会将发动机控制手柄置于“点火”位,系统自动会向燃烧室喷射燃油,接着点火器工作,这样利用旋转速度压缩空气,从而在气流中再次建立稳定燃烧,实现重新启动,整个过程飞行员不需要进行多少操作,是比较方便的。

除了航空发动机,还有一种发动机也有这种特性,它叫燃气轮机,这种发动机不怕水蒸汽,但是怕灰尘。