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闯祸的737MAX8,为什么发动机的外型如此奇葩?

科普小知识2021-11-01 06:17:22
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五个月内,两架波音737 MAX-8飞机相继坠毁,造成346人丧生,其中包括8名远在他乡的中国同胞。当我们感到震惊和悲伤的时候,我们不得不仔细看看导致这场灾难的波音737 MAX-8。波音737马克斯-8真的很特别。这种类型的客机中使用的两台涡轮风扇发动机,发动机舱中整流罩的后缘呈锯齿状,几乎像是穿着一件风骚的波浪裙。

闯祸的737MAX8,为什么发动机的外型如此奇葩?

波音737MAX系列发动机在整流罩的后缘有一个独特的锯齿状结构。

(照片来源:设计-工程)

波音公司正在做什么来创造如此奇特的发动机?这必须从民用客机的一个长期问题开始。经常出城的小伙伴们一定知道,尽管客机上的座位很舒适,空乘人员也有甜美的笑容,但整天飞来飞去的体验并不好。一个重要的原因是飞机上的噪音!驱动大型客机的涡轮风扇发动机马力强劲,流过它的空气也在涌动。由此产生的噪音震耳欲聋。起飞和着陆时的噪音更让人无法忍受。

闯祸的737MAX8,为什么发动机的外型如此奇葩?

现代大型客机装备有高旁通比涡轮风扇发动机,飞机会产生强烈的噪音。

(图片来源:*)

尽管设计师们精心安排了引擎的位置,但客机的机身也使用了很多隔音材料,而且引擎附近的座位仍然很不受乘客欢迎。民用飞机起降时的巨大噪音也让机场周围的居民难以忍受。那些相对靠近市区的机场将严格控制客运航班的数量,甚至在夜间关闭跑道,完全禁止航班起降。然而,所有这些措施都是临时性的,而不是永久性的。尽量保持客机发动机的低调是最重要的。

事实上,自然界中不乏安静飞行的好例子。猫头鹰翅膀的前缘有一个梳状结构,而翅膀的后缘有一个柔软的边缘。这些结构可以增加与气流的接触面积,将流过翅膀的气流切割成细小的涡流,这有利于气流“轻轻地”与猫头鹰的翅膀分离,从而减少尖锐气流产生的噪音。声音是由振动产生的机械波。许多小涡流产生的声波相位不一致,这将在相互抵消后进一步降低飞行噪声。有了这种微妙的降噪结构,猫头鹰可以悄悄地飞过它们的猎物,成为一群沉默的夜猫子。

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猫头鹰的翅膀有一个精确的降噪结构,飞行时保持安静。

(图片来源:美国图腾)

说到这里,小朋友们都明白了吗?波音737 MAX-8配备了LEAP-1B发动机。发动机舱内整流罩后缘的锯齿状结构正是猫头鹰,一位安静飞行的大师,所学到的。虽然猫头鹰的降噪结构还远未完善,但这种锯齿状的边缘仍能有效地降低发动机的噪声。因此,波音公司可以减少数百公斤机身隔音材料的使用,获得节约制造成本和降低油耗的双重好处,乘客也可以享受更安静、更舒适的空中旅行。

波音737 MAX系列客机的发动机并不是波音公司首次尝试锯齿边缘降噪结构。早在波音777时代,波音公司就与通用汽车公司和罗科公司进行了研究合作,这两家公司都提供自己的发动机。第一种通常使用锯齿状发动机舱整流罩的飞机是波音公司自2011年以来交付的787梦幻系列飞机。

锯齿边缘结构的实际降噪效果已经得到波音工程师的肯定。波音公司后来的737 MAX和747-8等新机型,配备的发动机几乎都穿上了迷人的锯齿状“裙子”。其中,装有波音747-8的GEnx发动机有双锯齿边,其整流罩和排气口设计有锯齿后缘,进一步提高了降噪效果。由于空客对这种降噪技术不感兴趣,发动机后缘的高技术锯齿边缘已经成为波音新客机的主要特征。

闯祸的737MAX8,为什么发动机的外型如此奇葩?

波音747-8发动机的后部有一个双锯齿边缘结构。

(图片来源:*)

公平地说,波音的新发动机模型是一项天才的技术创新。然而,与生死攸关的飞行安全相比,发动机噪音的轻微降低似乎微不足道。在连续发生两起灾难性飞机坠毁事件后,中国管理部门果断停飞了全部737架MAX客机,此举在全球范围内得到了广泛而迅速的回应。作为普通乘客,我们只希望尽快查明737 MAX-8坠机事件的真相,希望许多不幸遇难者安息,希望埃塞俄比亚航空公司2019年3月10日的坠机事件成为最后一次空难。

闯祸的737MAX8,为什么发动机的外型如此奇葩?

为在埃及空难中遇难的同胞祈祷。

(照片来源:samchui)