[科普中国]-机翼-短舱组合体

短舱组成

安装在飞机上的完整的推进装置被称作动力装置。动力装置包括发动机本体和与其匹配的短舱组件。这些组件包括进气道、风扇整流罩、反推力装置和排气喷管。这些组件与发动机一起被安装到飞机上。对半分的风扇整流罩和反推力装置一般用铰链连接在发动机吊挂上，而且在发动机从飞机上移除时也仍然会连接在吊挂上。进气道连接在风扇机匣的前法兰上。飞机更换发动机(简称换发)时，进气道将从移除的发动机上拆下换装到新安装的发动机上。

排气喷管安装在发动机涡轮后机匣上，可以在发动机之间互换或者跟随替换的发动机一起交付。风扇整流罩可完全盖住发动机风扇机匣部分，并且通过发动机外涵喷管与核心机整流罩相连接。大多数发动机的反推力装置与风扇整流罩是集成一体的。因此这个整流罩可以被称为反推力装置整流罩或反推构件。它通常被设计成两个等分部分。图1表示的是V2500-A5发动机的短舱组件。1

短舱吊挂布局发动机短舱在飞机上吊挂位置取决于飞机设计时发动机在飞机上的布置形式。其形式是多样的，有翼下短舱、后机身短舱、垂尾短舱、翼上短舱等，如图2所示。2

对于选用4台发动机的飞机，现在一般都采用翼下吊挂形式，只有很少的飞机，如伊尔-62是在后机身两侧各尾吊两台发动机，因为翼下吊挂形式比一般贴合式短舱干扰阻力低。对于选用3台发动机的飞机，总有1台发动机要安装在飞机对称面上，另外2台有尾吊(如“三叉戟”、波音727、图-154等)和翼吊(如CD-10、MD-ll、L-1011等)两种形式。双发布局通常也采用翼吊(如波音系列、空客系列旅客机)和尾吊(如MD-80系列、MD-90系列等)两种。之所以多采用翼吊或尾吊这两种布局形式，因为它们各自都有许多优点和不足。2

翼吊布局翼吊布局的优缺点发动机短舱翼吊布局由来已久。第一代喷气旅客机波音707、DC-8就是典型的翼吊布局，这种布局有以下优点：

发动机来流直接，不受飞机其他部件干扰，进气效率高，流场好。

发动机、短舱、挂架的重量与飞行中机翼上的气动载荷方向相反，对机翼起卸载作用，可降低翼根弯矩。

后掠机翼上前伸式翼下吊舱有利于防止颤振。

通过在挂架内安装防火墙，可将机翼与发动机有效地隔开，安全性较好。

吊舱离机身较远，且短舱声学处理及控制发动机噪声技术较为成熟和方便，能有效地降低传至客舱的噪声。

反推力装置的应用相对于其他布局形式更为方便。

发动机可达性好，维修检查方便。

换装其他型号的发动机较方便。

但是，翼吊布局也有一些不容忽视的缺点：

挂架和短舱的存在使机翼无法“干净”，设计得不好会在很大程度上影响机翼的气动特性，特别是引起较大的干扰阻力。

挂架的存在影响前缘增升装置的连续性，为克服起飞着陆构型下升力面不连续引起的升力损失，要采取专门措施。

为避开发动机尾喷流的影响，机翼的后缘装置(襟翼、副翼)要做专门处理。

临界发动机停车时偏航力矩较大，为平衡力矩要求较大的方向舵尺寸或偏度，增大阻力。

对于下单翼布局，由于发动机短舱离地较近，在地面开车滑跑时易吸入异物损坏发动机，起飞着陆姿态而又有倾斜时短舱易碰地，如果要保证足够的离地高度，往往要增加主起落架高度而带来重量增加和其他问题。2

发动机短舱与机翼相对位置（1）展向位置

从翼吊布局飞机的统计数据看，四发飞机的内侧发动机短舱一般位于30%~37%半展长处，外侧发动机一般位于55%~67%半展长处，双发或混合三发飞机的发动机短舱位于33%~38%半展长处。具体的发动机展向位置应和机翼平面形状，特别是具有后缘和前缘延伸的机翼平面形状转折处的位置、前后缘增升装置和副翼、扰流板的布置等统筹考虑而定。

影响展向位置的因素很多，主要有：引起翼根弯矩载荷的变化；单发停车的偏航力矩；不能让发动机喷流射到飞机的操纵面上；与机身、机翼的气动力干扰；与机翼上襟翼和副翼配置协调；发动机喷流对平尾效率的影响等。

（2）弦向位置

发动机短舱相对机翼弦向位置包括两个方面：前伸量(x)和下沉量(z)，见图3。弦向位置对气动特性的影响很大，美国NASA、俄罗斯中央空气流体动力研究院(TsAGI)以及各大飞机公司都做了大量试验研究，得出了各自认为最好的设计准则和经验。

（3）短舱轴线的偏角和安装角

机翼平面图中发动机短舱轴线相对于顺气流方向的偏角和当地机翼剖面图中短舱轴线相对于机翼弦线的安装角，也是短舱与机翼相对位置的两个重要参数。

发动机轴线相对于机翼弦线的安装角取决于气动(减少巡航状态安装阻力)和总体(保证进气道唇口最低离地高度、飞机俯仰角和侧滑角组合中发动机短舱不碰地等)诸因素的权衡。2

发动机短舱/挂架/机翼综合设计翼吊布局发动机短舱、挂架与机翼结合部的流动情况是非常复杂的。图4为该部位气流分流情况。其中，对于扰阻力影响最大的是风扇与机翼、挂架之间的通道气流。

由于流动的复杂性，理论处理非常困难。过去修形整流改善这部分流动主要靠风洞试验。现在随着CFD的发展，已有可能用计算的方法了解短舱/机翼之间的复杂流场，从而可以指导短舱/挂架/机翼综合设计，大大缩短了风洞试验周期，可得出更为理想的设计。2