[科普中国]-慢车

简介

发动机慢车是发动机用以维持低推力稳定运行的最小转速状态。民用涡扇发动机慢车转速的大小和慢车工作时间的长短对涡扇发动机的性能影响较大。目前民航客机飞行过程中，大量地涉及到涡扇发动机慢车状态的使用。

根据使用阶段的不同，慢车可分为地面慢车、空中慢车、进近慢车和着陆慢车等类型。其中空中慢车也称之为下降慢车或飞行慢车，主要应用于飞机空中下降过程。地面慢车是指飞机在地面时，可维持发动机工作的最小状态并可用发动机油门杆位置进行调整的发动机转速。1

空中慢车空中慢车通常应用于飞机空中下降过程。此时飞机并无特定推力需求，但仍需从发动机提取引气和功率以维持飞机机上用户系统的正常运行；如果慢车推力过高，会对飞机下降率产生影响；空中慢车设计还必须满足发动机附件系统和自身运行限制的需求以保证发动机自身持续稳定运行。综上所述，空中慢车可定义为满足飞机引气需求、功率提取需求、正常下降率要求、发动机附件需求和发动机运行限制等设计要求的最小可用推力等级。2

飞机引气需求飞机引气需求受 两个因素影响：飞行状态条件和用户系统运行状态。飞行状态条件包括飞行高度、环境温度和结冰条件；用户系统运行状态是指飞机用户系统在正常和故障运行状态下的系统状态组合。对于双发客机，慢车设计需考虑的典型运行状态通常包括：双发双引气无防冰、双发双引气有防冰、单发单引气无防冰、单发单引气有防冰、双发单引气无防冰及双发单引气有防冰等。在慢车设计中，需考虑以上所有运行状态在各飞行条件下的引气需求，以保证下游飞机用户系统的正常运行，进而保证飞机运行安全。由于不同运行状态对引气流量、压力和温度需求差异较大，为实现慢车推力与飞机需求的优化匹配，通常需要为不同运行状态设计不同的慢车等级。

飞机功率提取需求功率提取需求来自于飞机液压泵和发电机的功率需求。与引气需求相似，功率提取的数值与环境温度和飞机系统运行状态有关。空中慢车的设计中需要考虑以下因素对功率提取的影响，其中包括：（1）环境温度；（2）单发失效影响；（3）正常工作状态需求；（4）瞬时过载工作状态需求。

飞机正常下降率需求在飞机下降过程中，若推力过大，会直接导致飞机下降航迹角减小，进而导致飞机下降率减小，下降时间延长。以某型飞机为例，在特定飞行状态下，若慢车推力增大 50%，下降时间将延长约 25%。合理的慢车推力设计可以支持飞机飞行管理系统对运行航迹进行优化，慢车推力过大将导致飞机运行经济性降低，从而严重影响飞机任务策略的实施。

发动机本体运行和附件需求空中慢车设计还必须考虑发动机本体的运行特性，满足发动机稳定运行需求，不能熄火和出现不良工作特性；发动机需驱动燃油泵、滑油泵、PMA（用于发动机自身供电）等附件以维持自身正常运行，在空中慢车设计中也需满足发动机附件系统的运行需求。

相关性质燃烧稳定性发动机处于慢车状态时，压气机的增压能力较弱，进人燃烧室的温度和压力较低，使得燃烧区内的火焰传播速度减小，缩小了稳定燃烧范围；另一方面，慢车状态发动机的流量小，相应的供油量也减少，使得喷嘴前油压降低，从而使燃油的雾化质量变差，缩小了稳定燃烧的贫油极限。由此可见，发动机在慢车状态下的燃烧稳定性是较差的，相应地提高发动机的慢车转速会使燃烧稳定性能改善。因此，民用涡扇发动机设有空中慢车和地面慢车两个慢车状态，空中慢车转速比地面慢车转速要大。油门杆收到慢车状态时，在空中发动机保持在空中慢车转速下工作，在地面发动机将保持地面慢车工作。

经济性发动机在慢车状态时的经济性差。这主要有三条原因:首先，慢车状态下发动机的增压比小，使得发动机的热效率较低,经济性较差；其次，尽管目前的民用涡扇发动机均采用多转子结构，但在慢车状态下压气机效率和涡轮效率仍然比高转速状态下低；最后，慢车状态下，燃烧室的燃烧效率较低。因为在慢车时,燃烧室进口温度和压力降低，混合气比较贫油,造成燃烧室内较低的火焰温度，使得一氧化碳和碳氢化合物的排放量增加，而这两种排放物均属于不完全燃烧产物。3