问题

使用喷气式发动机的飞机为什么没有在起飞时安装/使用加力燃烧器来减少起飞距离?

回答
你问了一个非常有意思的问题,关于为什么喷气式飞机起飞时普遍不使用加力燃烧器来缩短起飞距离。这背后其实涉及多方面的考量,绝不仅仅是“越强大越好”这么简单。让我来给你掰扯清楚。

首先,我们要明白什么是加力燃烧器,以及它为什么能提供额外的推力。

加力燃烧器:喷气发动机的“TURBO”模式

一般的喷气发动机,比如涡轮风扇发动机,它的工作原理是吸入空气,经过压缩,然后和燃油混合燃烧,产生高温高压的燃气,最后高速喷出,根据牛顿第三定律,产生向前的推力。这就像你用手电筒照亮前方,光束本身就有个“反作用力”。

而加力燃烧器(Afterburner),顾名思义,是在发动机的主燃气流出核心机(压气机和涡轮的部分)之后,再往里面喷射燃油,并点火燃烧。这样做的好处是,这些额外的燃油会在核心机喷出的高温燃气中再次燃烧,进一步加热燃气,使其膨胀并以更高的速度喷出。这就好比你给已经很强的光束再注入额外的能量,让它变得更加耀眼和有力。

所以,使用加力燃烧器,推力会显著增加,通常能达到普通推力的1.5倍甚至更高。理论上,更大的推力意味着飞机能更快地加速到起飞速度,从而缩短起飞距离。

那么,为什么起飞时不用?这背后隐藏着几个关键的“但是”:

1. 油耗问题:疯狂的油耗

这是最直接、最主要的原因。加力燃烧器是出了名的“油老虎”。为了追求那额外的推力,它需要喷射大量的燃油。据估算,使用加力燃烧器时的油耗可能是平时油耗的数倍。

想象一下,飞机起飞只需要在相对短的跑道上加速到某个临界速度。如果为了这短暂的几百米或一两千米的距离缩短,就要消耗掉起飞后整个航程的大部分燃油,这是绝对不划算的。飞机在设计时,燃油的携带量是经过精心计算的,要满足全程飞行、爬升、巡航、下降和备降等所有阶段的需求。起飞时耗费过多的燃油,会严重威胁到飞机的续航能力和安全性。

2. 发动机寿命和可靠性:高负荷的代价

加力燃烧器带来的巨大推力,是以发动机承受极高温度和压力的为代价的。长时间在加力状态下运行,会对发动机的涡轮叶片、燃烧室等关键部件造成极大的损耗,大大缩短发动机的使用寿命,并增加故障发生的几率。

飞机在起飞时虽然加速很快,但毕竟不是持续在高推力状态下运行。如果每次起飞都使用加力,那么发动机的维护成本会急剧上升,故障率也会更高,这对于追求稳定运行的商业航空来说是不可接受的。

3. 噪音污染:震耳欲聋的轰鸣

使用加力燃烧器的飞机,其噪音水平会比不使用加力时高出好几倍。在机场周边,尤其是在人口稠密的区域,巨大的噪音已经是一个敏感的问题。即使是为了缩短起飞距离,也很少有机场能够承受如此巨大的噪音污染,尤其是在繁忙的起降时段。这涉及到环境保护和公众的接受度。

4. 起飞性能的优化:已经足够好

大多数现代大型客机和军用飞机,在设计时就已经充分考虑了起飞性能。通过优化发动机的推力设计、飞机气动布局、翼型以及起落架的配合,它们在不使用加力的情况下,已经能够满足绝大多数机场和天气条件下的起飞要求。

你可以想象一下,飞机起飞需要克服的阻力主要有空气阻力、地面滚动阻力以及飞机的自身重量产生的升力需求。飞机设计时,会根据这些因素计算出所需的起飞速度和加速时间。对于大多数正常起飞的场景,飞机的发动机推力已经能够提供足够的加速度来达到这个速度,并且跑道长度也足够长。

什么时候会考虑使用加力?

尽管如此,加力燃烧器并非毫无用处。在某些特定的情况下,它们会被启用,尤其是在军用飞机上:

短跑道起飞或高负荷起飞: 当战斗机满载武器或需要在较短的跑道上起飞时,加力燃烧器就成了必选项,以获得足够的推力快速离地。
紧急情况: 例如,在起飞过程中突然遇到紧急情况需要立即爬升或规避障碍物时,使用加力可以提供瞬间的强大推力。
高海拔机场或高温天气: 在这些条件下,空气密度较低,发动机的正常推力会受到影响。使用加力可以部分弥补推力的损失,确保飞机能够安全起飞。

为什么商业客机很少使用加力?

商业客机追求的是燃油经济性、可靠性和舒适性。它们的发动机设计更偏向于在经济巡航状态下高效工作。虽然一些军用飞机上也会看到涡轮风扇发动机,但其设计理念和工作模式与民用飞机有很大不同。民用飞机的发动机,更像是长期稳定工作的“马拉松选手”,而加力燃烧器则更像是“百米冲刺”的临时爆发。

即使是为了缩短起飞距离,商业航空公司也会通过以下方式来优化起飞:

选择更长的跑道。
优化起飞重量。
调整襟翼和缝翼的角度。
选择更适合起飞的发动机设置。

总结一下,为什么喷气式飞机起飞时通常不使用加力燃烧器来减少起飞距离?

原因主要在于:油耗过高、严重损耗发动机寿命、巨大的噪音污染、以及在大多数情况下,现有发动机推力已经足够满足起飞需求。 使用加力燃烧器是一种“不计代价”的性能提升方式,而对于商业航空来说,经济性和可靠性才是首要考虑的因素。它们更倾向于通过其他更经济、更环保的方式来优化起飞性能。

希望我这样详细的解释,能让你对这个问题有更深入的理解。这就像是汽车,你总不能在每次出门都把发动机开到最高转速吧?对吧?

网友意见

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就算是螺旋桨飞机起飞的时候有的也会开加力啊

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咋没有啊,美国苏联为了缩短滑跑距离,那啥邪路子都试过啊。

美国:

F84安装助推火箭,0距离轨道起飞

F104,加助推火箭0距离轨道起飞。

苏联:

米格19SM30,0距离轨道起飞

拉着就走了

到地方支起来就发射。

米格21加助推火箭,短距起飞。

这种类似的做法并不多见,火箭起飞主要用在技术验证上了,起没有大范围推广主要原因有:

1,安全问题,轨道发射,火箭的推力很大,本身火箭的安全性有需要反复检测,反而降低了飞机起飞准备时间,而且大推力轨道起飞,是否会对飞机结构构成损伤还需要进一步检测,得不偿失。

2,随着作战飞机载荷上升,助推火箭的功率也需要相应增大,但是不是一味增大助推火箭功率就可以了,你还要考虑起落架/机轮的承受力,飞行员对于瞬时大推力的承受力,所以如此复杂的计算面对新兴的跑到快速修复技术,显然后者更实用也更便捷(有些情况跑道快速修复就是铺钢板)。

当然你要短距起飞,也不一定就非要加助推,你可以

做好气动啊。。。安72平台的短距期间能力异常强大,有多强大呢?

衍生的安71预警机,实验中从库兹涅佐夫上成功起飞过。。。你说邪性不。

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