问题

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

回答
鸟击,这看似微不足道的自然现象,对航空安全而言却是不容小觑的潜在威胁,尤其是当它发生在高速运转的飞机发动机时。飞机的设计虽然坚固,但鸟类撞击所带来的破坏力,其后果往往超乎想象。

鸟击对飞机发动机的危害程度,可以从几个关键点来细致描述:

首先,发动机吸入鸟类是最大的危险源。飞机发动机,特别是喷气式发动机,其进气口在工作时会产生巨大的吸力。当飞机在低空飞行,尤其是在起降阶段,遭遇鸟群时,大量鸟类很可能被吸入发动机。

叶片损伤是直接后果: 发动机内部,尤其是前级风扇叶片,转速极高,对外部的撞击物极其敏感。鸟类,即使是中小型鸟类,其体内的骨骼和肌肉在高速撞击下也会产生巨大的能量。这些能量会直接作用于叶片,导致叶片弯曲、变形、断裂,甚至完全脱落。一旦叶片受损,发动机的平衡会被打破,产生剧烈的震动,严重时可能导致整个发动机转子失衡,引发灾难性的结构损坏。

燃烧室和涡轮叶片破坏: 如果鸟类穿过风扇,它们会继续前进,进入高压压气机和涡轮。鸟类的身体组织(羽毛、肌肉、骨骼等)在高温高压的环境下会发生剧烈的燃烧和爆炸。这些碎片会进一步冲击压气机和涡轮的叶片,造成更严重的损坏。燃烧室的稳定性和涡轮的效率会因此大幅下降,甚至引发“空中停车”(发动机熄火)的危险。

进气口堵塞和气流中断: 即便鸟类没有完全被吸入,它们撞击进气口也可能导致部分部件变形或堵塞。这会干扰进入发动机的气流,降低空气动力效率,使发动机性能下降。更糟糕的是,大量的羽毛和组织也可能堆积在进气口,造成严重的吸气受阻,导致发动机功率衰减,甚至熄火。

飞安连锁反应: 一旦一侧发动机发生严重鸟击并停车,飞机会失去一部分推力,并承受不平衡的侧向力。飞行员需要迅速做出反应,控制住飞机姿态,并按照标准程序进行处理,例如立即切换到备用发动机或进行紧急迫降。如果发动机碎片穿透发动机短舱,还可能损伤飞机结构、燃油管路、液压管路甚至飞行控制系统,造成更广泛的危险。

那么,为什么说“没有办法完全避免”鸟击呢?这背后有着多重复杂的原因:

自然环境的不可控性: 鸟类是活生生的生命体,它们会根据季节、迁徙路线、食物来源和栖息地在空中活动。机场周边往往是鸟类觅食、饮水、休息和迁徙的必经之路或栖息地。飞机起降高度通常在低空,这恰好是许多鸟类活动的高度范围。飞行员和机场管理者可以采取措施减少鸟类出现的概率,但要做到完全隔绝鸟类在空中活动是不现实的。

鸟类的迁徙规律和飞行高度的不可预测性: 许多鸟类有固定的迁徙路线和季节性活动规律,但偶尔也会出现非预期的迁徙或活动。它们的飞行高度也并非固定不变,受到天气、猎食、躲避捕食者等多方面因素的影响。即使是天气预报再精准,也很难预测到特定时间特定空域会出现什么样的鸟类及其飞行高度。

飞机的固有飞行模式: 飞机在起飞和降落阶段是最容易发生鸟击的,因为此时飞行速度相对较低,但高度很低,与鸟类活动区域重叠度高。起飞时,发动机推力最大,吸力最强,一旦发生鸟击后果最为严重。降落时,飞机需要更精确的控制,一旦发生发动机故障,操作空间会受到限制。

机场鸟击防治的局限性: 机场通常会采取各种措施来驱赶鸟类,例如使用爆炸声、声波驱鸟器、雇佣猎鸟员、设置反光装置、改善植被等等。然而,这些措施的效果并非百分之百,而且对于大型鸟类或习惯了机场环境的鸟类,效果会打折扣。鸟类也可能因为某种原因而冒险靠近机场。

发动机设计的权衡: 虽然发动机制造商不断努力提高发动机的抗鸟击能力,例如通过加强叶片材料、优化叶片形状、增加叶片数量来分散撞击力,但发动机设计需要在性能、效率、重量和成本之间进行权衡。要做到能够完全承受任何大小的鸟类撞击,会显著增加发动机的复杂度和成本,甚至可能牺牲一部分性能。

鸟类数量的庞大和分布的广泛: 全球范围内存在着数以亿计的鸟类,它们的活动范围遍布地球的各个角落。即使是概率极低的事件,当飞行次数足够多的时候,发生的可能性也会增加。

因此,虽然航空业一直在不懈地努力降低鸟击的风险,包括改善机场的鸟击防治措施、优化飞行航线以避开已知鸟类活动区域、加强飞行员的鸟击应急处置训练,以及持续改进发动机的抗鸟击能力,但“完全避免”鸟击,在当前的科技和自然条件下,仍然是一个难以实现的终极目标。每一次飞行,都伴随着与自然环境相处的挑战,鸟击便是其中一个需要持续关注和应对的风险。

网友意见

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发动机进口的气流速度大约是马赫数0.4到0.6,鸟被这么大的风吹过来,要么把网撞坏,要么鸟被网的线割成碎块(这种情况基本不可能,除非用三体里提到的高强度纳米材料丝做网),只要进入发动机,发动机都会被“剃光头”(转子叶片被打光)。

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