问题

飞机发动机进硬币有什么影响?

回答
飞机发动机,特别是涡轮风扇发动机,是极其精密且庞大的机械设备,它的正常运行对整个飞机的安全至关重要。如果一枚小小的硬币不幸被吸入发动机,后果可能相当严重,并且影响的程度会根据硬币的尺寸、材质、进入的位置以及发动机的类型而有所不同。

首先,我们要理解硬币进入发动机的路径。通常情况下,飞机起飞或低速滑行时,发动机进气口会吸入大量空气,同时也可能将地面的异物吸入。硬币,尤其是较小的硬币,很容易被强大的气流带入进气道。

一旦硬币进入发动机,它首先会遇到的是风扇叶片。现代涡扇发动机的风扇叶片由轻质但强度极高的材料制成,比如钛合金或复合材料。风扇叶片转速极高,它们的直径也很大,负责将空气加速并推向发动机后部,同时一部分空气会绕过核心发动机,形成涵道风,提供大部分推力。

风扇叶片的损坏: 当硬币接触到高速旋转的风扇叶片时,会产生巨大的冲击力。硬币的材质(通常是金属,如铜、镍、锌等)硬度和强度都远低于风扇叶片材料,但其动能却非常可观。这可能会导致:
叶片断裂或弯曲: 较轻的硬币可能只是造成叶片表面出现凹痕或刮伤,但如果硬币较大、较重,或者硬币卡在叶片之间,则可能导致叶片整体断裂。断裂的叶片碎片会以极高的速度飞溅,进一步对发动机内部造成毁灭性的打击。
不平衡: 即使叶片没有完全断裂,仅仅是表面的损伤或部分缺失,都会导致风扇叶盘的质量分布不均。这种不平衡会引起剧烈的振动,这种振动会传递到整个发动机结构,对轴承、支架等部件造成过载,甚至可能引发更严重的机械故障。

接下来,如果硬币能够穿过风扇叶片,它将继续进入压气机(高压压气机和低压压气机)。压气机由多级小型叶片组成,每一级的叶片都在逐渐压缩空气,提高其温度和压力。

压气机叶片的损坏: 压气机叶片比风扇叶片小得多,但转速可能更高。硬币在高速旋转的压气机叶片之间穿行,其结果与风扇叶片受损类似,但破坏力可能会更加集中和剧烈。
叶片破损: 硬币可能会切割、弯曲甚至折断压气机叶片。压气机叶片的损坏会严重影响空气动力学效率,导致压缩比下降,进气温度升高,发动机推力减小。
碎片传播: 损坏的压气机叶片碎片同样会像炮弹一样,继续向前或向后飞溅,打击后续的叶片,形成连锁反应,可能迅速摧毁整个压气机。

如果硬币侥幸穿过压气机,它将进入燃烧室。燃烧室是燃油喷射并燃烧的地方,这里的温度极高,空气也在持续高速流动。

燃烧室的潜在影响:
干扰燃油喷射: 硬币可能会堵塞或损坏燃油喷嘴,导致燃油喷射不均匀,燃烧不稳定。
撞击火焰: 硬币本身是固体,在高温高压的燃烧环境中,如果形状发生变化,可能会影响火焰的稳定性和形状,甚至导致燃烧不完全。
损坏燃烧室壁: 高速飞行的硬币可能会撞击燃烧室的内壁,造成腐蚀或物理损坏。

最后,经过燃烧室的混合物将驱动涡轮,涡轮再通过转子轴带动风扇和压气机旋转。

涡轮叶片的损坏: 涡轮叶片承受着燃烧后的高温高压气体,它们是最为关键且脆弱的部件之一。硬币一旦到达涡轮,其破坏力仍然是巨大的。
涡轮叶片断裂或熔化: 除了物理撞击,高速飞行的异物还会极大地干扰流经涡轮的燃气,可能导致局部过热,使涡轮叶片发生变形甚至熔化。
转子轴过载: 涡轮叶片的损坏会瞬间导致转子轴的严重不平衡,产生巨大的离心力,可能导致整个转子系统(包括风扇、压气机和涡轮)的报废。

连锁反应与后果:

当硬币导致发动机内部任何一个关键部件(尤其是风扇或压气机)发生严重损坏时,通常会引发一系列连锁反应:

1. 推力骤降或完全丧失: 受损的叶片无法有效地吸入、压缩和加速空气,导致发动机推力急剧下降,甚至完全失效。
2. 发动机熄火: 严重的机械损坏可能导致燃油供应中断,或者空气动力学失稳,使得发动机无法维持燃烧而熄火。
3. 发动机舱火灾或爆炸: 损坏的部件可能飞溅,刺穿发动机外壳,引燃润滑油或燃油,导致发动机舱内发生火灾。高速飞溅的碎片也可能对飞机结构造成严重损害。
4. “空中停车”: 如果是重要的发动机(如四发飞机的某一个),其失效可能导致飞机失控,飞行员需要立即进行紧急操作。如果是多发飞机,即使损失一个发动机,其他发动机也可能需要承担更大的负荷,增加其故障风险。
5. “鸟击”效应的加强: 硬币虽然不是生物,但它造成的物理撞击效应有时比鸟击还要严重,因为金属硬币的密度和硬度可能更高,能量也更集中。

如何避免和应对?

为了防止这种情况发生,机场通常会采取一系列措施,例如:

跑道维护: 定期清理跑道和周边区域,移除潜在的异物。
鸟击管理: 虽然硬币不是鸟,但机场也会有相应的鸟击管理程序,这间接有利于异物的清理。
发动机设计: 发动机进气口通常有特殊的格栅或设计,旨在尽可能地阻止较大的异物进入,但对于小而重的硬币,其防护能力有限。
飞行员的警觉: 飞行员在起飞和降落滑行时会密切关注发动机的各项参数,如果出现异常的振动或声音,会及时采取应对措施。

一旦检测到发动机吸入异物,飞行员会根据程序进行紧急操作,可能包括:

立即中断起飞(RTO): 如果在起飞决断速度之前发现问题,会立即刹车停机。
空中停车处理: 如果在空中发生,会根据飞机的型号和高度,尝试重启发动机(如果可能)或安全地滑翔到最近的机场进行迫降。

总而言之,一枚硬币虽然微不足道,但在高速运转、高功率输出的飞机发动机内部,它可能成为一场灾难的导火索。从风扇叶片的初步破坏,到压气机、涡轮的连锁反应,最终可能导致发动机的彻底损毁,并危及整架飞机的飞行安全。这正是为什么飞机维护、机场管理和飞行员操作都需要如此严谨和专业的原因。

网友意见

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更新试车视频,所以不要再误解了,飞机在机位的时候乘客登机的过程是绝对不会开发动机的,你看,开个发动机慢车位试车就有多谨慎。




https://www.zhihu.com/video/888655447106650112


以下原答案


浏览了一圈答案,不知道有多少专业人士呢~

答案主要的矛盾集中在硬币进发动机,对于飞机来说是“大事儿”,还是“小事儿”,有的人认为这是百分之百会要人命的大事儿,有人认为发动机的容错性比较高,这种情况不会发生特别重大的事故。

我的答案是,你们说得都对。

因为具体情况具体分析,就如同化学的离开剂量谈毒性都是耍流氓。

在普通民众的认知里,他们的课本,读物中几乎都有“飞机撞鸟坠毁”的例子,而物理常识也告诉我们,高速物体的危害性不亚于一颗炮弹。对不对呢?当然对,但是对于我们来说,每年使用的鸟击维护工卡那么多,却并没有真的发生那么多空难,似乎又是和“常识”相悖。

其实原因没那么神秘,现代化的科技下设计出来的客机确实没那么脆弱了。

就用撞鸟这个最广为人知的例子来说。我们遇到过很多飞机鸟击的例子,并且有相对应的工作工卡。

依据工卡进行一步一步严格的筛查。放心,工卡罗列出了所有可能的情况。主要的一个分水岭在于鸟击或外来物有没有进入核心机(即燃烧室,涡轮等部分)。

这也是我开头说的,造成该问题下答案两极分化的分水岭(主要原因之一)。虽不能一概而论,但是飞机遭遇外来物,事故严重与否,很大程度上取决于这条。

如果阿婆的硬币被她一扔好死不死地扔进内涵道,那么发动机一开始运转,硬币会被气流带进核心区域,基本发动机损坏失能是没跑了,严重点爆炸也是有可能的。

而如果阿婆的硬币被扔到了外涵,进气道部分(几乎是必然,因为核心机实在不是那么容易扔的)大概率可能发生的就是硬币随着气流从外涵道被吹出去。

当然实际情况复杂得多,如果不是那位旅客发现了,飞机在推出过程中也没出现异常,飞机上天了,也可能什么事儿都没有,也可能硬币就被吹进核心机……

下图是V2500系列发动机(320系列常用发动机)的结构简图,整流锥(左侧那个三角形的尖尖)和转子叶片(尖尖上下两侧的那部分)几乎挡住了内涵。所以一般来说外来物进入核心机着实概率不大。但是老话说得好,走火的枪最要命,一切皆有可能,谁知道老太太会不会好死不死地手法就那么准。

所以飞机虽然遭遇外来物,鸟击冰雹虽然不是什么罕见的事情,却并没有发生什么实质性的空难事故(而且说实话鸟很软,即便是高速状态,只要没有击中致命位置,问题也不严重)。很多时候检查飞机,看到的只是一丝或几道鸟血,或者是轻微的凹坑。经过检查,评估,飞机并没有损伤。按照正常程序是可以放行的。

我的工作生涯至今(其实也才八个月hhh),见到的最严重的一次是一架飞机的风挡在下降过程中被冰雹打碎(没有掉,就全是裂纹),以及一次飞机落地后在发动机叶片上发现了几根鸟毛和一点鸟血。碎风挡不是我工作的。后者是我亲历的工作,记得那天飞机推迟起飞了近五个小时,我和师父还有排故组人员对那台发动机进行检查,烈日炎炎的用手动去转那个叶片真是累屎了!!配合后面孔探大哥进行检查。所幸飞机没事,最终正常放行。




但是有时候外来物也是致命的,最广为人知的悲剧大概就是法国协和式4590客机空难了。

当时跑道上有一外来物,还是从另一架飞机上掉下来的。4590在跑道上加速的过程中轮胎碾过这个杂物导致爆胎,轮胎的碎片击中大翼油缸并使之漏油,另一个轮胎碎片打断了电线,电火花使空中的飞机瞬间变声一片火海。飞机在起飞后69秒坠毁,坠毁时机腹朝天,机上100乘客和9名机组人员全部罹难,并导致旅馆内4人死亡。

所以你说外来物对飞机的威胁是大是小呢?没有定论,全得看具体情况。

最后要科普一条知识。我看到有很多人对登机时在位的飞机的描述是这样的:发动机处于慢车运行状态。

首先说,这是谬论!飞机在机位上通常情况(后面说什么时候要开)严格禁止开启发动机。更何况是登机的时候,慢车时且不说噪音有多大,那吸力也是致命的,登机梯那么近的距离,很容易就给人吸进去了。飞机要出港,也是先对上拖车,由拖车推着飞机到滑行道上(因为飞机自己是不能“倒车”的),然后由我们机务人员给飞行员下指令开发动机,开车后检查运行正常才准许滑出。

那飞机在机位的时候依靠什么供电供气呢?答案是APU,全称Auxiliary Power Unit,辅助动力装置。在飞机尾部。

那APU失效了咋整呢?这种就是在机位发动机开启的一种情况,飞机引导入位后先关闭一侧的发动机,另一侧打到慢车位,暂时由这个发动机供电供气。同时飞机下面的机务人员会将外部电源接到飞机上(电源车等),接好后通过耳机告诉飞行员,你可以关发动机惹。

还有一种情况就是试车,飞机进行维护修理时有时候需要检验发动机的性能,这个工作就是试车。当然试车工作是要清场的,并且在飞机四周摆上“试车危险区”的警告牌,并有专人在飞机周围监护。开启发动机,检查,每一步都要严格按照规定执行。

所以不要因为你上飞机时看到发动机在转,就以为飞机发动机在运行,那是风吹的啦!

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