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三大气流“杀招”,伤人于无形,航空发动机一旦启动,真得绕着走

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发表于 2023-3-29 13:24:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
最近看评论,有不少网友对喷气发动机的数据心存疑虑,质疑“靠吹气就能伤人害命?”、“一秒钟能吸入上百公斤空气?写错了吧?”,“1秒就要烧油7公斤?”,等等。
虽然空气看不见摸不着,让人感觉很弱鸡的样子,但是,平凡和非凡仅在一念之差。
(苏27靠尾流和放油,接连干扰美乌两国无人机)
【吹气伤人的原理】

按照喷气发动机的简化版推力计算公式,推力=气体质量流量×(喷气速度-飞行速度),在地面停机阶段,飞行速度=0,公式可以简化为推力=气体质量流量×喷气速度。从这里我们能看到,对于大家熟悉的苏-27的AL-31F发动机而言,单台最大加力状态,一秒钟排气重量大约在120公斤(进气112公斤每秒,燃油消耗大约7-8kg每秒),就能算出排气速度大约在1000米每秒,也就是一秒钟1公里!
(巨大的进气量,甚至可以将湿润跑道上的水吸进去)
要知道,一般1立方米的空气质量才1.293公斤,112公斤就是90立方米,AL-31F发动机一秒钟要吸入90立方米的空气,这么多的空气高速流入发动机进气道,经过加压燃烧高速喷出,就形成了超级气枪,这气枪生产的后坐力就是12.5吨,怪不得能推动20多吨的苏-27飞2马赫。
(消防水龙需要两个人才能顶住后坐力)
这也和我们的生活常识比较相符,高压水枪的威力大家都知道,就依靠巨大的流量和流速,才能扑街各种严重的火灾,每根高压水枪的背后,都不止一个强悍的消防员,就一名消防员,绝对顶不住巨大的水压后坐力,喷气发动机也是类似原理。
【航空发动机个头小,为何威力巨大】

这还不是全部,航空发动机个头并不大,AL-31F发动机为例,虽然该发动机能生产最大12.5吨的推力,但是该发动机的尺寸和重量并不大,长度和一辆轿车类似,只有4.95米,最大直径只有1.3米,重量仅有1.75吨,单位截面产生的推力有2.36吨每平方米,这是一个很恐怖的数字。
(发动机的尾流很容易被人忽视,但威力其实巨大)
为了减轻重量,航空发动机就采用了很多先进昂贵材料,比如镍合金,钛合金,陶瓷合金等等,这些合金的熔点硬度都很高,加工困难,价格昂贵,并非简单国家所能掌握,目前能自主研发先进航空发动机的国家,除了中美俄还有英法,和核大国名单完全重合,并非侥幸,就这个角度来说,研制先进航空发动机的难度和核武器不相上下。
(轴流喷气机,核心部位高温甚至超过了合金的熔点)
这么个小不点能生产如此大的推力,背后有很多原因,比如发动机主轴转速高,每秒钟上万次的转速,每秒7公斤的超级油耗,而且使用了先进的高温合金制造涡轮材料,涡轮耐温达到了1392°C,这就是奥秘,由于转速快,温度高,流量大,所以能有如此强大的推力。
看到这里,是不是体会到了,为何航空发动机才被称为工业技术上的皇冠?
【航空发动机三大“杀招”】

航空发动机威力巨大,能推动几十上百吨的飞机上天,这是有利的一面,但是航空发动机也能带来巨大的伤害,假如工作人员不能按照安全规范妥善操作的话,那就是恐怖至极的:“气锤”、“绞肉机”和“耳膜杀手”。
先说“气锤”,这就是停机坪最常见的事故,机务人员无意中进入发动机的喷气危险区,被发动机的高速气流吹飞,某些时候甚至发生断胳膊短腿,这是其一,这也是喷气发动机给地面人来带来的最常见危害之一。
(客机可用轻松吹飞几吨重的货车)
另外一个“绞肉机”,机务人员被发动机喷流吹飞,往往不会致命,但是喷气发动机却有另外一个功能:绞肉,我们从新闻不时可以看到机务被地面发动机吸入造成的惨剧,原理也很简单,喷气发动机进气量巨大,吸气速度快,发动机进气道前方存在一个很危险的吸气区域,该区域严禁任何人员靠近,一旦吸入,几乎是百死无生。
(波音747强大的进气量,将地面巨大货柜吸入发动机)
(波音747强大的进气量,将地面巨大货柜吸入)
最后一个“耳膜杀手”,喷气发动机除了巨大的推力,还有一个巨大的危害,那就是噪音,不少朋友家住在机场附近,都很头疼航班飞过带来的振动和尖叫,这还不是最危险的,最危险的就是航空发动机试车人员,尤其军用战斗机使用的加力式喷气发动机,在10-20米距离,全加力状态,可以达到110-120分贝的高峰,假如不采用特别加强的降噪耳机,很快就会造成耳膜穿孔甚至彻底失聪。
(隔音耳罩已经成了地勤的标志之一)
(噪音等级划分,实际上能量不是按照分贝线性提升,而是指数增长的)
【如何躲过杀招?】

航空发动机具有这三大杀招,让机务人员防不胜防,如何预防发动机的危害?
解决起来其实很简单,每个上岗的机务人员,要学习厂家的操作手册,时刻牢记发动机的三大危险区域,进气危险区,排气危险区和噪音危险区, 进气危险区和排气危险区大多在地面有警告图形,禁止进入警告区即可,而噪音危险区,则需要带降噪设备,先进的降噪耳机或者其它替代品,不可忽视。
(无论是对飞行还是地勤还是机务,安全都是第一要务)

来源:http://www.yidianzixun.com/article/0nPZr7B7
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