《知識》為什麼飛機引擎的研發技術門檻很高?

引擎是飛機的核心,這次要來談談,為什麼飛機引擎的研發技術門檻很高?


1. 引擎要適應各種極端氣候,材料是關鍵
一趟飛行幾個小時,引擎始終在高速轉動,這就涉及材料的散熱、潤滑、磨損等問題。光是材料,又要夠硬夠輕、耐磨和抗高溫,工作溫度超過1500℃。高速旋轉時每個渦輪葉片承受的離心載荷接近十噸,在高溫、高寒、高速、高壓、高轉速、高負荷、缺氧、振動等環境下,穩定可靠地工作,用什麼材料都是引擎製造商的Know How。例如通用電氣生產的GE90-115B引擎,是該公司迄今生產最強大的客機引擎,具有11.5萬磅的進力,為波音777-200LR、300ER型客機提供穩定動力。


2. 引擎與機身的整合,需要長期的技術經驗和數據積累
渦輪葉片的形狀,對引擎的性能都關係重大。不光要研究最佳葉型能帶來最有效的功率,達到一定的性能指標,還要考慮其它設計的影響。這些都需要大量的試驗和數據支撐,需要長期的技術經驗和數據積累。引擎各部件、燃油成分發生變化,原有和機身整合的關係都有可能變化。引擎需跟著機身總承重改變、引擎的輸出功效和整體也需調整。

例如,波音737MAX的研發過程,就是讓原737機身裝上新型較大的引擎。但新引擎要如何裝在低底盤737機身上,又成了頭痛問題。波音的工程師盡可能將新引擎的位置向前挪,但這麼做,卻又造成了空氣動力特性以及操控感受上的改變。為了糾正這個問題,設計團隊決定在737MAX加入MCAS設計,讓機身過度上仰時自動介入,壓低機鼻,好讓駕駛員獲得與過去一致的操控感。至於因MCAS導致的重大空難事故,可以參考這篇文章:《筆記》波音737 MAX事件 - 操控特性增益系統(MCAS)


飛機引擎的研製,都要經過很多年不斷反覆的研究、試驗、修改再試驗。一個新機種和新引擎都要從飛行員、到機修、到研發人員,從零到硏定一個新的生態鏈,通常需要幾十年的時間進行。裡面所有的工序和流程是關鍵。除了嚴格的工序和流程外,符合相關法規制度及監管機構的認證,也是引擎製造商強大的護城河。


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