首頁 造物還原:改變世界的37種物品

設計

噴氣發動機安裝在飛機的機翼上並裝在引擎罩中,引擎罩是一個可以向外打開的外殼——這樣便於檢查和維修發動機。每台發動機(一架波音747飛機有4台發動機)上都有一個掛架,這是一個金屬臂,用以將發動機和飛機的機翼連接起來(見圖2)。電線和管道也裝在掛架中,將發動機產生的電力和液壓動力輸送回飛機。

圖2 飛機的機翼上裝有一個噴氣發動機。

大多數商用飛機裝配的是渦扇發動機,它因具有高涵道流量比(即繞過壓縮機的空氣流量與通過壓縮機的空氣流量之差)的特性而運行效率最高。高涵道比需要更大的風扇用於輸入空氣,但更大的風扇意味著更大的重量和更低的效率。由此設計師們開始使用複合材料來減輕噴氣發動機的重量。

發動機部件必須非常堅固,重量輕、耐腐蝕、熱穩定性好(能夠承受高溫或低溫)。因此,一些特定的材料已經被開發出來,用於滿足上述這些特性。鈦往往被用於製造最關鍵的發動機部件。雖然它很難被塑形,但是它極高的硬度和熔點使它在高溫下也很堅固。為了改善它的可塑性,鈦經常和其他輕金屬混合在一起使用,比如鎳和鋁。

發動機前部進氣風扇采用鈦合金材料,中間壓縮機采用鋁合金材料。燃燒室和靠近燃燒室的高溫高壓段的部分由鎳鈦合金構成,而渦輪葉片必須承受發動機最大的高溫,由鎳鈦鋁合金構成。排氣係統的內部管道是由鈦製成的,而外部排氣管道是由凱夫拉纖維製成的,凱夫拉纖維是一種強度高、重量輕的合成材料。推力反向器由鈦合金組成。

在全功率狀態下,噴氣發動機每秒可以吸入超過一噸的空氣。

自20世紀90年代中期以來,製造商一直在增加噴氣發動機中複合材料的使用比例,即擁有兩種或兩種以上具有不同化學性能的材料合成的材料。引擎罩、外殼、風管、柔性連接臂、風扇罩,甚至一些發動機的風扇葉片都使用複合材料。複合材料占一些發動機重量的10%~35%。