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飛機發動機要經過哪些有趣的測試?

 近日,Theverge雜志的小編探訪了位于美國肯塔基州邊界以北的美國通用電氣公司噴氣引擎測試場,通過他的采訪文章,一些不為人知的、有趣的飛機發動機測試實驗得到首次、詳細的披露,讓我們一起看看,飛機發動機要經過哪些有趣的測試?

    一、飛鳥測試

    眾所周知,鳥對于高速飛行的飛機來說,絕對可以造成非常致命的打擊,根據動量定理,一只0.45公斤的鳥與時速800公里的飛機相撞,會產生153公斤的沖擊力;一只7公斤的大鳥撞在時速960公里的飛機上,沖擊力將達到144噸。所以,飛機和機場會通過各種高科技手段,避免和鳥類的近距離接觸。

    2014年11月10日,中國南航航空公司的一架波音738飛機,就因為飛鳥撞擊飛機發動機,造成發動機失火,幸運的是,駕駛經驗豐富的機長將飛機成功迫降,挽救了200多名乘客和工作人員的生命。所以,不為人知的是,飛機發動機制造商會通過模擬飛鳥的高速相對運動,來測試由此帶來的破壞力。

一臺等待測試的Leap飛機引擎

    測試中,來自然資源部認證的本地供應商的鳥類的尸體(分別有2.5磅、4磅、磅和8磅等不同的重量等級),通過一臺大炮,一只只的射進引擎。測試過程過于血腥,無法公開。但對于那些愛護小動物的人們來說,好消息是,所有的鳥類會經過X光機檢驗,一次來證明這些鳥類尸體是通過正常途徑是收集,而不是用獵槍等獵殺。

    在飛機扇葉中,制造商通常會加入更高硬度的輔助材料,來應對飛鳥產生的撞擊力。美國通用電氣與法國SNECMA(賽峰集團)合資的CFM國際公司研制的Leap系列大型噴氣客機發動機,在每一個Leap扇葉里特別加入長達17.7公里的碳纖維,來提升葉片的強度、韌性。

    二、火山灰測試

    據統計數據,全球共有約1500座活火山,每年有超過50次規模較大的火山噴發。盡管次數不多,但由于火山噴發的火山灰在長期停留在大氣中,同樣會對飛行的飛機產生知名的影響。每年有超過10架的噴氣商用飛機因為火山灰而受到嚴重損傷。

    火山灰不僅會影響視線,還會破環飛機控制系統,讓引擎失靈。

一臺等待測試的Leap飛機引擎

    1989年12月15日, 美國阿拉斯加州的Redoubt火山爆發。這次爆發讓一架載有231名 乘客的波音747飛機的全部4個引擎熄火,不得不緊急迫降。當機組人員試圖重啟引擎時,“煙霧”和強 烈的硫化物氣味充滿了機艙。飛機從約8500米高度下降到約4000米后,4臺發動機才得以重啟,并成功地降落在阿拉斯加安克雷奇(Anchorage)。修理飛機需要8000萬美元,包括更換4臺受損的引擎。

    火山灰中常含有玻璃狀物質,比如硅酸鹽,它的熔點約為600攝氏度到800攝氏度。飛機飛行中,噴氣發動機溫度超過1000攝氏度,因此火山灰中的玻璃小顆粒會發動機吸入后會瞬間融化。在排氣過程中,玻璃物質在渦輪室中迅速降溫,粘在渦輪葉片 上,妨礙高壓燃氣流,嚴重時還會導致整個引擎停轉。

    在電氣公司噴氣引擎測試場,測試人員會模擬火山灰的不同等級噴發量,來測試引擎的穩定性,只有通過相應測試的引擎才會被用在商用飛機上。

    三、扇葉脫落測試

    盡管飛機引擎所采用的材料都是航空級最優秀的材料,仍然存在著長時間運行所產生的損傷,以及意外損傷。根據飛機引擎的生產標準,測試中,,測試人員將拇指大小的C-4炸藥固定在一片扇葉根部,一旦發動機以全功率運行,C-4引爆將扇葉炸斷。該測試要顯示引擎可以遏制脫落的葉片,并且不會失火,以及可能性極低的進入機艙砸傷工作人員和乘客。

一臺正在進行扇葉脫落測試的Leap引擎

    扇葉脫落測試是危險系數極高的主動測試,有可能會將引擎摧毀,所以飛機引擎制造商們不斷的進行研發和改進,用最好、最輕的材料制造飛機引擎。

    四、冰雹測試

    高空航行的飛機,遇到惡劣天氣時,遭遇冰雹、冰塊非常常見,所以冰雹測試也是一項非常重要的測試內容。

    測試中,測試人員需要將經過嚴格標準制造的冰雹和冰塊,投擲入運行中的發動機中進行測試。別小看這個測試過程,盡管飛機引擎體積巨大,但是當你站在遠處將冰雹或者冰塊投擲入其中,其難度和把樹葉丟進1-2米遠的垃圾桶中相當。

    當然,除了以上略微有趣但危險極大的測試外,一臺合格的飛機發動機還要經過轉矩測試、拆卸檢查、各種極端環境測試、振動測試、腐蝕測試、熱疲勞測試、損傷容限測試、側風測試、聲學測試等諸多環節,直到通過美國聯邦航空局標準。

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