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貳、發動機艙於機身外
此類設置方式變化很多,共同特性是機身內空間增大,可裝載人員與貨物,且動力系統不影響機身設計,便於更換與維修。缺點是滾轉慣性力矩較大,且影響到波阻力而難以高速飛行,此類設置方式又可細分為以下五類方式:

一、發動機艙於機翼內
於1940年代之螺旋槳機種廣泛用該種安置方式,因螺旋槳機種波阻問題小。更早期的1920至1930年代之大型雙翼機種,若結構強度支撐得住活塞氣冷發動機之振動頻率,就將發動機裝在上下兩翼間的支撐結構上。

在噴射發動機時代,將發動機艙設置於機翼內之設計,最早出現於1967年之英國迪‧哈維蘭(De Havilland)D.H.106彗星式(Comet)客機,該型機為民用航空史上首架噴射客機。於噴射動力飛行剛啟蒙時,若航空器將發動機仍舊裝置於機翼前緣,會產生很大之阻力,且影響機翼上方氣流之穩定性。在機翼結構和翼面氣流之妥協下,將噴射發動機設於機翼及機身銜接處,不僅可以擺脫機翼無法荷重之問題,翼面氣流整流的問題也可單純化,有助於飛行控制。但機樑結構要與發動機艙妥協,雖實際上會造成結構上之複雜設計,因該處容許較厚之翼剖面,故多出之空間可放置翼內燃料箱。

二、發動機艙於機翼下方
發動機艙於機翼下方之設計,為波音(Boeing)於B-47戰術轟炸機上首次採用,據說源自於二次大戰時期擄獲之納粹德國軍用機研發資料。因近音速飛行時若發動機艙在機翼中會有波阻效應,因此要將發動機艙自機翼中移開,經風洞測試發現將發動機艙掛在機翼下方之方式最佳。

此設計不會與較早生成之機翼上層氣流相互干擾,自B-47後即被大量採用在大型軍用及商用航空器之設計上,除次音速效率增高外,並抵消升力對主翼產生之上向力矩現象,也可以減輕副翼反效應問題,同時對於定期維修與更換發動機之作業也更為容易。此方式已於採高肩翼設計之大型軍用機(如運輸機)上普遍採用,但普遍採低翼設計之大型商用機(如客機),其渦輪扇發動機須小心勿吸入地面雜物,產生壓縮段葉片損毀之情況。

三、發動機艙於機翼上方
如貝瑞夫(Beriev)A-40及Be-12P此類水陸兩棲固定翼航空器採用此類發動機艙設置,設置目的及優點是讓發動機不易進水而熄火,但發動機艙高維修不易及破壞主翼升力係數是其缺點。此外,像是波音YC-14與安托諾夫(Antonov)An-72採此上吹式主翼以增加升力,但於發動機艙熱段後之上機翼要鋪設耐熱材料,而且影響之機翼面積不大,增加之總升力過小。

四、發動機艙於機翼翼端
此類設計不常見,僅存於少數1960年代垂直起降實驗機之構型中。現今唯一採用之量產機型是波音與貝爾合作發展之V-22垂直起降運輸機,其發動機為渦輪軸型式。發動機艙置於機翼翼端,雖可減輕翼端渦流衍生阻力,但發動機艙與機翼結構、液壓、控制、電力管線整合上之複雜性,發動機艙液壓旋轉機構之問題,使該型航空器至今問題不斷,還發生數次嚴重之飛安意外。

五、發動機艙於機身旁
將發動機艙裝置於機身旁之機尾段處,此方式用在裝置噴射發動機之商用機上,除了要向後噴氣、降低波阻力,也是要降低客艙內的噪音,同時於維修上較為便利,並為商用機製造廠設計人員於1970年代常用之方式。其裝置方式為於機尾段外掛上發動機艙,在商用機方面之代表性機種有法國卡拉維爾(Caravelle)、美國波音717,軍用機之代表性機種為美國費爾查德(Fairchild)A-10雷霆二式(Thunderbolt II)密接支援機。

而商用機曾廣泛採用此設計方式,著眼在噴射發動機維修作業及氣動力整流上,較設置於主翼下更易做設計上之空間安排,且發動機一定不會設在接近燃油油箱或客艙處,於發生飛安事故時比較安全。目前商用航空器已廣泛採用將渦輪扇發動機艙置於機翼下,以減輕機翼結構重量,故現今漸少採用此類設計方式。

另如費爾查德A-10雷霆二式密接支援機選用此配置發動機之方式,主要是以機體做為武裝發射平台,發動機裝置於機身旁之機尾段處,除以雙垂直尾翼遮蔽發動機之高溫廢氣外,另有降低發動機戰損之作用。

若將噴射發動機之發動機艙貼於機體,可空出機身且又不妨礙主翼或翼胴融合之氣動力設計,發動機於維修及更換也較便利,雖有截面積及波阻力影響之問題,但問題不大。如米格設計局(Mikoyan/Gurevich)MiG-29及蘇霍(Sukhoi)Su-27戰機是將發動機艙貼於機體下,採莢艙方式,主要是氣動力設計上處理之因素。若像Su-25攻擊機的情形,可能使發動機易遭地面砲火擊中損毀,不如設置於機身內安全性高。
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    liu08222000 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()