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推力反向器本文重定向自 推力反向器

一架空中客车A320引擎的推力反向器CFM56打开。
荷兰皇家航空福克70型客机打开了推力反向器以停下降落后在跑道滑行的飞机
Turbo-Union RB199喷气发动机的推力反向器
加拿大航空波音777打开了推力反向器

推力反向器(英语:thrust reversal)是飞机发动机中一个用暂时改变气流方向的装置,使发动机的气流转向前方,而非向后喷射。这样会使发动机的推力倒转而使飞机减速。推力反向器一般用于喷气式飞机,在降落以后减速,减少机轮制动器的损耗,并缩短降落距离。很多螺旋桨飞机也可以透过改变螺旋桨的扬角至反向的角度,达到反向推力的目的。

操作方式

一般来说,飞机在降落,机轮着地之后,会施行反向推力,同时也会将扰流板打开,以便在飞机仍有残余升力的时候,有效地将飞机减速(在这个阶段,起落架上的机轮制动器,会因为飞机的残余升力与高速度,未能有效发挥制动效能)。推力反向器需要飞行机组人员人为开启,一般是使用推力控制杆上的操作杆,或是将推力控制杆移动至“反向推力”的位置。反向推力施行期间,飞机的发动机气流不正常的排出而变得嘈吵,乘坐在接近发动机位置的乘客更会明显听到。

这种推力反向器的使用方式,可以将降落需要的滑行距离减少1/3或以上。不过,各国航空法规定,飞行员必须能不使用反向推力,在跑道上降落,才能取得适航证明,投入航空交通服务。

一般而言,当飞机减速到一定程度,反向推力就会被取消,以防止反向气流卷起跑道上的异物;如果这些异物被吸入发动机,可导致发动机受异物损坏。此外,如果在低速度(通常指小于80节)时使用推力反向器,很可能会导致引擎过热而烧毁引擎。因此,客机在机场遇到需要后退的情况会使用拖车协助,不会使用到自身动力。然而,也有部分军用飞机在处于紧急情况或者跑道空间及设备不足的情况下,会直接使用反向推力来进行倒退。

如果发动机不能作全速推力反向,或情况不容许使用全速推力反向,飞行员可以使用较低的动力,甚至怠转进行推力反向,以减少发动机的损耗。有时,当发动机怠转而不需要前向的推力(在结冰或湿滑的地面更为如此),又或者是要避免发动机气流造成破坏的时候,也会使用推力反向器。

飞行时的使用

部分飞机可以在飞行时,安全使用推力反向器,不过大部分这类型的飞机都是螺旋桨飞机。在飞行途中使用反向推力有几个好处:首先,可以在短时间内减速;其次,如果需要急降,反向推力可以防止飞机加速过快,在一些战斗的场合,或是需要高角度进场的情况会相当有用。

举例来说,ATR 72涡轮螺旋桨飞机可以在飞行时使用反向推力(不过需要解除相关的锁定装置);霍克薛利三叉戟型可以在使用推力反向器的情况下,作每分钟一万呎(3,048米)的急降,不过这个能力甚少会被使用。美国空军波音C-17环球霸王III运输机,是为数不多的可以在飞行途中使用推力反向器的现代飞机,在作战的情况下,四台发动机的推力反向器可以打开,容许飞机以每分钟15,000呎(4,600米)下降。瑞典的绅宝37 Viggen战机(于2005年11月退役)也可以在降落前使用反向推力,容许战机在瑞典的公路上降落。

美国太空总署的航天飞机乘务员训练机(一架经高度改装的格鲁曼湾流III型飞机)也使用推力反向器,模拟太空航天飞机的空气动力特性,以训练乘务员驾驶太空航天飞机降落。

使用涡轮扇发动机的飞机

易捷航空A319在降落后,打开了推力反向器

使用涡轮风扇发动机的飞机,推力反向是靠将喷射气流偏向前方,达到减速的目的。由于喷气发动机的设计,并不可能反向转动,故此需要使用推力反向器,将排出的喷射气流偏向前方。第一个方法,是使用多个花瓣形的叶片,打开后就可以将气流偏向。第二个方法,是使用两个桶形的装置,在反向推力施行的时候,将气流“拦截”并转向前方;这种形式的推力反向器在使用的时候,很容易从外面看到。 涡轮风扇发动机在打开推力反向器时,发动机原则上还是向前推进的,但因为涡轮风扇发动机的推力大部分是来自导风扇,尤其是高旁通比的喷气发动机,有大约70%的推力来自导风扇,所以反向气流造成的阻力还是会大过涡轮的推力,达到减速的目的。

至于一些高旁通比的喷气发动机,推力反向器是由旁通通道的偏向门组成,使用时可以将绕过发动机中心的旁通空气偏向,达到推力反向的目的。波音C-17更特别,发动机核心的空气亦可以同时在反向推力施行时偏向,令其拥有超卓的减速能力。

螺旋桨飞机

螺旋桨飞机产生反向推力的方式,是将螺旋桨的仰角改变,令进行方向转为前方。这种使用螺旋桨产生反向推力的方法,早在1930年代就开始使用。可变仰角螺旋桨的发展,除了可用于推力反向之外,也可以在不同的情况下,充分使用发动机的动力。

较小型的飞机,除特别的应用外,一般没有推力反向器,而大型飞机(起飞重量超过12,500磅)几乎均配备推力反向器。无论推力来源是活塞式发动机,或是涡轮螺旋桨发动机,也可以配备推力反向器,而绝大多数可调仰角的螺旋桨,更可以将仰角调至零,以产生零推力,甚至产生大量阻力。在配备复发动机系统的飞机上,这可以保持飞机发动机在下降时高速运转,防止发动机突然受冷而损坏。

多发动机飞机

早期的多发动机螺旋桨飞机,例如波音247与道格拉斯DC-2,都是最早装上推力反向器的飞机。随着活塞式飞机更重、更复杂,推力反向器的使用,容许这些飞机在为早年较小型的飞机建造的机场操作。此外,第二次世界大战之后制造的活塞式飞机,例如洛克希德星座式飞机,螺旋桨具有可变仰角的功能,在极端的情况下,可作推力反向器,容许飞机下降与减速时,不会令发动机过度冷却,也避免飞机降落时速度过高。再后来的涡轮螺旋桨飞机,例如维克斯Viscount与洛克希德电星式飞机,飞行速度与巡航高度有所提高,发动机的动力除了提供更高的动力外,也可以在需要时提供反向推力。

推力反向器在水上飞机与飞艇,还有特别的用途。这些飞机在水上降落时,没有传统的机轮制动器,而只能靠水的阻力,以及反向推力,将飞机减速或停止。此外,在水上操作,例如要转急弯或是倒后(离开停泊处或海滩时),也需要使用反向推力。

单发动机飞机

由于单发动机飞机大小有限,推力反向器的重量与复杂性令其不适合应用于单发动机飞机。然而,也有一些较大型的单发动机飞机,例如塞斯纳Caraven飞机,与一些单发动机的水上飞机(包括飞艇),具备推力反向器;其运作原理与其他螺旋桨飞机的大同小异。

与推力反向器有关的空难

一般现代喷气飞机,推力反向器并非设计在飞行途中使用。虽然如此,过往也发生多宗由于推力反向器在飞行途中打开而导致的空难:

另外,有数宗事故是由于推力反向器太迟打开而导致的:

  • 1993年11月4日,中华航空605号班机,搭载274名乘客及22名机组员(包括正副驾驶),在香港启德机场着陆后失事冲落海中,造成机上23人受伤。香港民航处翻查过飞行纪录仪后,发现机师在飞机着陆后,错误把发动机的推力控制杆当作推力反向器杆向前推,副机师在约20秒后才发现情况不妙,遂立即使用推力反向器以煞停飞机,但为时已晚,最终直冲落海。
  • 2005年8月21日,法国航空358号班机加拿大多伦多皮尔逊国际机场降落时未能在跑道结束前减速停止,而冲出跑道末端起火燃烧,所幸所有乘客与机组人员都及时逃出,无人死亡。调查报告中没有确定或否定,推力反向器过迟打开,亦未有表明这个是否重要因素。
  • 2005年12月8日,西南航空1248号班机美国芝加哥中途国际机场降落时冲出跑道,并与道路上一辆行驶中的汽车发生轻微碰撞,导致汽车上的一名6岁男童死亡。官方调查报告指出,飞机的推力反向器太迟打开,导致事故。
  • 2007年7月17日,巴西天马航空3054号班机圣保罗市孔戈尼亚斯国际机场冲出跑道。事故原因是起飞前一个引擎推力反向器故障,机组使用单推力反向器操作时失误,将推力反向器损坏的引擎保持在向前推进的最大功率,导致两个发动机向相反的方向推进使飞机失控。这次事故导致205人死亡。

参考

  1. ^ 26 May 1991 - Lauda 004. Tailstrike.com: Cockpit Voice Recorder Database. 2004-09-23 [2006-12-14].

外部链接


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