上周二,南航CZ380次航班发动机被丢硬币的事已经人尽皆知,商业航班运行至今,这种情况应该是国内首创,之前只听说过发动机吸入鸟类、跑道上的异物等,当成许愿池也是头一回。
这次事件之后,可能很多人不太了解,一枚硬币怎么就引起了那么大的轰动?外来吸入物对飞机的影响到底有多大呢?
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这次事件中,CZ380次航班执飞的是空客A320,采用国际航空发动机公司的V2500发动机,V2500发动机等商业航班使用的主要是高涵道比涡扇发动机,在涡轮风扇之外,还有一个外涵道,丢硬币者就是把硬币落在了外涵道上,并滑入风扇之中,要把硬币拿出来,就要拆发动机了。
航空发动机是飞机的核心部件
航空发动机被认为是现代工业皇冠上的明珠,其地位是最高的。美国人的航空航天、汽车工业如此发达,关键在于其发动机工业能撑住,比如半个世纪前的土星五号、如今的F-135、F-119发动机等。在发动机上,俄罗斯也是强项,不论哪个项目,发动机先行已经成了行业内的标准动作。空客A320之所以成功,也全得益于安全性较高、油耗低的V2500发动机,C919确定了CFM LEAP-X 系列发动机之后,也基本成功了一半,有了可靠的动力系统,也提升了安全系数。
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外来吸入物对飞机的影响有多大?
航空发动机对于一款商业客机而言是极为核心的部件,在飞控系统、机翼材料都如此成熟的今天,都无法保证发动机100%正常运行,因为飞机在起降时可能吸入异物、鸟类导致发动机停车、起火,甚至是坠毁。
以V2500发动机为例,外结构与其他发动机类似,内部分为1级风扇、4级低压压气机、5级低压涡轮,高压转子包括10级高压压气机和2级高压涡轮。进气口为环形,硬币就是从这里滑入到风扇中,其风扇使用的是无凸台宽弦空心叶片,长度精确到558毫米,采取了防跑道碎石打击的设计。风扇的叶片为钛合金加工而成,使用蜂窝状材料,力求重量轻,具有一定的抗外来物击伤的性能。在风扇叶片之后,就是低压和高压压气机和涡轮,内置十多道转动和静子叶片。如此复杂的结构中,每个子系统之间都是紧紧挨着,唯一能够通过的就是气流。空气先经过环形进气口,然后加入风扇、压气机、燃烧室后变成高温、高速燃气,从发动机后面喷射出去,形成推力,推动客机前进。
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可想而知,如果进入发动机的是固体物质,那么首先打坏的就是风扇,风扇本身设计的时候有反弹异物的能力,但硬币则会卡在风扇与涡轮之间,直接被搅碎,接着开始破坏压力组件,发动机首先表现的是推力下降、停车、甚至是起火。
之前也有发生过客机发动机在飞行中被异物打穿,蒙皮都打破了,而客机的油箱就在附近的机翼和机腹,如果异物进一步击中油箱,那么后果就如同法航4590航班,起飞后直接起火、坠毁,无一人生还。
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所以,从事件的潜在危险上看,投硬币者直接破坏的是飞机发动机,这就相当于一刀插入心脏部位,后果是致命的;对于客机而言,在危险级别上,发动机是放第一位,机体破了口子也没有发动机停车起火来得严重,因为前者可直接导致飞机坠毁。只要有动力在、主要气动完好、飞控正常,其他的问题都还有救。就算硬币投到机轮上,导致机轮放不下来,也总比发动机停车要强。如果算个经济账,单价在9000万至1.1亿美元不等,算是机上100多号人的保险赔款,损失一架飞机的代价是惨重的。
编辑:鲁凡英
(专家:川陀太空,航空航天科普作者,审稿:翟冬青,中科院自动化所的中自复合材料构件制造技术中心主任,科普中国微平台原创首发)