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飞机发动机要经过哪些有趣的测试?

 近日,Theverge杂志的小编探访了位于美国肯塔基州边界以北的美国通用电气公司喷气引擎测试场,通过他的采访文章,一些不为人知的、有趣的 测试实验得到首次、详细的披露,让我们一起看看,飞机发动机要经过哪些有趣的测试?

    一、飞鸟测试

    众所周知,鸟对于高速飞行的飞机来说,绝对可以造成非常致命的打击,根据动量定理,一只0.45公斤的鸟与时速800公里的飞机相撞,会产生153公斤的冲击力;一只7公斤的大鸟撞在时速960公里的飞机上,冲击力将达到144吨。所以,飞机和机场会通过各种高科技手段,避免和鸟类的近距离接触。

    2014年11月10日,中国南航航空公司的一架波音738飞机,就因为飞鸟撞击飞机发动机,造成发动机失火,幸运的是,驾驶经验丰富的机长将飞机成功迫降,挽救了200多名乘客和工作人员的生命。所以,不为人知的是,飞机发动机制造商会通过模拟飞鸟的高速相对运动,来测试由此带来的破坏力。

一台等待测试的Leap飞机引擎

    测试中,来自然资源部认证的本地供应商的鸟类的尸体(分别有2.5磅、4磅、磅和8磅等不同的重量等级),通过一台大炮,一只只的射进引擎。测试过程过于血腥,无法公开。但对于那些爱护小动物的人们来说,好消息是,所有的鸟类会经过X光机检验,一次来证明这些鸟类尸体是通过正常途径是收集,而不是用猎枪等猎杀。

    在飞机扇叶中,制造商通常会加入更高硬度的辅助材料,来应对飞鸟产生的撞击力。美国通用电气与法国SNECMA(赛峰集团)合资的CFM国际公司研制的Leap系列大型喷气客机发动机,在每一个Leap扇叶里特别加入长达17.7公里的碳纤维,来提升叶片的强度、韧性。

    二、火山灰测试

    据统计数据,全球共有约1500座活火山,每年有超过50次规模较大的火山喷发。尽管次数不多,但由于火山喷发的火山灰在长期停留在大气中,同样会对飞行的飞机产生知名的影响。每年有超过10架的喷气商用飞机因为火山灰而受到严重损伤。

    火山灰不仅会影响视线,还会破环飞机控制系统,让引擎失灵。

一台等待测试的Leap飞机引擎

    1989年12月15日, 美国阿拉斯加州的Redoubt火山爆发。这次爆发让一架载有231名 乘客的波音747飞机的全部4个引擎熄火,不得不紧急迫降。当机组人员试图重启引擎时,“烟雾”和强 烈的硫化物气味充满了机舱。飞机从约8500米高度下降到约4000米后,4台发动机才得以重启,并成功地降落在阿拉斯加安克雷奇(Anchorage)。修理飞机需要8000万美元,包括更换4台受损的引擎。

    火山灰中常含有玻璃状物质,比如硅酸盐,它的熔点约为600摄氏度到800摄氏度。飞机飞行中,喷气发动机温度超过1000摄氏度,因此火山灰中的玻璃小颗粒会发动机吸入后会瞬间融化。在排气过程中,玻璃物质在涡轮室中迅速降温,粘在涡轮叶片 上,妨碍高压燃气流,严重时还会导致整个引擎停转。

    在电气公司喷气引擎测试场,测试人员会模拟火山灰的不同等级喷发量,来测试引擎的稳定性,只有通过相应测试的引擎才会被用在商用飞机上。

    三、扇叶脱落测试

    尽管飞机引擎所采用的材料都是航空级最优秀的材料,仍然存在着长时间运行所产生的损伤,以及意外损伤。根据飞机引擎的生产标准,测试中,,测试人员将拇指大小的C-4炸药固定在一片扇叶根部,一旦发动机以全功率运行,C-4引爆将扇叶炸断。该测试要显示引擎可以遏制脱落的叶片,并且不会失火,以及可能性极低的进入机舱砸伤工作人员和乘客。

一台正在进行扇叶脱落测试的Leap引擎

    扇叶脱落测试是危险系数极高的主动测试,有可能会将引擎摧毁,所以飞机引擎制造商们不断的进行研发和改进,用最好、最轻的材料制造飞机引擎。

    四、冰雹测试

    高空航行的飞机,遇到恶劣天气时,遭遇冰雹、冰块非常常见,所以冰雹测试也是一项非常重要的测试内容。

    测试中,测试人员需要将经过严格标准制造的冰雹和冰块,投掷入运行中的发动机中进行测试。别小看这个测试过程,尽管飞机引擎体积巨大,但是当你站在远处将冰雹或者冰块投掷入其中,其难度和把树叶丢进1-2米远的垃圾桶中相当。

    当然,除了以上略微有趣但危险极大的测试外,一台合格的飞机发动机还要经过转矩测试、拆卸检查、各种极端环境测试、振动测试、腐蚀测试、热疲劳测试、损伤容限测试、侧风测试、声学测试等诸多环节,直到通过美国联邦航空局标准