Расположение двигателей

Эффективное расположение авиадвигателей важно для обеспечения оптимальной аэродинамики, баланса и управляемости воздушного судна

ENGINE CLUB

За все время существования гражданской авиации было испробовано множество различных вариаций схем расположения двигателей и в итоге остановилась на том, что двигатели должны быть расположены под крылом самолета. Широко применяется на современных тяжелых дозвуковых самолетах (Airbus 320, Ан-124 и др).
В настоящее время считается, что наиболее эффективная компоновка двигателей именно под крылом на пилонах. Она является более совершенной и безопасной, и дает возможность экономить дорогостоящее топливо, а также экономить на почасовой оплате работы техника и материалах, что в свою очередь делает себестоимость перевозок значительно ниже. Впрочем, некоторые преимущества установки двигателей под крыльями стали очевидны ещё во второй половине 1950-х годов, из-за этого первый же пассажирский реактивный авиалайнер от Boeing (B707) оснащался 4 подвешенными на пилонах двигателями.

Описание типа размещения

Преимущества

Надежное изолирование источника пожара на двигателе от крыла при помощи противопожарных перегородок в пилоне обеспечивает дополнительный уровень безопасности и защиты на борту воздушного судна

Вынесенные вперёд на пилонах двигатели работают противофлаттерным балансиром (то есть гасят самопроизвольно возникающие вибрации крыла). Это ещё больше снижает требования к жесткости конструкции

Обеспечивается удобство обслуживания двигателя и его замены (в том числе и на другой типоразмер)

Двигатели разгружают конструкцию крыла в полете, уменьшая изгибающий момент от внешних нагрузок

Обеспечивается меньший шум от двигателей в пассажирском салоне, что способствует комфортному и более спокойному полету для пассажиров

Недостатки

Низкое расположение двигателей относительно поверхности аэродрома увеличивает возможность попадание в воздухозаборники посторонних предметов

При посадке с креном наличие нижней пилонной подвески двигателей (чтобы избежать касание земли) требует увеличение поперечного V крыла, что ухудшает характеристики устойчивости и управляемости самолета

В случае отказа двигателя, особенно внешнего, создается большой разворачивающий момент в горизонтальной плоскости

На хвостовой части фюзеляжа

В современных пассажирских самолетах обычно используется схема установки двигателей под крылом на пилонах, хотя в прошлом часто использовалась совершенно другая схема, в которой двигатели размещались в хвостовой части фюзеляжа. Такая схема позволяла сделать крыло более тонким и аэродинамически совершенным. На тяжелых самолетах, когда для обеспечения необходимой величины тяговооруженности требуется четыре двигателя, на бортовых пилонах устанавливается по два двигателя с каждой стороны (например, самолет Ил-62).
Если для данной взлетной массы самолета требуемая тяговооруженность обеспечивается нечетным числом двигателей (три двигателя), то один из двигателей должен устанавливаться в плоскости симметрии самолета. В данном случае этот двигатель размещается внутри хвостовой части фюзеляжа, а его воздухозаборник выносится в корневую часть вертикального оперения над фюзеляжем. По такой схеме установлены двигатели на самолетах Боинг 727, Локхид L-1011, Де Хэвилленд «Трайдент» и на отечественных самолетах ЯК-40, Як-42 и Ту-154.

Описание типа размещения

Преимущества

Обеспечивает аэродинамическое «чистое» крыло, что повышает его аэродинамическое качество на (10…15)%

Максимальное использование размаха крыла для размещения средств механизации (закрылки, предкрылки и т. д.), что улучшает взлетно-посадочные характеристики самолета

Позволяет определять поперечное V крыла из условий обеспечения оптимальных характеристик поперечной и путевой устойчивости и управляемости

Улучшенные характеристики продольной, путевой и поперечной устойчивости самолета за счет площади гондол и их пилонов как дополнительного горизонтального оперения

Улучшенный комфорт пассажиров (по сравнению с установкой двигателей в корне крыла) за счет уменьшения шума, так как гондолы двигателей в данном случае устанавливаются позади герметической кабины

Недостатки

Увеличивается масса фюзеляжа увеличивается примерно на (10 … 15%) вследствие усиления конструкции хвостовой части фюзеляжа из-за дополнительных весовых и инерционных нагрузок от двигателей)

Центр масс пустого самолета сдвигается назад, а центр масс полностью загруженного самолета — вперед, чем создаются трудности в центровке и балансировке самолета

Носовая часть фюзеляжа выдвигается вперед, что отрицательно сказывается на путевой и продольной устойчивости самолета

Необходимо прокладывать топливопроводы от баков к двигателям вблизи пассажирской кабины, что вызывает опасность попадания паров топлива в кабину и увеличивает массу трубопроводов

Несколько затрудняется обслуживание двигателей, высоко расположенных над поверхностью аэродрома, из-за необходимости обеспечения безопасного доступа и использования специализированного оборудования

Применяется практически на всех легких военных самолетах (многоцелевые истребители и др.). В их число входят современные истребители 4-ого и 5-ого поколения: МиГ-29, Су-27, С-37, F-14, F-15, F-16, F-18.Истребителям необходимо быстро маневрировать, и одним из наиболее важных параметров является скорость крена. Для быстрого достижения высокой скорости крена полезен низкий момент инерции при крене. Размещение двигателей на крыле увеличило бы инерцию крена без особой пользы в воздушном бою.
Тонкое крыло небольшого удлинения не позволяет устанавливать двигатели на крыле или в крыле без ущерба для механизации крыла. Двигательные гондолы заняли бы слишком много места, не только значительно сократив размах закрылков, но и существенно сократив возможность подвешивать к крылу значительную часть боевой нагрузки.

Описание типа размещения

Преимущества

Низкий момент инерции при крене способствует более быстрой и точной реакции самолета на управляющие действия пилота

Меньшая общая площадь поверхности, следовательно, меньшее сопротивление трению, по сравнению с двигателями, установленными на пилоне под крылом, способствует улучшению аэродинамических характеристик самолета

Предварительное сжатие передней части фюзеляжа может быть использовано для увеличения сверхзвуковой тяги

Обеспечивает самолету минимальное дополнительное сопротивление и малое влияние силы тяги на устойчивость и управляемость самолета, что способствует оптимизации работы двигателя

Недостатки

Ограничение числа и габаритов двигателей (особенно трудно разместить ТРДД) может оказаться вызовом при проектировании и размещении двигателей

Разработка вариантов с использованием другого двигателя обходится намного дороже из-за необходимости проведения дополнительных исследований, тестирования и адаптации систем самолета к новому типу двигателя

Возгорание двигателя или потеря лопатки турбомашины представляют гораздо большую угрозу для конструкции

Нет уменьшения изгибающего момента или гашения флаттера для крыла может привести к увеличению динамических нагрузок на конструкцию и компрометировать стабильность и безопасность полета

Сложная геометрия воздухозаборника с разделительной пластиной пограничного слоя, если только воздухозаборник не находится в носовой части фюзеляжа

В корне крыла

Первый реактивный коммерческий авиалайнер оснащался 4 двигателями, установленными в корневой секции крыльев. Этим самолетом стал британский Де Хэвилленд DH 106 «Комета» (на картинке ниже), который совершил первый полет в июле 1949 года. Спустя 6 лет впервые взлетел советский Ту-104, его двигатели также размещались в крыльях. Затем эту же схему повторили в Ту-124, коммерческая эксплуатация которого началась в 1960-м году.
Но в дальнейшем в гражданской авиации такая компоновка не применялась, и двигатели стали размещать преимущественно под крыльями самолетов. Установка двигателей в корневой секции крыльев имела смысл лишь на заре реактивной гражданской авиации. В наше время полеты на самолетах с подобной компоновкой стоили бы слишком дорого, ведь разместить современный массивный турбовентиляторный двигатель во вменяемых размерах крыле не получится, а расход топлива у старых двигателей оставляет желать лучшего.

Описание типа размещения

Определите свой уровень знаний об авиадвигателях

Сразу после прохождения вы узнаете свой результат, а затем получите развёрнутую обратную связь от преподавателя и персональный план повышения уровня.