胡锦宽
河南省洛阳市中国民用航空飞行学院洛阳分院 471000
摘要:随着世界经济的不断发展,空中交通运输作为当今社会三大运输,以快捷、便利越来越得到青睐。其中减推力起飞机技术是对飞机起飞过程的一种优化,通过数据统计与分析发现,飞机长期使用减推力起飞,对延长发动机热端部件和旋转部件的使用寿命起到十分积极的作用,同时还能够减缓发动机EGT裕度的衰退,增长发动机在翼时间,减少发动机维修费用。
关键词:减推力;民航;温度
1.减推力起飞在民航的应用
民航航天器作为当前世界三大运输器之一,其主要承担人员与货物的运输,那么对航空器主要的影响则是其载重量大小。民航作为三大运输交通工具中运输效率最高,使用时间最短的运输工具,他的主要特点是起飞较为频繁,同时起飞又是飞行器载荷最大时间段,对飞行器的寿命影响极大。减推力起飞技术主要是在满足飞行器起飞要求下,通过减小起飞时的推力,从而降低飞行器的磨损伤害,提高飞行器的寿命的一种飞行技术,同时该技术已经在民航领域进行了科学的验证,能够使用在民航运输中的一种科学飞行技术。
2.减推力起飞简述
在飞行器中减推力起飞主要是在保证安全的前提下,减小发动机起飞时的推力,减小起飞推力后仍能满足规章要求满足性能要求。可以降低发动机的磨损,提高发动机的寿命,并且减少发动机的事故率。同时一般采用假设温度法来实现减推力起飞,因为发动机的输出推力与气压和温度有关系,所以当起飞重量较小时,可以用一个较高的温度来“欺骗”发动机,使得发动机的输出推力减小,而且也满足规章和性能要求。
3.减推力起飞特点
3.1对发动机的影响
飞行器的发动机性能降低很多原因是因为发动机排气温度的增加,以及发动机的耗油量的增加。相关研究表明影响飞行器发动机的主要因素为发动机涡轮前端温度,当前民航飞行器发动机主要采用涡扇发动机,涡扇发动机内部涡扇虽然采用的为高强度的镍基高温合金, 但是前端的高温还是直接会影响发动机的性能衰退。因为涡扇发动机主要的部件为涡轮机扇叶,飞行器的推力越大涡扇的转速越高,其温度越大。降低飞行器的推力可以有效降低发动机转速,从而降低发动机前端的温度,进而间接的延长了扇叶的使用寿命,特别是一级转子,相关研究表明,起飞推力降低5%~10%,发动机的一级转子可以有效的延长20%~40%的使用寿命,从而可以间接的提高发动机的寿命。
3.2对发动机噪音影响
因为飞机的特殊结构及特殊需求,飞机起飞时一般会产生强烈的噪音声响,而该噪音声响产生的主要原因,其实为飞机的发动机产生,民航飞机发动机一般采用涡扇发动机,发动机产生的噪音也同时由涡扇发动机内部运行及外部环境产生的噪音。涡扇发动机内部噪音主要是涡扇扇叶的高速运转以及内部剧烈燃烧和产生的巨大气压产生的巨大噪音。涡扇外部噪音主要是因为发动机产生的巨大气流,在发动机喷出的巨大气流时与大气混合,发动机产生的具体气流因为速度达到音速,与外部环境大气形成强烈的速度差异,从而产生强大的湍流现象,从而产生刺耳的噪音声响。相关理论研究表明发动机产生的强烈气流与噪音功率成正比,所以理论上降低发动机的喷气速度可以有效的降低发动机噪音的功率。
3.3对发动机EGT裕度影响
EGT裕度,特指在设定的标准条件下发动机在全功率状态下运行状态,EGT温度红线温度限制值的差值,该裕度是直接衡量发动机稳定状态的重要指标,他直接反映发动机的运行性能与健康状况,通常通过该指标决定发动机是否需要进行维护保养或者更换。飞机在起飞时发动机如果长时间全功率运行,此时的涡扇发动机满负荷高速运转,就会导致烧室涂层脱落、轴承磨损、气路间隙增大等问题,所以飞机发动机长时间全功率的运转,会直接导致发动机的性能下降。另外根据发动机温度特性曲线图图3-1,从图曲线可知,EGT裕度随着GT温度的增加而逐渐降低,当发动机性能衰退至最上面的虚线状态时,其EGT裕度小于零,所对应的OATL就会出现。对于该发动机,如果在外界温度大于其OATL的情况下,仍采用全功率起飞,起飞时的EGT将超过发动机限制温度﹐这将对发动机造成极其严重的损害,故在此时必须被动的降低发动机起飞推力,以降低对其的影响危害。
4.减推力起飞应用条件
民航承担的是国民的运输报账任务,对飞机的性能要求较高,同时飞机的使用频率也是非常高。在既要保证常规民航运输任务的前提条件下,又必须注意飞机飞行的损耗,减推力起飞技术的应用能充分的满足该条件。减推力起飞技术应该在怎样条件下应用,在飞机实际起飞中,减推力起飞的应用必须保证在飞机起飞的条件下实施。即只有当假设温度大于平台温度的时候才可以达到减小发动机推力的目的。可以简单归纳为外径环境温度条件下的最大飞机起飞质量始终大于实际飞机起飞质量,可以实施减推力起飞。
5.减推力起飞注意事项
实施减推力起飞其实主要是一种假设温度实施的起飞方式,实施减推力起飞必须要在保证必要实施条件下才能实施,同时在实施减推力起飞时,还应该对外部环境条件,机场起飞条件,飞机实际载重等因素进行分析判定。同时对于减推力起飞的实施,都必须严格按照飞机飞行手册要求严格执行。
同时在减推力起飞时,还必须判断三速度,即起飞决断速度、抬轮速度、起飞安全速度,判断依据外部环境假设温度。在实施减推力起飞时,如出现特殊情况时,应当立即更改为满负荷输出状态,用以应对推力不足的情况。在应当此紧急情况前提是,飞机及发动机的性能状况良好,所以飞行前对飞机及发动机的性能指标的了解是飞行员必须了解的,减推力起飞的实施不仅除满足飞行手册以及外部影响因素外,对飞行员的应变处理能力也要求较高,要求飞行人员必须拥有较高的心里素质以及高超的驾驶技术。
6.结束语
同时上述的分析研究,减推力起飞的实施对飞机的益处是显而易见的,不仅大大的减少民航飞机的运行维护成本,还可以极大的降低发动机空中故障概率,增加发动机的可靠性,提高运行安全性和高效性,对保证飞行安全具有重要意义。
参考文献
[1]赵廷渝.涡轮风扇发动机减推力起飞必要性分析[J.中国民航学院学报,2005(3);6 -8.
[2]刘双,郭基联,周义蛟.运输机减推力起飞方法和收益研究[J].飞行力学,2018,36(6):87-91.
[3]赵廷渝.基于假设温度减推力起飞的理论依据[叮.西南交通大学学报,2005,40(5):677-679.
[4]王新民,尹海韬,郑翌,等.基于假设温度的大型客机减推力起飞方法研究[.计算机仿真,2013,30(8):36-40.