反转推力技术的演变

反推自20世纪50年代起就成为飞机减速的基石,早期喷气发动机首次证明重排排气流可以大幅缩短着陆距离。 如今,这种技术是几乎所有商业喷气机所不可或缺的,与轮机刹车和破坏器协同运行,实现安全,可控的停机,即使在不利条件下也是如此。 原理是直截了当的:发动机不是推进飞机前进,而是重新配置以推进前移,形成了一种阻力,补充传统的摩擦系统。

逆流的工程基础

现代涡轮风扇发动机通过两种主要机制实现反推: 凸轮式逆变器[和 目标型逆变器[. 在级联系统中,翻译袖口移动以暴露转风扇气流向前的级联风扇. 目标型逆变器使用向外摆的链状阻断门拦截排气流. 两种设计都将发动机的推力调整到40~60%,产生大幅度减速而不仅仅依赖于轮胎到跑道的摩擦.

反向推力的空气动力学效率随飞机速度而变化. 在高地速(约80节以上),反向推力最有效,因为转动的排气管具有强烈的动力来反对前进运动. 随着飞机减速,相对利益减少,但反向推力仍然对降低制动磨损,在低可见度或受污染的跑道条件下提供安全幅度很有价值.

关键部件和控制系统

扭矩逆变器的激活一般是液压或电机式的,具有多重冗余功能,以确保故障安全运行. 典型的部署序列包括:

  • Arming:飞行机组在接近时或触地得分后立即将逆变器举起.
  • 部署:[] 降落时,飞行员将节流阀杠杆移动到反向闲置位置,触发袖子或门移动.
  • 倒转:[] 进一步节流增加发动机功率,同时反向器被加装,强迫排气向前.

传感器监测引擎参数,飞机速度,以及轮轮旋转,以防止在飞行中意外部署或以不安全的速度部署. 自动逻辑抑制了一定地面速度以下的反推(通常在60节左右),以避免碎片摄入或引擎损坏.

独力战胜传统刹车的优势

虽然轮式制动是大多数飞机的主要减速方法,但它们有局限性. 刹车热能在高能拒绝时可以超载,导致衰减或起火. 在湿,冰或雪覆盖的跑道上,轮胎摩擦力被大幅降低. 反推提供了一种无论表面条件如何都依然有效的非冷冻制动力.

减少现实世界情景中的距离

FAA研究的数据表明,将最大反推力与自动刹车相结合,可以比制动器缩短20–40%的着陆滚动。 在紧急拒绝起飞(RTO)中,反推力可以是跑道停机与末端超速的区别。 例如,在最大起飞重量下,一个波音737执行V1的RTO的波音737可以在正确使用反推时将其停机距离缩短1500英尺以上。

制动器和保养

运营商报告说,在例行着陆时持续使用反推力将制动盘和轮胎寿命延长了30%,这相当于航空公司节省了大笔费用。 发动机的减速力使制动系统无法吸收所有动能,特别是在滚滚的高速部分。

挑战和安全防范

反向推力并非没有风险,发动机摄入跑道碎片,外星物体损坏,以及跨风着陆时不对称推力需要经过仔细的飞行员训练和系统保障.

不对称部署和方向控制

如果一个发动机的逆变器部署比另一个慢,或者发生故障,一个 ⁇ 瞬间可以发展出挑战方向控制的功能. 现代飞机拥有亚乌坝和舵机权威来补偿,但飞行员在检测到不对称时会接受立即向逆变器施压训练. Boeing [哲学强调逆变推力是辅助减速器,而不是主要方向控制装置.

噪音和环境关切

反推产生显著噪声,在全功率下通常超过120个分贝. 具有噪声消减程序的机场可能会限制其在夜间操作或住宅区使用,然而,现代设计改进,如可变几何喷嘴和优化级联几何,使噪声水平降低至5 dB.

未来创新以推力为基础的减速

研究继续推进混合系统,将反推与再生制动或电动出租车系统相结合. 新兴的更电动飞机可能会在主轮上使用电动机发电机来回收制动能量,而发动机只有在最大减速时才会贡献反推力. 此外,计算流体动力学(CFD)模型化可以使排气流模式得到更精细的控制,以提高低速逆变效率.

逐线飞行和自动减速

下一代飞行控制计算机可以根据着陆重量、跑道长度和天气自动排序反推部署。 这可以减少飞行员的工作量,确保一贯的刹车性能。 比如,空中客车的刹车对瓦卡特系统将反推作为优化减速配置的一部分,目标为特定的出站滑行道,节省燃料和时间。

监管和认证标准

联邦航空管理局和欧洲联盟航空安全局(EASA)要求推力逆变器必须满足严格的可靠性和故障性要求,认证测试包括数千个部署周期、最大能量拒绝起飞和单倍增力逆变推力方案。 只有在证明完全遵守14 CFR Part 25 后,才能批准逆变器用于商业服务。

培训和程序

飞行员们经常接受反推操作的模拟训练,包括故障和不对称条件。 标准操作程序规定,反推只能在鼻轮触地得分后选择,在出租车速度前取消。 许多航空公司也要求第一官喊出“反推力部署”和“反推力部署”以保持机组协调。

结论

使用推力减速紧急飞机仍然是航空领域最有效和最可靠的安全技术之一。 从早期喷气式飞机实验的起源到今天的飞机上复杂的、数字控制的系统,反推通过在各种跑道上更快、更安全的停机,挽救了无数人的生命。 随着飞机设计向更高的自动化和效率发展,排气能量的转向原则将继续在确保每次着陆 — — 特别是需要最大制动的着陆 — — 安全地发挥作用。