防止鸟撞机，航空发动机和飞机有哪些绝技

飞机防鸟飞机为什么怕被鸟撞~

在一般人看来，“血肉之躯”的小小飞鸟与钢铁飞机在偌大的天空相撞，犹如以卵击石———卵破碎而石头无恙。然而事实却并非如此。飞机与飞鸟在空中相撞，轻者飞机不能正常飞行，往往被迫紧急降落；重者机毁人亡，酿成重大灾难。连年来飞机与飞鸟相撞而造成了多起航空事故。如何避免飞机与飞鸟相撞，确实是令众多航空界人士为之绞尽脑汁、力图设法破解的“世界级难题”。 1、小鸟撞机，祸害多多 1994年2月28日，中国民航一架波音767－200型飞机在巴基斯坦的卡拉奇机场上空下降到750米高度时，几只飞鸟撞入了左发动机。飞机涡轮进口温度猛升。机组人员果断关闭左发动机，严格地按单发动机程序操作，才未酿成大祸。这算是空中机鸟相撞的幸运者了。 然而，因机鸟相撞酿成大祸者比比皆是。1988年埃塞俄比亚的一架波音737飞机在起飞爬升到3800米时，遭遇鸟击，结果造成机上85人死亡，21人受伤。 1996年9月22日，美国空军的一架由波音707改装的E－3A预警机从阿拉斯加的埃尔门多夫空军基地起飞。飞机以230海里／小时的速度滑跑，在抬起前轮的一刹那，撞上了30多只加拿大鹅。瞬间两台发动机火光冲天。飞机坠毁在机场附近的洼地里。24名空勤人员全部遇难。 世界上第一起造成人员死亡的鸟撞飞机事件发生在1912年，地点是美国北部。到1974年，世界范围内公开报道的因鸟击而坠毁的军用飞机65架、民用飞机9架，共死亡130人。20世纪80年代以来，世界各国鸟击事件大幅度增加。美国空军发生的鸟击事件最多，平均每年2800起；英国空军每年发生700起；德国空军和民航年平均1200起；印度空军100多起。1993～1997年美空军的鸟击事件每年多达300 0起，经济损失约5000万美元；美国民用飞机的鸟击损失每年高达2．6亿美元，年停飞时间超过68．5万小时。据估算，全球每年因机鸟相撞付出100多亿美元的代价。 2、一只小鸟相当一发炮弹 小小飞鸟为什么能够对飞行中的飞机造成如此大的危害呢？我们可以从物理学的动量定理得出结论。如一架飞机在空中以300米／秒的速度匀速飞行，而一只质量为一千克的小鸟以10米／秒的速度相向飞来，那么此时鸟相对于飞机的动量就为310千克·米／秒。机鸟相撞后这些动量几乎完全转化成了小鸟对飞机的冲量，而相撞时间又极短，约为3毫秒，那么由于机鸟相撞而作用于飞机上的冲击力约为103千牛，这无异于一颗炮弹的能量。质量为一千克的小鸟在与飞机相撞时的接触面积约为0．02平方米，所以飞机被撞击位置受到的压强就为5．15兆帕。目前的飞机材料大都经受不住如此大的压强，这是造成各种鸟撞飞机事故的直接原因。 1999年7月1日，美空军后备队第483战斗机联队丹吉洛少校驾驶F－16C战斗机进行飞行训练时，一只红头美洲鹫“砰”地撞在飞机座舱盖的右前侧。撞击处凹下19毫米。座舱盖由于遭受如此大的冲击，弯曲的座舱盖表面迅速形成了强大高速的冲击波，猛烈撞击飞行员的头盔顶部，使其头部严重受伤而无法控制飞机，最终造成机毁人亡。这种事故属于撞击力直接作用于飞行员，导致飞机失控而终酿成灾难。这在众多机鸟相撞事故中所占比例还是比较少的，而飞鸟撞击飞机发动机造成事故所占的比例最大。 3、如果鸟被吸进发动机 高科技的发展，高涵道比发动机以其动力大、噪声小而越来越受到世界民航界的青睐。但此类发动机暴露面大，被鸟撞击（吸入）的概率也就大。例如波音 737用的GE发动机，仅风扇直径就有1．5米。该发动机迎风面积为1950平方厘米，大大增加了鸟被吸进去的可能性。再就是发动机的吸力强。波音747的发动机进气量为320千克／秒；波音767发动机的进气量为820千克／秒；波音777发动机的进气量为1．42吨／秒，进气速度为100～120米／秒。显然，只要鸟类稍微接近这些发动机，就必然被吸进去。还有就是发动机的旋转速度快。高涵道比发动机的切线旋转速度高达450米／秒，鸟撞击到高速旋转的风扇叶片上，其撞击的能量相当于一辆小轿车高速撞向一道坚固围墙的能量。如果风扇叶片被鸟击断，碎片会随气流向后甩入“核心机”，打坏“压气机”叶片等零部件，造成更严重的后果。由此种原因造成的空中灾难的比例极高。世界鸟害专家的研究报告说，在500次鸟击事件中，发动机损坏占近100次。

飞机，如果想防止被鸟撞击可以用声音驱散，为了防止鸟类进入机场，可以用声音和激光在地面设置声波取鸟，用高分贝的声音刺激和驱赶鸟类或者模仿一些野猫的叫声啊，一些兽的叫声把鸟吓走，这样就不会和鸟撞击上。

飞机在设计时，对于那些容易受到鸟撞击的部位，例如风挡玻璃、雷达罩、机翼前缘等应予以加强，以能承受大鸟的撞击。
美国空军通过试验提出要求，当飞机的飞行速度为每小时950公里时，座舱结构和风挡玻璃应能承受重量为1.6公斤的鸟的撞击。上述这些部位在飞机上都是固定不动的，相对而言，较容易地解决。
但是对于发动机，那就难多了，因为在发动机进口后就是高速旋转的风扇叶片（图20），风扇叶片长而薄，当受到鸟撞击后，容易折断，不仅会造成发动机振动加大，而且断片会随气流流向发动机后部，打坏后续部件,严重时造成发动机停车；碎片夹在叶尖上与机匣间被转子带着旋转时，会由摩擦引起发动机失火；折断的叶片如打穿机匣，还会打坏飞机的结构与系统等。
对于客机用的大涵道比涡扇发动机，风扇叶片更长，且随着发动机推力的增加，风扇叶片越来越长，例如用于波音757发动机风扇叶片长0.522米；用于波音747的风扇叶片长约为0.8～0.9米；而用于波音777的发动机风扇叶片长达1米多。

图20、大涵逍比风扇发动机前端是高速旋转的风扇叶片
风扇叶片设计时，不仅耍考虑抗鸟撞击的能力，还要考虑长叶片工作时的振动问题，上世纪70年代前后研制的所有大涵道比涡轮风扇发动机，其风扇叶片无一例外的是将叶身上距叶尖1/3～2/3处做出向两侧伸出的凸肩，如图21（a）所示。
各个叶片的凸肩相互抵紧形成一加强叶片的环箍，如图22所示。这样，不仅增加了叶片的刚性，提高了抵抗外物（包括鸟）撞击的能力与叶片自振频率，而且不易出现振动。
即使出现叶片振动，凸肩的抵紧面之间的摩擦可吸收振动能量，使叶片振动不起来。但是这种带凸肩的设计，却带来许多问题，例如叶片不好加工；
叶片根部所受的离心负荷加大，凸肩与叶身交界处还会产生附加的弯曲应力，气流流过凸肩会产生分离，不仅使流通面积减少，而且使效率降低等。

图21 （a）带凸肩的风扇叶片 （b）无凸肩的宽弦叶片
为此，从80年代起，国外几家大发动机公司都在设法解决叶片带凸肩引起的问题。然而，由于风扇叶片所处的特殊工作条件，要全面解决是比较困难的。
将风扇叶片加宽成为宽弦叶片，如图21（b）所示。随着叶片宽度的加大，其厚度自然变大，宽而厚的叶片，抗外物打击的能力大大提高，也不易引起振动。
因此是解决采用凸肩带来问题的好方法。但是这种宽而厚的叶片重量也随之增加了许多，叶片根部会受不了, 安装叶片的盘也必须做得很厚很重才行。
这样的零件显然不适合用于大型航空发动机上。因此，在大涵逍比风扇发动机诞生以后，经过近15年的时间，才研制出适用的宽弦风扇叶片。

图22、多个叶片的凸肩相互抵紧组成箍
上世纪80年代中期，英国罗.罗公司设计发展了“三明治式”的宽弦夹层风扇叶片，这种叶片的叶盆与叶背分别由两块钛合金做成，中心部分挖掉形成空腔，空腔中嵌入钛合金蜂窝结构的芯板，通过活性扩散连接的方法将三者连接在一起，形成一个重量轻的宽弦叶片，见图23。
这种设计，既解决了风扇叶片抗鸟击的能力与抗振动问题，又减轻了叶片的重量，很快在罗.罗公司的发动机中得到应用。

图23、 “三明治”式的宽弦风扇叶片
罗·罗公司后来又在“三明治”式叶片的基础上作了近一步的改进，即芯部采用了三角形桁架结构取代了原有的蜂窝结构，如图24所示。这种芯部的结构不仅轻而且能参与承力，使每片叶片的重量比采用蜂窝芯的低15％，这种叶片从上世纪90年代起一直到现在都应用于该公司新发展的发动机中。

图24、具有桁架结构芯的风扇叶片剖面图
美国GE公司在90年代初期采用了前缘包有钛合金蒙皮的复合材料叶片设计，不仅用于波音777的发动机中，而且用于波音787与波音777X的发动机中。与此同时，美国普惠公司采用了两个叶型材料焊接成具有空心结构的叶片，它是在由钛合金加工的叶盆、叶背上，先分别铣出许多径向槽道，然后用扩散连接方法连成在叶片心部具有多道空槽，如图25所示。
这种叶片中间带有6条槽带形成空心，减轻了重量，而未被铣削处又相互焊接在一起，增加了叶片抗外物打击的能力。这种结构的叶片不仅用于波音777的发动机上，也用于第4代战斗机F-22的发动机上。
采用上述三种方法设计的风扇叶片，不仅减轻了发动机重量，而且大大提高了发动机抗大鸟撞击的能力，截至2017年初，尚未见到过装有采用这些设计方法设的发动机，遭到鸟撞击而造成发动机空中停车亊件的报导。

飞机在设计时，对于那些容易受到鸟撞击的部位，例如风挡玻璃、雷达罩、机翼前缘等应予以加强，以能承受大鸟的撞击。
美国空军通过试验提出要求，当飞机的飞行速度为每小时950公里时，座舱结构和风挡玻璃应能承受重量为1.6公斤的鸟的撞击。上述这些部位在飞机上都是固定不动的，相对而言，较容易地解决。
但是对于发动机，那就难多了，因为在发动机进口后就是高速旋转的风扇叶片（图20），风扇叶片长而薄，当受到鸟撞击后，容易折断，不仅会造成发动机振动加大，而且断片会随气流流向发动机后部，打坏后续部件,严重时造成发动机停车；碎片夹在叶尖上与机匣间被转子带着旋转时，会由摩擦引起发动机失火；折断的叶片如打穿机匣，还会打坏飞机的结构与系统等。
对于客机用的大涵道比涡扇发动机，风扇叶片更长，且随着发动机推力的增加，风扇叶片越来越长，例如用于波音757发动机风扇叶片长0.522米；用于波音747的风扇叶片长约为0.8～0.9米；而用于波音777的发动机风扇叶片长达1米多。

图20、大涵逍比风扇发动机前端是高速旋转的风扇叶片
风扇叶片设计时，不仅耍考虑抗鸟撞击的能力，还要考虑长叶片工作时的振动问题，上世纪70年代前后研制的所有大涵道比涡轮风扇发动机，其风扇叶片无一例外的是将叶身上距叶尖1/3～2/3处做出向两侧伸出的凸肩，如图21（a）所示。
各个叶片的凸肩相互抵紧形成一加强叶片的环箍，如图22所示。这样，不仅增加了叶片的刚性，提高了抵抗外物（包括鸟）撞击的能力与叶片自振频率，而且不易出现振动。
即使出现叶片振动，凸肩的抵紧面之间的摩擦可吸收振动能量，使叶片振动不起来。但是这种带凸肩的设计，却带来许多问题，例如叶片不好加工；
叶片根部所受的离心负荷加大，凸肩与叶身交界处还会产生附加的弯曲应力，气流流过凸肩会产生分离，不仅使流通面积减少，而且使效率降低等。

图21 （a）带凸肩的风扇叶片 （b）无凸肩的宽弦叶片
为此，从80年代起，国外几家大发动机公司都在设法解决叶片带凸肩引起的问题。然而，由于风扇叶片所处的特殊工作条件，要全面解决是比较困难的。
将风扇叶片加宽成为宽弦叶片，如图21（b）所示。随着叶片宽度的加大，其厚度自然变大，宽而厚的叶片，抗外物打击的能力大大提高，也不易引起振动。
因此是解决采用凸肩带来问题的好方法。但是这种宽而厚的叶片重量也随之增加了许多，叶片根部会受不了, 安装叶片的盘也必须做得很厚很重才行。
这样的零件显然不适合用于大型航空发动机上。因此，在大涵逍比风扇发动机诞生以后，经过近15年的时间，才研制出适用的宽弦风扇叶片。

图22、多个叶片的凸肩相互抵紧组成箍
上世纪80年代中期，英国罗.罗公司设计发展了“三明治式”的宽弦夹层风扇叶片，这种叶片的叶盆与叶背分别由两块钛合金做成，中心部分挖掉形成空腔，空腔中嵌入钛合金蜂窝结构的芯板，通过活性扩散连接的方法将三者连接在一起，形成一个重量轻的宽弦叶片，见图23。
这种设计，既解决了风扇叶片抗鸟击的能力与抗振动问题，又减轻了叶片的重量，很快在罗.罗公司的发动机中得到应用。

图23、 “三明治”式的宽弦风扇叶片
罗·罗公司后来又在“三明治”式叶片的基础上作了近一步的改进，即芯部采用了三角形桁架结构取代了原有的蜂窝结构，如图24所示。这种芯部的结构不仅轻而且能参与承力，使每片叶片的重量比采用蜂窝芯的低15％，这种叶片从上世纪90年代起一直到现在都应用于该公司新发展的发动机中。

图24、具有桁架结构芯的风扇叶片剖面图
美国GE公司在90年代初期采用了前缘包有钛合金蒙皮的复合材料叶片设计，不仅用于波音777的发动机中，而且用于波音787与波音777X的发动机中。与此同时，美国普惠公司采用了两个叶型材料焊接成具有空心结构的叶片，它是在由钛合金加工的叶盆、叶背上，先分别铣出许多径向槽道，然后用扩散连接方法连成在叶片心部具有多道空槽，如图25所示。
这种叶片中间带有6条槽带形成空心，减轻了重量，而未被铣削处又相互焊接在一起，增加了叶片抗外物打击的能力。这种结构的叶片不仅用于波音777的发动机上，也用于第4代战斗机F-22的发动机上。
采用上述三种方法设计的风扇叶片，不仅减轻了发动机重量，而且大大提高了发动机抗大鸟撞击的能力，截至2017年初，尚未见到过装有采用这些设计方法设的发动机，遭到鸟撞击而造成发动机空中停车亊件的报导。

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土默特右旗18262851264： 飞鸟对飞机的危害如此之大 为什么 - ？
苗点脉络： 鸟虽然体积小、飞行速度不快,但飞机速度很高,当鸟与飞机相向飞行时,它们之间的相对速度就会很大.数据表明,一只体重为1.8公斤的鸟与时速为550公里的飞机相撞,将产生25吨的冲击力,飞机相当于遭到了一枚炮弹的袭击. 鸟类和野...

土默特右旗18262851264： 飞机问什么害怕小鸟? - ？
苗点脉络： 这主要与飞机的飞行速度和结构有关.飞机的速度在本世纪20—30年代,每小时仅200—300公里,鸟撞问题并不突出.40年代以后,飞机速度不断提高,喷气式飞机的速度接近了音速,就开始注意这问题了.50年代后歼击机的速度超过了音速...

土默特右旗18262851264： 为什么在军事方面,飞机在飞行中要避免与鸟类的碰撞? - ？
苗点脉络： 不管是在军事方面还是民间飞机在飞行中都要避免与鸟类相撞.因为飞机飞行时速度很快.在空中如果碰上了硬物的话就算那个硬物静止不动,按照参照物是飞机来看的话硬物其相对的速度也与飞机的速度是一样的.这就如同一颗子弹打入飞机一样鸟类没那么坚固的身体但其造成的破坏力却不亚于子弹.这样往往就造成了小鸟死翘翘飞机受重伤.如果小鸟被吸入发动机的话那后果不堪设想.会导致发动机破坏,众所周知飞机的发动机是个相当脆弱又相当重要的部件.受到破坏了飞机就失去了动力来源了就可能直接掉地上了.这样的话飞机上的人就只好准备降落伞了

土默特右旗18262851264： 飞机为什么会怕鸟 - ？
苗点脉络： 为飞机的飞行速度非常快,如果一架飞机以每小时350公里的速度飞行,那么它撞上一只仅一公斤重的银鸥,受到的冲击力就会高达4.5吨.因此,再大的飞机也怕小鸟.航空业有个专门的术语叫鸟击,就是飞鸟撞飞机的意思.绝大多数鸟类都...

土默特右旗18262851264： 飞机为什么怕鸟撞 - ？
苗点脉络： 航空业有个专门的术语叫鸟击,就是飞鸟撞飞机的意思.绝大多数鸟类都有体形小、质量轻的特征,因而鸟击的破坏主要来自飞行器的速度而非鸟类本身的质量. 飞机的高速运动使得鸟击的破坏力达到惊人的程度.鸟击对飞行器的破坏与撞击...

土默特右旗18262851264： 为什么飞机遇到小鸟会害怕 - ？
苗点脉络： 为什么飞鸟对飞机的危害如此之大呢?这主要与飞机的飞行速度和结构有关.飞机的速度在本世纪20—30年代,每小时仅200—300公里,鸟撞问题并不突出.40年代以后,飞机速度不断提高,喷气式飞机的速度接近了音速,就开始注意这问题...

土默特右旗18262851264： 我有个办法可以避免威胁喷气式飞机的“破坏性鸟撞”. - ？
苗点脉络： 有想法不错,不过还是有些欠缺 首先 你说要做一个隔离网来阻挡小鸟,那这个隔离网厚度要多少呢?小鸟撞击飞机时的撞击力相当大(动量=力量*速度) 如果这个隔离网太薄不起作用,如果太厚呢,可能影响进气,还可能把小鸟吸碎后进入引擎!小鸟撞飞机是个世界性的难题,也许这个办法已经有人考虑过了.不过呢,你能有这个想法还是值得鼓励.也希望你以后多多思考,在不久的将来真的能为航空事业做一份贡献!最后祝你一切顺利

土默特右旗18262851264： 飞机为什么会怕鸟?？
苗点脉络： 天空虽然是辽阔的,但由于现代航空事业发展迅速,飞机的飞行速度也很快,为了避免飞行'交通'事故的发生,航空部门规定在每一架飞机的统一部位安装红逯灯,这样,就能够指示飞机航行,保证夜航安全,防止飞机在空中或地面相撞~!

土默特右旗18262851264： 为什么飞机害怕小鸟? - ？
苗点脉络： 因为高速运动的飞机与小鸟相撞会造成重大的事故.如果鸟撞坏飞机挡风玻璃,就直接影响飞行员操纵飞机,甚至影响飞行员生命安全.如果鸟撞坏发动机,会造成发动机空中停车,甚至会引起发动机空中失火,直至引燃整个飞机.被鸟撞后,...

土默特右旗18262851264： 为什么飞机起飞时怕小鸟啊? - ？
苗点脉络： 飞机与鸟相撞,是世界性难题,对民航飞机和军用飞机的飞行安全都构成威胁.飞机怕鸟,是因为飞机的相对速度大,与物体相撞后的力量就大.超过飞机某一部件的承受力,就有可能损坏飞机的机体或零部件,严重的就直接威胁飞行安全. 比如,如果鸟撞坏飞机挡风玻璃,就直接影响飞行员操纵飞机,甚至影响飞行员生命安全.一架飞机没有飞行员操纵后果是不堪设想的.再者,如果鸟撞坏发动机,会造成发动机空中停车,甚至会引起发动机空中失火,直至引燃整个飞机失火