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1 # 民航設計與維修
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2 # 熊貓愛飛行
飛機在起飛降落階段是最容易遭遇鳥擊的,但即便是起飛和降落,飛機的時速也高達300km/h,這種速度下即便是再小的麻雀撞上去,也是會對飛機產生破壞的。如果撞在前擋風玻璃,會使玻璃破裂;撞到發動機,會使引擎失效;撞到機身會把蒙皮撞癟;撞到機翼會撞出一個窟窿。
鳥擊對飛機結構產生的破壞是非常有限,歷史上還曾未發生過飛機因為撞鳥而解體的事件。鳥擊對飛行安全最大的威脅是來自飛機發動機,首先鳥擊會使引擎瞬間失效而失去動力,其次引擎葉片單薄而且高速旋轉,發動機吸入鳥之後葉片很可能會發生斷裂,碎裂的葉片飛濺出來就有可能對機身結構和機翼產生傷害。
為了解決鳥擊對飛機引擎造成的損壞這個問題,飛機制造者們不斷對發動機進行改進以提高發動機的可靠性。
以目前的設計標準,任何一架飛機都能夠僅憑一臺發動機完成起降,也就是說就算飛機遭遇鳥擊其中一臺發動機失效了,飛機還是完全能夠安全降落的。如果是遇上像2009年全美航空1549號航班那樣兩臺發動機在起飛階段全部遭遇鳥擊而失效的極小機率事件,那就只能夠聽天由命了。
其次飛機設計師們在引擎風扇外層給加了一層“金鐘罩”,學名叫做風扇包容環,這種包容環具有極高的強度和韌性,如果風扇葉片發生斷裂,包容環可以把碎片牢牢包裹在引擎中不讓它們飛濺出去造成二次傷害。
而且每一款新的飛機發動機,在投入商業運營之前都要經過非常嚴苛的鳥擊測試,把不同大小的鳥類用壓縮空氣炮以極高的速度朝正在高速運轉的飛機發動機發射過去,最終確保鳥擊對發動機造成的傷害在可控的範圍內。
最後放一段飛機發動機進行鳥擊測試的影片:
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3 # 科羅廖夫
飛機撞鳥的威脅極大。一隻0.5公斤重的鳥,與時速350公里的飛機相撞,也會產生153公斤的衝擊力。如果一隻5公斤的大鳥與時速800公里的戰鬥機相撞,將產生100噸以上的衝擊力。
所以飛機都需要在地面進行鳥撞試驗。例如中國民用航空局《運輸類飛機適航標準》(CCAR 25部)中,就明確要求對飛機的鳥撞安全性進行驗證,飛機上天前必須證明其具有抵抗一定規格飛鳥撞擊的能力。透過試驗證明戰機的機頭、機翼具有承受1.8公斤的鳥撞擊的能力,而尾翼要具有承受3.6公斤鳥撞擊的能力,並在撞擊後能夠安全完成飛行和和著陸。
鳥撞試驗通常使用壓縮空氣炮來模擬,就是一門用空氣做動力的大炮,利用壓縮空氣驅動做成炮彈狀的鳥(簡稱“鳥彈”),沿著炮管加速至要求的速度後撞擊飛機結構。空氣炮的口徑一般為130毫米,可發射重量幾十克,1.8公斤甚至3.6公斤的鳥彈。
過去的空氣炮鳥撞試驗發射真正的家禽,不過這會造成現場血汙一片,後期處理困難。現在科研人員已經創新開發出了“人工鳥”,採用明膠混合物製成,可以很好地模擬鳥體。試驗中一般會按重量分類,比如中國的,分為2公斤以上的“大鳥”、1公斤左右的“中鳥”、50-100克的“小鳥”三類。只有通過了鳥撞試驗,戰鬥機才能接著進行試飛任務。
先進戰鬥機對於鳥類撞擊安全性的要求更高。例如美國F-22隱形戰鬥機的座艙蓋,可以承受1.8公斤異物(飛鳥)以650公里/小時速度的撞擊。中國空軍也高度重視戰鬥機的鳥撞問題,甚至規定第四代戰機在以海平面最大巡航速度速度飛行時,這大約為900公里/小時,如果被一個1.8公斤重量的飛鳥撞擊,機身的複合材料表面應不出現大於2.5毫米的凹坑,金屬材料要求1400公里時速鳥撞不被擊穿,座艙蓋不碎裂,這對於全機金屬/複合材料和艙蓋材料強度的要求相當高。
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運輸類飛機經常與候鳥發生撞擊。 有人說,鳥又不是鋼筋鐵骨,為什麼可以把飛機撞破,甚至撞毀,鳥兒這是以卵擊石啊。主要原因是飛機飛行的時候,飛機和鳥具有很高的相對速度,發生撞擊的瞬間,鳥身上極大的動量在短時間內全部釋放,此時對飛機的破壞有如子彈一樣,具有很強的穿透力。
飛機哪些部位更容易遭受鳥的撞擊呢? 據統計,發動機受鳥撞擊的機率達到44% ,這跟發動機巨大的吸力不無關係。當然,下圖只是對主要受鳥擊部位的統計,不代表其他部位不會受到鳥擊,比如飛機的尾翼結構也可能受到鳥擊,並且水平尾翼是關鍵的操控部位,是適航當局特別要求保護的部位。
那麼飛機起降和巡航的時候可以承受多重的鳥的撞擊呢? 適航當局是從什麼時候開始頒佈法規要求的呢?
1962年一架“子爵號”飛機在約6000英尺的高度巡航飛行時,與一隻天鵝(5.45-7.73公斤)相撞,撞擊造成了飛機左水平尾翼和升降舵(單梁結構)的損傷,飛機隨後因失去控制而墜毀,機組和乘客全部遇難。“子爵號”空難之後,FAA為了增加飛機飛行的安全性,對當時已有的鳥擊資料進行了統計分析。根據統計結果,FAA認為可能撞擊飛機的鳥的重量上限為3.6公斤 (8磅)。
隨後FAA制定了運輸類飛機適航要求,在FAR 25.571規定飛機在起降和巡航時,整機受到1.8公斤(4磅)重的鳥的衝擊,飛機必須能夠安全地完成該次飛行;FAR 25.631規定,飛機在起降和巡航時,尾翼結構的設計必須保證飛機在與3.6公斤 (8磅)重的鳥撞擊之後,仍能繼續安全飛行和著陸。
而EASA在CS 25.571和CS 25.631中只規定了飛機可以承受1.8公斤(4磅)重的鳥的衝擊。
所以,綜合來講,對於目前世界上的主流民航飛機, 不管是波音的飛機(如B737,B777,B787)還是空客的飛機(如:A320,A330,A340),整機必須能夠承受1.8公斤(4磅)重的鳥擊,並安全完成飛行。其中,FAA體系下的飛機(如波音飛機)對於尾翼結構的設計必須保證飛機在與3.6公斤 (8磅)重的鳥撞擊之後,仍能繼續安全飛行和著陸,這一點是與EASA體系下的飛機(空客飛機)相區別的 。