发动机布局上的“门道”

詹东新 方沐

航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，为航空器提供飞行所需的动力。航空发动机不仅在性能上存在很大差别，在安装的具体位置上也有所不同。一般来说，喷气式飞机的发动机除了常见的翼吊式布局外，还有翼根、尾吊和翼尾吊等布局。

翼吊式布局

先从最常见的翼吊式布局入手。这种布局方式首先出现在轰炸机上，后来在帮助波音奠定行业巨头基础的707飞机上采用。一经采用，这种布局就当仁不让地成为了主流。之所以如此受追捧，在于其有诸多优点。首先，这种布局有利于利用发动机的重量抵消飞机机翼与机身连接处的部分扭力，起到重要的“卸载”作用。

在飞行过程中，飞机靠机翼产生向上的升力，而重量较大的机身又产生很大的向下重力。如此一来，在机翼和机身的连接处，机翼产生的升力和机身产生的重力就形成了很大的扭力，使翼根成为飞机结构上最吃重的地方。如果将非常重的发动机吊在机翼下，就可以把一部分重量分散到机翼上去，有助于平衡翼根处所受到的扭力。

将发动机吊在机翼下面，还能减轻噪音带来的不适感。飞机在飞行时，发动机的声音非常大，会给发动机区域附近的旅客带来非常嘈杂的感觉。而安静的舱内环境是衡量飞机舒适性的重要标准。为此，飞机设计师们设想，如果将发动机吊在机翼下，不仅能让机翼对发动机的噪声形成遮挡屏障作用，而且能让发动机尽可能地远离机身，从而减轻噪音的影响。

此外，将发动机吊在机翼下还有下列優点：发动机距离地面更近，维修和养护更加容易；安装在机翼下方的发动机距离飞机重心位置近，使飞机更容易控制；由于机翼的面积较大，因此在翼下增减吊挂发动机的数量也相对容易。

将发动机吊在机翼下可不是随随便便放上了事，需要综合考虑飞行中的阻力、气流等多方面因素。民航飞机基本上都是下单翼，在此情况下，飞机设计师要确保吊挂在机翼下的发动机不能距离地面过近，为的是防止吸入地面杂物，损坏发动机。

我们通常所说的翼吊式发动机是在机翼下方吊挂发动机，但是也有反向行之，将发动机布置在机翼上方的。其实，从翼上发动机不受翼下离地高度的限制、具有和翼下发动机同样的卸载作用等角度来看，翼上发动机布局非常科学。然而，一旦将发动机置于机翼上方，那么就不能形成机翼对发动机噪音的遮挡作用。此外，翼上发动机布局由于将发动机的位置提高，使发动机的维护变得困难。将多种因素综合考虑后，目前采用翼上发动机布局的飞机并不多见。

翼根布局

翼根布局是一种历史悠久的发动机布局。从早期的喷气式客机“彗星”和图104开始，设计师们就将发动机装在机翼根部。设计师之所以选择这种布局，是因为这种布局能使飞机保持着由机翼、机身、尾翼三组主要空气动力部件形成的外形，引风阻力最小。而且，由于发动机距离机身中轴线、机体重心比较近，一旦一侧发动机出现故障后，产生的推力不平衡也比较小，飞行控制比较简单。因此，早期的喷气式客机大多采用这种发动机布局。

当然，这种布局也有明显的局限性。翼根发动机布局使发动机紧靠机身，此举一是会让机舱内的噪音很大，二是发动机喷出的炽热气流容易对机身造成损坏。此外，这种布局形式让机翼穿过发动机舱和机身连接，使受力系统的设计变得复杂，加大了机翼根部的结构重量。此外，由于发动机安装在机翼结构之内，增加了对发动机维修的难度。

尾吊式布局

尾吊式布局就是将发动机置于飞机尾部。最先采用这种发动机布局的喷气式客机是“快帆”，后来出现的波音727也采用了这样的布局。

这种布局的优点很明显：一是机翼下没有多余的凸起物，减轻了发动机吊舱对升力和阻力的影响；二是对翼下空间没有硬性要求，设计师可以缩短起落架高度，节省结构重量；三是可以为位于机身前部的头等舱、公务舱，甚至高端经济舱提供更加安静、舒适的环境；四是发动机的直径也不用受空间局限，可以采用非常大涵道比的发动机；五是由于发动机距离较近，一旦单发失效，对飞机偏航的影响远小于翼下吊挂布局。

这种布局也存在着缺点，比如瓦解了发动机对机翼的卸载作用；机尾发动机布局要求采用高平尾，需要在机型设计时加强垂直结构；不能随意增减发动机数量等。

“翼吊+尾吊”布局

“翼吊+尾吊”发动机布局，可以在部分采用3台发动机的飞机上看到。其中，最具代表性的是美国麦道公司生产的DC-10 和MD-11远程宽体客机。当初，采用这种发动机布局方式的指导思想是在尾翼上加装一台发动机，以增大飞机的动力，延长飞行距离。这种“翼吊+尾吊”发动机的布局方式，随着民用飞机二发吊装的日益普及，已逐渐被淘汰。