大型运输机发动机反推力装置

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1、中国航空学会2007年学术年会动力专题21大型运输机发动机反推力装置杜刚金捷北京航空航天大学能源与动力工程学院发动机数值仿真中心，北京100083摘要首先介绍了运输机发动机反推力装置的作用和工作原理。然后针对反推力装置的技术特点阐述了其研制中应该注意的问题和考虑的因素。接下来对国外发动机反推力装置的发展状况进行了简述，介绍了其最新的发展趋势和方向。对目前反推力装置的主要三个类型的原理和特点进行了描述，介绍了三种针对大涵道比涡扇发动机而提出的反推力装置新概念。最后总结了反推力装置研制中的关键技术和研究

2、方法。关键词反推力装置大型运输机推进系统短舱1引言随着运输机的运载能力的增加和飞行速度的提高，其起飞和着陆时的滑跑距离越来越长。减小运输机的着陆滑跑距离以及处理其起飞和降落时遇到的各种紧急情况都需要飞机具有高效、可靠的减速系统。运输机常用的减速方式有多种，如：轮刹车装置、空气动力减速方式（例如：减速板、襟翼等）、发动机反推力装置、减速伞减速、着陆阻拦钩。其中，发动机反推力装置由于其诸多优点[1]而在军、民用运输机中都得到了最广泛的应用。2发动机反推力装置的特点虽然发动机反推力装置在整个发动机的运行周

3、期里面只占很小的一个部分，但它对发动机短舱的设计、重量、飞机的巡航性能、整个飞机的运行及维护费用的影响都是很大的。美国通用电气公司的研究表明，对于风扇直径超过2.5米的涡扇发动机，其反推力装置的重量将占到整个发动机短舱重量的30%。而由于安装反推力装置而带来的气流泄漏和压力损失，将导致飞机飞行中的比油耗（SPC）增加0.5~1.0%。根据波音公司的评估，在波音-767飞机上使用反推力装置将使其每年的成[1]本增加125000美元。尽管反推力装置的使用带来的不利影响如此显著，它仍然是绝大多数运输机上必

4、备的装置。这[2]是因为反推力装置所带来的诸多好处：（1）这是一种有效的减速方式，不但能保持减速效率直至速度为零，而且制动效果不会因为跑道潮湿或地面履冰而受到影响。图1显示了在干跑道和湿滑跑道上反推力装置的作用，可以看到，在正常的干跑道上反推力装置的效果不大，但在潮湿或受到污染的跑道上则效果明显。图1在干跑道和湿滑跑道上反推力装置的作用1中国航空学会2007年学术年会动力专题21（2）反推力装置能够在更宽的条件下正常工作，提高了飞机的安全系数。它能在飞机迫降、紧急终止起飞以及在恶劣气候下为飞机提供可

5、靠的减速力。这一点对于民航机尤其重要。（3）可以减少飞机轮刹系统磨损，减小了刹车系统的发热量，提高飞机使用的效率。（4）反推力装置不必像减速伞那样需要重新包装，不要求机场设置专门设备，不受着陆面积的制约，比其他几种减速方式平稳可靠。总的说来，反推力装置使运输机的安全性得到提高，增强了飞机应对突发情况和不利天气的能力。即便因此带来了维护、费用和成本上的问题，依然广泛应用于绝大多数大型运输机上。3反推力装置的工作原理及设计3.1工作原理气飞机的反推力装置的原理是通过某种方式改变发动机喷流的方向，使其与飞

6、机的运动方向相反，从而产生反推力。对于涡扇发动机，反推力装置可以仅改变外涵的流动，也可以同时改变内外涵的流动。这可以将反推力装置分成两个大类：（1）出口后类型：整个发动机的喷流方向都被改变，也称为靶型。（2）出口前类型：使用叶栅或者阻流板在气流流出喷管前改变其方向，从另外的出口喷出。图2是在涡扇发动机上安装的反推力装置（出口前类型）的工作原理示意图。当发动机按反推力工作模式工作时，阻流门挡住发动机外涵道流路，可滑移罩盖向后移动，露出变向叶栅，使向后排出的气流转入导流叶栅中，并沿导流叶栅所偏转的方向（

7、与正常前进推力的方向相反）排出，从[3]而达到反推的目的。图2叶栅式反推力装置的工作原理3.2反推力装置设计通常，反推力装置的设计以取得最大的反推力效果为目标，但在设计中还需要改善反推力装置带来的不利因素：（1）如果反推力气流向前喷射的角度太大（向前分量太大），有可能被发动机的进气道再度吸入，从而扰乱进气道前的流动，导致诸如：喘振、失速、进气道畸变以及噪声等不稳定问题。（2）外部物体损伤：当反推力气流喷向地面的时候，很容易在进气道与地面之间产生很强的涡流。这样，地面的异物容易被卷起来，吸入到进气道中

8、，从而导致发动机内部部件的损坏。（3）控制面和襟翼控制效率的降低：反推力气流会严重地改变这些操纵面周围的流场特性，导致飞机的稳定性问题。2中国航空学会2007年学术年会动力专题21（4）浮力：部分反推力气流会在机身底部相遇，造成机身下表面较高的压力，可能导致飞机的控制问题。（5）反推力气流冲击到发动机短舱造成材料疲劳而损伤飞机构件。（6）与减声装置要合理匹配，防止机身结构因声压交变载荷作用而损伤。（7）结构要轻巧简单，便于维护。另外，反推力装置的设计要满足一些基本要求