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如何看待顺丰正在内测的无人机递送服务?

高原机场为什么要设置准入条件?飞行难在哪里?

美国知名的航空航天院校有哪些?

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

为什么涡轮风扇发动机是通过降低排气速度以产生更大推力?

涡轮风扇发动机是如何防止水对发动机运转的影响的?

关于涡桨发动机桨叶形状的2个问题?

涡桨飞机的动力只是来源于螺旋桨的拉力吗,有没有发动机喷气产生的推力?

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

为什么涡轮风扇发动机是通过降低排气速度以产生更大推力?

涡轮风扇发动机是如何防止水对发动机运转的影响的?

关于涡桨发动机桨叶形状的2个问题?

涡桨飞机的动力只是来源于螺旋桨的拉力吗,有没有发动机喷气产生的推力?

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

为什么涡轮风扇发动机是通过降低排气速度以产生更大推力?

涡轮风扇发动机是如何防止水对发动机运转的影响的?

关于涡桨发动机桨叶形状的2个问题?

涡桨飞机的动力只是来源于螺旋桨的拉力吗,有没有发动机喷气产生的推力?

美国知名的航空航天院校有哪些?

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匿名用户

回答了问题 2016-10-07 12:3910 个回复 不感兴趣

美国知名的航空航天院校有哪些?

赞同来自:

说说学Aerospace Engineering的一些建议

第一档次:MIT,Caltech,Standford
这三个是真正的名校+航空强校,属于自己有机会能去去一定要尝试。相比来说MIT和Caltech都保证Graduate全部有funding,需要成绩... 显示全部 »
说说学Aerospace Engineering的一些建议

第一档次:MIT,Caltech,Standford
这三个是真正的名校+航空强校,属于自己有机会能去去一定要尝试。相比来说MIT和Caltech都保证Graduate全部有funding,需要成绩非常优秀+碰巧有导师对你感兴趣,更难进;Stanford的MS项目相比之下微水,而且招生量过大,即使成绩优秀也不一定能转PhD,这是一个扣分项。PhD这点对于去美国学习AE非常重要,下面会有介绍

缺点也有,就是私立学校系的规模小,做的研究的方向很大程度上取决于系里当时有什么老板,做的方向有时略阳春白雪

第二档次:Gatech, Umich
这两家也是名校+航空强校。Gatech最大的优势是大,作为全美数一数二的方向齐全的航空学院,Gatech的规模保证了在各个方向上都有一定实力,同时Gatech又是全美三大直升机中心之一。缺点和S大类似,MS招生规模太大,有可能白交两年学费拿个MS学位
Umich相对更接近私立校,规模较小,教育质量精良,MS转PhD几率较高

介于二档和三档间的特殊分类 I(不代表这些学校实力完全接近):UIUC, Purdue, Maryland, Penn State, RPI,Colorado,TAMU,UT Austin
前两所在国内非常有名,不多介绍了。优点,在航空领域研究水平很高,缺点,学校在美国的声誉不及上面几所,在业界虽然声誉很好,但MS招生规模实在太大,发AD狂魔,PhD招生规模相比之下太小,中国学生有逐渐沦为研究生院ATM机的趋势

中间三校则是直升机方面的领军学校。Maryland和Penn State是另外两所全美直升机中心,如果有机会去这两个学校做直升机相关的研究是很不错的。缺点也类似Purdue和UIUC,学校一般被认为是二档学校,又因为直升机的funding较为敏感,申请全奖的难度并不是大家以为的那么低。早两年Penn State还有人均Funding比较充足,奖学金比例高的优点,但是近几年情况也恶化很快
RPI,不错的私立理工大学,当年优秀直升机中心的候选学校之一

Colorado,TAMU,UT Austin则都更侧重航天。Colorado几乎是全系偏航天,后两校相对均衡。航天会很难申请到全奖,即使申请到,拒签的几率也较大。

特殊分类 II : Princeton, Cornell,UCB
公平来说前二校在Engineering上的研究未必强过上述的一些工科向公立大学,但是这两个学校在一些侧重基础理论的研究上水平极高。毕业后有兴趣当Professor的,这两个学校是很好的选项。当然也需要你自身实力很过硬。UCB我也先归类到这一类吧

第三档次 OSU,ISU,UW,UCLA……这里基本上把US News上AE系排名前20左右的学校的遗珠放进来就好

尽管分了档次,但是能去上述学校刷全奖都非常不易,做的研究也还要看老板,希望在分档这点上不要太介意

接下来说说为什么要去美帝学AE,并解释为什么PhD这么重要。

如果你的梦想是去601所,611所,没必要,去三航保研/考研,硕士毕业参加工作,安全快捷。

如果你的梦想是当一个好的Professor,没跑,楼上绝大多数大学都能提供非常好的研究环境和氛围,锻炼英文写作和交流的能力也非常有必要。这个没啥好多说的,看看国内清北+华东五校现在招教授的标准便知

如果你的梦想是希望参与到AE界前沿的领域,那么去美国学AE会是艰苦的旅程。首先,所有的政府部门直属的研究机构都不会接受Non-US Citizen。绝大部分的大型商业公司不会接受没有绿卡的人,你唯一的希望,就是 PhD 学位

获得PhD学位后,至少有一家大型公司的研究机构会对你敞开大门,就是GE Global Research,他的招人标准一直是US Citizen or PhD。GE开放的人员政策和对Diversity的坚持是很出名的,当然尽管他家的研发中心不限制国籍,但是全美多少外国PhD削尖了脑袋要往这钻

除此之外,PhD学位将有助于你获得一些中小型公司的职位,这些公司本身不涉及任何ITAR项目,但是却是国防部,XX部的承包商,承担了很多非常有意思的研究。而在这些公司里亚裔有很好的名声。

之后,就是按你自己的人生规划,熬绿卡 or 其他选项

最后,去美国学习AE,你必须是一个有道德的人,请不要以任何理由违背基本的学术道德,不管这个理由听起来多么高尚。一个研究者, 需要对自己的Sponsor负责。 你的任何一个错误的决定,都会导致上千名同胞的人生轨迹发生巨大的变动
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高... 显示全部 »
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高温高压气体,带动涡轮工作,涡轮向后排气提供推力,并带动压气机工作继续压缩入口处的气体。当然涡扇发动机还有外涵道,主要的推力实际上来自外涵道,但是基本的工作原理是一致的

水是如何影响发动机工作的呢?这个要视空气中水的含量和特性来考虑。相关研究其实没有特别把“雨滴”拿出来,而是放在空气中的水这样一个大概念下去考虑。
常见的空气中水含量的指标有3个,TWC(Total Water Content),LWC(Liquid Water Content)和IWC(Ice Water Content)。IWC包括冰粒和水冰混合态颗粒,并不是严格意义上的液态水滴,但是在这个行业的研究中也把他们视作空气中的水组分了,所以这里也谈一下。LWC中又要细分为常态的水滴和过冷的水滴。水滴,过冷水滴,冰水混合颗粒和冰粒都能对涡扇发动机造成严重影响,但机理各不相同

在海拔较低的时候,比较多见的是LWC过高的情况。如果水滴不过冷,比较典型的例子就是TACA 110号航班通过高水含量云层导致双发停车
Lessons Learned
如果发动机大量吸入空气中的水和冰雹,尽管他们在压气机和燃烧室内会蒸发掉,但这个过程会吸收大量的热,导致燃烧室前气体温度降低,压气机工况不正常,燃烧室需要消耗更多的燃料,进一步发展可能导致发动机自动减速(roll-back)。TACA 110的情况非常极端,当时空气中的水含量达到 25-30g/m^3,相当于发动机内下了一场一小时积水深度就能达到10米的大暴雨,直接把燃烧室浇灭了。之后飞行员重启发动机,但是压气机工作还是不正常,导致燃烧室出口气体温度过高,烧毁了后方涡轮。事后发现吸入的更多的是冰雹,但是这个事故机理上和吸入液态水是一样的

当海拔更高或者温度偏低的时候,空气中的水可能会变成过冷态,就是水滴的温度低于0度但是没有结冰。 Supercooling
过冷水很不稳定,与飞机表面撞击后会很快转化为冰。原理上它会导致飞机前几级压气机表面结冰,压气机效率下降。不过我并没有听说过实际的案例,也没有相关的研究,过冷水结冰对机翼,副翼,襟翼和涡桨发动机危害更大。比较常见的一个说法是认为压气机温度较高,过冷水会被加热,结冰的特性会发生改变。总体来说过冷水有影响发动机工况的理论可能,但没有证据表明过冷水会导致发动机停车

相对于狭义的水滴,冰粒对发动机的影响是这几年航空安全研究领域兴起的一个热点话题。比较著名的一个研究是06年由波音,NASA,NRC还有Honeywell一起发布的一个technical report,通过对比不明原因的发动机推力损失和气象数据,推导出了IWC和发动机推力损失存在联系。并且在一趟由香港飞往台北的航班上监测到了发动机吸入冰粒后,燃烧室前温度和发动机推力都出现了异常状况,从而证实了这一现象的存在
The Ice Particle Threat to Engines in Flight

(AIAA) Jeanne Mason女王万寿无疆!(利益相关)
经过近几年的研究,现在已经基本确定,高IWC的飞行环境可能会导致发动机结冰和一系列发动机异常。最严重的是GE的新一代发动机,在投产后多次出现了飞行过程中结冰,并出现发动机停车无法重启的现象,已被FAA下令限期整改
UPDATE 2-U.S. FAA warns airlines of GE engine icing problems
| Reuters
当然,GE表示发动机结冰和发动机停车无法重启是孤立事件,请不要把这两个独立的异常联系起来。利益相关,请勿吐槽=_=
但至少还是可以说,发动机吸入冰粒会导致第一级压气机静叶严重积冰,脱落的积冰可能会击毁发动机内叶片或者发动机的蒙皮。可以看到NASA Glenn对他们近几年研究的一个科普性总结,翻墙可以看到里面有一个油管的动画示意
Frigid Heat: How Ice can Menace a Hot Engine
这些毁灭性的事故一旦发生肯定对发动机的工作有巨大影响。但再次强调,没有任何证据表明这些问题和发动机空中停车无法重启有联系!!!因为很重要所以说两次!!!T_T自己意会就好了

总结起来就是,发动机吸入狭义上的水可能会有roll-back和熄火,广义的水组分上还可能带来结冰问题,导致发动机工作异常。这些问题最终都会给燃烧室的工作带来负面影响。这些影响都有一个前提,那就是异常高的TWC,LWC或者IWC。


那么发动机如何对抗水的影响呢?最基本的手段是提高适航标准和气象预报避险。提高适航标准很好理解,只要空气中的水含量不是异常的高,现代涡扇发动机是能在很长一段时间内保持正常工作的,因为水导致的roll-back的问题在90年代以后也没有出现过了。
通过气象预报避开危险云层则是最安全的手段,我们通过气象云图可以通知飞机改变航线,减少在水含量高的云层中停留的时间。实际上前文提到的Jeanne女王大人带队的那次飞行实验,就是通过和台北气象部门联系,飞机主动飞入冰云完成的测试。反之亦然,在合理范围内尽量避开就好了.近几年随着对冰粒和冰水混合颗粒认识程度的加深,空客已经牵头开始对这两种气象环境进行研究 HAIC Project
最后,如果发动机叶片结冰了怎么办?没有关系,GE已经开发了新技术,在发动机的侧面开了一个小窗户,飞行员一键就能打开窗户,把冰从这个窗户里甩出去,就不会破坏发动机啦~这个技术已经得到FAA的认可!大家马上就能坐上发动机带窗户的灰机了~还是那句话,敢吐槽GE这个手段的都是异端,利益相关! (╬ ̄皿 ̄)凸 很重要所以说三次!!!
GE readies fix for engine icing on 787s, 747-8s
实用的喷气式发动机主要可分为四类,涡喷、涡扇、涡桨、涡轴;前三者效率依次递增,涡轴发动机不直接提供推力,主用于直升机。这里主要讨论前三种发动机效率高低,可以用牛顿定律和能量守恒定律做一个简单的分析。

飞机飞行中消耗的能量可分为有效能量和无效能量,有效能量即实... 显示全部 »
实用的喷气式发动机主要可分为四类,涡喷、涡扇、涡桨、涡轴;前三者效率依次递增,涡轴发动机不直接提供推力,主用于直升机。这里主要讨论前三种发动机效率高低,可以用牛顿定律和能量守恒定律做一个简单的分析。

飞机飞行中消耗的能量可分为有效能量和无效能量,有效能量即实际消耗在克服空气阻力做功,使飞机能够保持一定速度持续飞行所消耗的能量,无效能量即对飞机飞行没有直接帮助而消散的能量。

对有效能量做一个简化,认为飞机不论安装涡喷、涡扇或是涡桨发动机,其在相同速度下空气阻力相同,故稳定飞行获得的推力相同,而消耗的有效能量也就相同,故讨论他们的效率高低,只要对比在提供相同大小的推力下,消耗的无效能量的大小即可。
PS:实际三种发动机的阻力并不相同,在最后会做额外分析。

我们知道,喷气式发动机提供动力的来源是对空气做功,使其加速向后喷出从而获得反推力,根据冲量公式 F×t=m×V可知,决定发动机推力大小的主要因素,是单位时间内喷出气体的质量和速度乘积,显然,要想达到一定的推力,既可以提高喷射出的气体速度,也可以增加喷射出气体的质量,但其乘积不能变化。

发动机消耗的无效能量,一小部分消耗在加热发动机本体并不断加热周围空气,基本可忽略;而绝大部分被喷射出的气体带走,喷射走的气体带走的能量又可分为两个部分,一个是气体本身被加热而带走的内能,E=C×d×(T2-T1),或者简化为E=d×m×ΔT,其中d为质量温度系数,另一个部分是气体喷射带走的动能,E=1/2 × m × V×V。
此外还有一小部分是燃料燃烧不够充分而丢失的化学能,不过这一点在现代喷气式发动机中基本无需考虑,进一步提高燃烧效率属于高投入接近无回报的研究了。
PS:为何喷射走的气体带走的热能要计算,发动机加热周边空气消耗的热能无需计算,不必多做解释吧

显然,减少无效能量可以从三个方向入手:1、降低排气温度,2、减少排气质量,3降低排气速度。

其中与排气质量、速度相关能量计算可变形为E=1/2 ×(m × V)× V,可以看出,在保持同等推力的情况下,不可能通过减少排气质量的方法减少无效能量。

结论:提高喷气发动机的效率归根结底只有两条出路:1、降低排气速度,2、降低排气温度


进一步思考,如何实现这两点?一个最简单的方法,就是在将燃烧室出来的高温气体,混入大量的冷空气,再喷出,就可以同时达到两个目的,同时由于增加排气质量,虽然降低了排气速度,依然可以保持推力不下降,甚至通过良好的设计,还可以增大推力。

所以,喷气式发动机发展的历程就出来了:
1、最早的版本,就是现代的涡喷发动机的雏形,“简单”的将空气吸入,混油,燃烧,加速排出。
2、为了提高推力,就要增加排气速度,空气吸入后先通过压气机增压,再使用更好的燃料在燃烧室燃烧获得更高的温度,更热的排气,也就有了更高的排气速度。
3、燃烧室温度不能无限上升,材料吃不住,就从压气机额外引出温度稍高的气体冷却燃烧室,结果发现不但温度下去了,在不提高排气速度的情况下推力还增加了。
4、进一步加大冷空气的比例,最后索性单独装个大风扇专门向后吹冷空气作为排气,效率更好(涡扇发动机出现了)。
5、随着涵道比提高(不经过燃烧室的冷空气提供的推力和燃烧后的高温气体提供的推力之比),进气道太大了,干脆就把原来包裹在进气道内的大风扇拿出来,变成了螺旋桨。(涡桨发动机出现了)。

所以喷气式发动机的效率从涡喷、涡扇、涡轴越来越高,排气速度和排气温度越来越低,排气质量越来越高。

但是,为什么不抛弃涡喷发动机呢?

涡扇发动机的一大标志就是那个大风扇,我们知道在相同转速的情况下,半径越大,叶尖的线速度就越大,而当叶尖线速度接近音速时,叶尖阻力会剧增,同时还会带来严重的激波颤动,具体的空气动力学这里不多分析,但是一般来说叶尖线速度不能超过音速太多,还必须使用特殊材料制作,而象涡桨发动机,螺旋桨叶片更长,而考虑成本使用的材料比涡扇的风扇要差,至多也就是持平,使用速度更受限制。
风扇和螺旋桨都是由燃烧室出来的高温燃气冲击涡轮带动的,转速受限--->排气温度受限--->排气速度受限--->推力受限--->飞机最大速度受限。
因此,涡桨发动机只能运行在亚音速,一般不会超过0.6马赫,涡扇发动机只能运行在高亚音速,一般不超过0.85马赫,低涵道比的可以用在跨音速,但在超过1.2马赫以上的超音速领域,就只能用涡喷了,到了3马赫以上,冲压发动机就开始取代涡喷了。
PS:以上划分针对民用发动机,在新一代军用发动机上,也开始使用小涵道比涡扇发动机,由于军机有较长的特殊设计的进气道,和使用更高成本的材料制作叶片,其涡扇发动机使用的速度领域会更广。

除此之外,前文说过,我们认为同一架飞机在安装不同发动机时阻力相同,这实际上是理想化了,同样推力的发动机,涡扇的迎风面积比涡喷大得多,最新一代的民用涡扇发动机Leap直径就已经达到军用同推力涡喷的三倍了,因此飞机选择何种发动机需要综合考虑。
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发... 显示全部 »
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发失效的情况下,使用一台发动机安全着陆的能力,也就是说即便单台发动机被小鸟搞停机,对飞行员来说"那都不是事儿"。如果两台发动机同时“中奖”,飞行员只能指望‘萨伦伯格’附体了。 2009年的今天:哈德逊河上演飞机迫降奇迹
http://image2.qiniudn.com/26682-a8df24c5c60d5b96853e02cd34be26f4
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。 https://pic1.zhimg.com/2063bbb810fd57028a94b45f2e4aab6c_b.jpg
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。

怎么保护飞机的主体结构不被发动机破坏呢,首先要知道发动机的大杀器是什么?它就是发动机内部高速旋转的风扇叶片,它们就像一把把锋利的尖刀,在飞行过程中,如果风扇叶片在外力冲击下由根部断裂,断片就会在巨大离心力的作用下甩出,一旦飞出发动机,飞机和里面乘客都是“肉”啊!
http://image2.qiniudn.com/26682-a6372d29b044704b33d6111ef4b2f7c7
https://pic1.zhimg.com/79abfc36dc60e47ce7d5a72bd5e537ec_b.jpg
为了抵御“尖刀”,发动机设计师得造出“铁布衫”才行,这个铁布衫的学名是风扇包容环,见上图绿色部分。

早期发动机的包容环均采用不锈钢做成带有多条加强肋条的机匣,不仅质量大而且包容能力有限,1980年代后期发展出了铝制薄壳缠绕几十层Kevlar布,再加上环氧树脂组成的包容环,这种包容环韧性极强,而且质量轻。【1】(不知道有没有21世纪的最新成果,欢迎补充。)

在这个铁布衫的保护下,飞机上的同学们再也不用担心飞出的叶片啦。

说了那么多原理,落实到工程上,还得靠工程师们的试验才行。
1.吸鸟试验
http://image2.qiniudn.com/26682-efefe705183097d69ab5c78891b19302
劳斯莱斯发动机碰鸟试验2Rolls-Royce Trent 900 Bird Ingestion http://v.youku.com/v_show/id_XNDI4MTY1NzU2.html 发动机工程师需要模拟各种情况下,鸟被吸入发动机后的状态,包括用不同重量的鸟冲击发动机叶片的不同位置,来确保小鸟不会对发动机造成损坏。简单来说,就是用高压气体把小鸟当成炮弹一样,射向发动机叶片。听说,为了模拟地更加真实,还需要使用活鸟......(都是为了同学们的安全啊!)

2.叶片爆破
一般来说,一只小鸟不会将发动机风扇叶片打断,但是对于航空工程师来说,安全就是跟那最不可能的“万一”较真,他们要保证在极端情况下,飞机仍能安全返航,这就有了发动机中最烧钱的试验——叶片爆破(一台价值数千万的发动机瞬间灰飞烟灭)。
这个试验是将炸药装在风扇叶片上,在发动机正常工作时引爆,在这种情况下,保证发动机内部零件不会损伤外部的飞机结构。
http://image2.qiniudn.com/26682-1856be61a5c99cb99bc8b9c01e1fdae8
民航发动机吸鸟试验 http://v.youku.com/v_show/id_XMTA1NjMwNDU2.html 看完这个视频,就知道发动机“铁布衫”的作用了。(上面说的劳斯莱斯就是罗尔斯·罗伊斯公司,用手机版看的朋友看到的是优酷原标题,劳斯莱斯和罗罗现在已经是两个不相干的公司,罗罗除了有航空发动机,还在海上石油和天然气船舶方面有很先进的产品。)
以上这些要求都是民用航空发动机投入使用前的标准试验,军用发动机可以选择性飘过......

【1】引自《现代航空发动机技术与发展》 北航出版社
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民用航空发动机是人类工程科技的顶尖之作,为啥我们还要慢慢追,请参见。
都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机?
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增... 显示全部 »
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增强战斗机的机动性。但是如果已经进入失速,战斗机是否是利用矢量推力来改出失速的呢?还是有其他措施?这点我并不清楚。

至于客机,其重量和体积更大,如果使用矢量推力改出失速,要使飞机产生一个足够大的俯仰力矩,恐怕现在客机的结构强度很难承受这样的作用。

2. 如果矢量推力技术能够改出失速,有没有可行性?

从成本上来考虑,更不可能利用矢量推力改出失速。
[list][*]首先,大型客机很难进入失速, 张峻的答案 中也说了,失速造成的飞行事故是小概率中的小概率。航空公司不需要一项几乎用不上的技术;
其次,民航客机及其发动机对经济性的要求十分苛刻,能省一点是一点。加装矢量喷管牵扯到气动、结构和控制系统的改造,势必带来成本的大幅增加。
这个跟黑匣子的情况类似。现在的技术完全可以做到数据的实时传输,为什么还要用黑匣子来记录,以至于马航失事的时候打捞个黑匣子这么费劲?也是经济性的问题。
可以看这个答案: 飞机的黑匣子是不是过时的产物?飞机的信息可不可以实时传递回地面,而不是事后打捞?

3. 矢量推力技术有没有可能应用在民用客机上?

在未来,真的有可能。.
但是 不用用来改出失速 ,而是用以在起飞的阶段提供高升力,提高推进效率。

碰巧看过一些关于未来大型客机发展方向的内容。
的确有研究准备把矢量推力技术使用在新概念的客机上。
先上图:
http://image2.qiniudn.com/26682-ea954d29122b1f715e69b982d2595dfb
图 1 https://pic3.zhimg.com/e15f8d6ce3282b6c803fafac86fe7e82_b.jpg
图 1
[list][*] 翼身融合体飞机
上图左上角这种看起来很酷炫的飞行器,是一种叫翼身融合(BWB, Body-Wing-Blended)飞行器的示意图,是客机的一种新型布局(说新型,其实也已经是90年代初NASA提出的概念了)。巨型BWB布局飞机翼展能够达到80m,载客量达到800人,当然了,是设想中的。

我们可以看到,这种飞机的机身与机翼是高度一体化的,这种布局的气动性能好,空间利用率高,在经济性、舒适性等方面都具有潜在的优势。
[list][*] 分布式动力
对于这种超大型的运输机,自然需要更强劲的动力。
A380载客量550人,需要4台直径3米,推力311千牛的涡扇发动机驱动。
那对付这台巨无霸,人们还要继续挑战人类极限,造出更大的发动机吗?
但是更大的发动机一方面对核心机的性能提出了严峻考验,一方面不利于与机身的一体化,造成推进效率的下降。

于是研究人员转变了思路,提出了一种称作 “分布式动力” 的发动机布局方式,也就是利用多台小型或微型航空发动机代替常规大尺寸发动机。
这种布局方式在安全性、经济性、环保性等方面都有优势。

看到左上角那个飞行器机身放上的两条红线没有?
那个就是表示在机身上方放置两排小型发动机。
发动机是和机身高度一体化的,可以类比B2轰炸机的样子,只不过B2是一边一台(是一边两台,感谢 @胡小宅 指正),而这种分布式布局是一边一排:
http://image2.qiniudn.com/26682-0b52b6482949b5e4596d17240d2bbe1e
图 2 https://pic1.zhimg.com/00758dce29feadb346c9dbdd1fa53198_b.jpg
图 2
[list][*] 矢量推力技术的应用
由于发动机尺寸小,又排成一排,尾喷管可以做成扁扁长长的(图中文字所说的High Aspect Ratio Wing Trailing Edge Nozzle),一排发动机一起排气。
这种结构很适宜用矢量推力技术,喷管不需要向四面八方转动,能上下摆动就行。需要提高升力的时候就向下摆,巡航状态就放平。就是图1右上角表示的High Lift和Cruise Configuration。

这就是矢量推力技术应用在民航客机中的一种可能的形式。

参考资料
[1] 【流言】大型客机失速一定会坠机
[2] 求问波音767客机的最大失速速度_eve吧
[3] 俄客机坠毁黑匣子解密,系人为失当致失速,改出时触地
[4] 客机失速,好比汽车在“漂移”
[5] Kim, Hyun Dae, and John D. Saunders. Embedded wing propulsion conceptual study. No. NASA-TM-2003-212696. 2003
[6] 李晓勇, 张淼, 鲁素芬, 等. 翼身融合飞机的空气动力学研究进展[J]. 飞机设计, 2007, 27(2): 1-9.
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高... 显示全部 »
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高温高压气体,带动涡轮工作,涡轮向后排气提供推力,并带动压气机工作继续压缩入口处的气体。当然涡扇发动机还有外涵道,主要的推力实际上来自外涵道,但是基本的工作原理是一致的

水是如何影响发动机工作的呢?这个要视空气中水的含量和特性来考虑。相关研究其实没有特别把“雨滴”拿出来,而是放在空气中的水这样一个大概念下去考虑。
常见的空气中水含量的指标有3个,TWC(Total Water Content),LWC(Liquid Water Content)和IWC(Ice Water Content)。IWC包括冰粒和水冰混合态颗粒,并不是严格意义上的液态水滴,但是在这个行业的研究中也把他们视作空气中的水组分了,所以这里也谈一下。LWC中又要细分为常态的水滴和过冷的水滴。水滴,过冷水滴,冰水混合颗粒和冰粒都能对涡扇发动机造成严重影响,但机理各不相同

在海拔较低的时候,比较多见的是LWC过高的情况。如果水滴不过冷,比较典型的例子就是TACA 110号航班通过高水含量云层导致双发停车
Lessons Learned
如果发动机大量吸入空气中的水和冰雹,尽管他们在压气机和燃烧室内会蒸发掉,但这个过程会吸收大量的热,导致燃烧室前气体温度降低,压气机工况不正常,燃烧室需要消耗更多的燃料,进一步发展可能导致发动机自动减速(roll-back)。TACA 110的情况非常极端,当时空气中的水含量达到 25-30g/m^3,相当于发动机内下了一场一小时积水深度就能达到10米的大暴雨,直接把燃烧室浇灭了。之后飞行员重启发动机,但是压气机工作还是不正常,导致燃烧室出口气体温度过高,烧毁了后方涡轮。事后发现吸入的更多的是冰雹,但是这个事故机理上和吸入液态水是一样的

当海拔更高或者温度偏低的时候,空气中的水可能会变成过冷态,就是水滴的温度低于0度但是没有结冰。 Supercooling
过冷水很不稳定,与飞机表面撞击后会很快转化为冰。原理上它会导致飞机前几级压气机表面结冰,压气机效率下降。不过我并没有听说过实际的案例,也没有相关的研究,过冷水结冰对机翼,副翼,襟翼和涡桨发动机危害更大。比较常见的一个说法是认为压气机温度较高,过冷水会被加热,结冰的特性会发生改变。总体来说过冷水有影响发动机工况的理论可能,但没有证据表明过冷水会导致发动机停车

相对于狭义的水滴,冰粒对发动机的影响是这几年航空安全研究领域兴起的一个热点话题。比较著名的一个研究是06年由波音,NASA,NRC还有Honeywell一起发布的一个technical report,通过对比不明原因的发动机推力损失和气象数据,推导出了IWC和发动机推力损失存在联系。并且在一趟由香港飞往台北的航班上监测到了发动机吸入冰粒后,燃烧室前温度和发动机推力都出现了异常状况,从而证实了这一现象的存在
The Ice Particle Threat to Engines in Flight

(AIAA) Jeanne Mason女王万寿无疆!(利益相关)
经过近几年的研究,现在已经基本确定,高IWC的飞行环境可能会导致发动机结冰和一系列发动机异常。最严重的是GE的新一代发动机,在投产后多次出现了飞行过程中结冰,并出现发动机停车无法重启的现象,已被FAA下令限期整改
UPDATE 2-U.S. FAA warns airlines of GE engine icing problems
| Reuters
当然,GE表示发动机结冰和发动机停车无法重启是孤立事件,请不要把这两个独立的异常联系起来。利益相关,请勿吐槽=_=
但至少还是可以说,发动机吸入冰粒会导致第一级压气机静叶严重积冰,脱落的积冰可能会击毁发动机内叶片或者发动机的蒙皮。可以看到NASA Glenn对他们近几年研究的一个科普性总结,翻墙可以看到里面有一个油管的动画示意
Frigid Heat: How Ice can Menace a Hot Engine
这些毁灭性的事故一旦发生肯定对发动机的工作有巨大影响。但再次强调,没有任何证据表明这些问题和发动机空中停车无法重启有联系!!!因为很重要所以说两次!!!T_T自己意会就好了

总结起来就是,发动机吸入狭义上的水可能会有roll-back和熄火,广义的水组分上还可能带来结冰问题,导致发动机工作异常。这些问题最终都会给燃烧室的工作带来负面影响。这些影响都有一个前提,那就是异常高的TWC,LWC或者IWC。


那么发动机如何对抗水的影响呢?最基本的手段是提高适航标准和气象预报避险。提高适航标准很好理解,只要空气中的水含量不是异常的高,现代涡扇发动机是能在很长一段时间内保持正常工作的,因为水导致的roll-back的问题在90年代以后也没有出现过了。
通过气象预报避开危险云层则是最安全的手段,我们通过气象云图可以通知飞机改变航线,减少在水含量高的云层中停留的时间。实际上前文提到的Jeanne女王大人带队的那次飞行实验,就是通过和台北气象部门联系,飞机主动飞入冰云完成的测试。反之亦然,在合理范围内尽量避开就好了.近几年随着对冰粒和冰水混合颗粒认识程度的加深,空客已经牵头开始对这两种气象环境进行研究 HAIC Project
最后,如果发动机叶片结冰了怎么办?没有关系,GE已经开发了新技术,在发动机的侧面开了一个小窗户,飞行员一键就能打开窗户,把冰从这个窗户里甩出去,就不会破坏发动机啦~这个技术已经得到FAA的认可!大家马上就能坐上发动机带窗户的灰机了~还是那句话,敢吐槽GE这个手段的都是异端,利益相关! (╬ ̄皿 ̄)凸 很重要所以说三次!!!
GE readies fix for engine icing on 787s, 747-8s
实用的喷气式发动机主要可分为四类,涡喷、涡扇、涡桨、涡轴;前三者效率依次递增,涡轴发动机不直接提供推力,主用于直升机。这里主要讨论前三种发动机效率高低,可以用牛顿定律和能量守恒定律做一个简单的分析。

飞机飞行中消耗的能量可分为有效能量和无效能量,有效能量即实... 显示全部 »
实用的喷气式发动机主要可分为四类,涡喷、涡扇、涡桨、涡轴;前三者效率依次递增,涡轴发动机不直接提供推力,主用于直升机。这里主要讨论前三种发动机效率高低,可以用牛顿定律和能量守恒定律做一个简单的分析。

飞机飞行中消耗的能量可分为有效能量和无效能量,有效能量即实际消耗在克服空气阻力做功,使飞机能够保持一定速度持续飞行所消耗的能量,无效能量即对飞机飞行没有直接帮助而消散的能量。

对有效能量做一个简化,认为飞机不论安装涡喷、涡扇或是涡桨发动机,其在相同速度下空气阻力相同,故稳定飞行获得的推力相同,而消耗的有效能量也就相同,故讨论他们的效率高低,只要对比在提供相同大小的推力下,消耗的无效能量的大小即可。
PS:实际三种发动机的阻力并不相同,在最后会做额外分析。

我们知道,喷气式发动机提供动力的来源是对空气做功,使其加速向后喷出从而获得反推力,根据冲量公式 F×t=m×V可知,决定发动机推力大小的主要因素,是单位时间内喷出气体的质量和速度乘积,显然,要想达到一定的推力,既可以提高喷射出的气体速度,也可以增加喷射出气体的质量,但其乘积不能变化。

发动机消耗的无效能量,一小部分消耗在加热发动机本体并不断加热周围空气,基本可忽略;而绝大部分被喷射出的气体带走,喷射走的气体带走的能量又可分为两个部分,一个是气体本身被加热而带走的内能,E=C×d×(T2-T1),或者简化为E=d×m×ΔT,其中d为质量温度系数,另一个部分是气体喷射带走的动能,E=1/2 × m × V×V。
此外还有一小部分是燃料燃烧不够充分而丢失的化学能,不过这一点在现代喷气式发动机中基本无需考虑,进一步提高燃烧效率属于高投入接近无回报的研究了。
PS:为何喷射走的气体带走的热能要计算,发动机加热周边空气消耗的热能无需计算,不必多做解释吧

显然,减少无效能量可以从三个方向入手:1、降低排气温度,2、减少排气质量,3降低排气速度。

其中与排气质量、速度相关能量计算可变形为E=1/2 ×(m × V)× V,可以看出,在保持同等推力的情况下,不可能通过减少排气质量的方法减少无效能量。

结论:提高喷气发动机的效率归根结底只有两条出路:1、降低排气速度,2、降低排气温度


进一步思考,如何实现这两点?一个最简单的方法,就是在将燃烧室出来的高温气体,混入大量的冷空气,再喷出,就可以同时达到两个目的,同时由于增加排气质量,虽然降低了排气速度,依然可以保持推力不下降,甚至通过良好的设计,还可以增大推力。

所以,喷气式发动机发展的历程就出来了:
1、最早的版本,就是现代的涡喷发动机的雏形,“简单”的将空气吸入,混油,燃烧,加速排出。
2、为了提高推力,就要增加排气速度,空气吸入后先通过压气机增压,再使用更好的燃料在燃烧室燃烧获得更高的温度,更热的排气,也就有了更高的排气速度。
3、燃烧室温度不能无限上升,材料吃不住,就从压气机额外引出温度稍高的气体冷却燃烧室,结果发现不但温度下去了,在不提高排气速度的情况下推力还增加了。
4、进一步加大冷空气的比例,最后索性单独装个大风扇专门向后吹冷空气作为排气,效率更好(涡扇发动机出现了)。
5、随着涵道比提高(不经过燃烧室的冷空气提供的推力和燃烧后的高温气体提供的推力之比),进气道太大了,干脆就把原来包裹在进气道内的大风扇拿出来,变成了螺旋桨。(涡桨发动机出现了)。

所以喷气式发动机的效率从涡喷、涡扇、涡轴越来越高,排气速度和排气温度越来越低,排气质量越来越高。

但是,为什么不抛弃涡喷发动机呢?

涡扇发动机的一大标志就是那个大风扇,我们知道在相同转速的情况下,半径越大,叶尖的线速度就越大,而当叶尖线速度接近音速时,叶尖阻力会剧增,同时还会带来严重的激波颤动,具体的空气动力学这里不多分析,但是一般来说叶尖线速度不能超过音速太多,还必须使用特殊材料制作,而象涡桨发动机,螺旋桨叶片更长,而考虑成本使用的材料比涡扇的风扇要差,至多也就是持平,使用速度更受限制。
风扇和螺旋桨都是由燃烧室出来的高温燃气冲击涡轮带动的,转速受限--->排气温度受限--->排气速度受限--->推力受限--->飞机最大速度受限。
因此,涡桨发动机只能运行在亚音速,一般不会超过0.6马赫,涡扇发动机只能运行在高亚音速,一般不超过0.85马赫,低涵道比的可以用在跨音速,但在超过1.2马赫以上的超音速领域,就只能用涡喷了,到了3马赫以上,冲压发动机就开始取代涡喷了。
PS:以上划分针对民用发动机,在新一代军用发动机上,也开始使用小涵道比涡扇发动机,由于军机有较长的特殊设计的进气道,和使用更高成本的材料制作叶片,其涡扇发动机使用的速度领域会更广。

除此之外,前文说过,我们认为同一架飞机在安装不同发动机时阻力相同,这实际上是理想化了,同样推力的发动机,涡扇的迎风面积比涡喷大得多,最新一代的民用涡扇发动机Leap直径就已经达到军用同推力涡喷的三倍了,因此飞机选择何种发动机需要综合考虑。
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发... 显示全部 »
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发失效的情况下,使用一台发动机安全着陆的能力,也就是说即便单台发动机被小鸟搞停机,对飞行员来说"那都不是事儿"。如果两台发动机同时“中奖”,飞行员只能指望‘萨伦伯格’附体了。 2009年的今天:哈德逊河上演飞机迫降奇迹
http://image2.qiniudn.com/26682-a8df24c5c60d5b96853e02cd34be26f4
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。 https://pic1.zhimg.com/2063bbb810fd57028a94b45f2e4aab6c_b.jpg
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。

怎么保护飞机的主体结构不被发动机破坏呢,首先要知道发动机的大杀器是什么?它就是发动机内部高速旋转的风扇叶片,它们就像一把把锋利的尖刀,在飞行过程中,如果风扇叶片在外力冲击下由根部断裂,断片就会在巨大离心力的作用下甩出,一旦飞出发动机,飞机和里面乘客都是“肉”啊!
http://image2.qiniudn.com/26682-a6372d29b044704b33d6111ef4b2f7c7
https://pic1.zhimg.com/79abfc36dc60e47ce7d5a72bd5e537ec_b.jpg
为了抵御“尖刀”,发动机设计师得造出“铁布衫”才行,这个铁布衫的学名是风扇包容环,见上图绿色部分。

早期发动机的包容环均采用不锈钢做成带有多条加强肋条的机匣,不仅质量大而且包容能力有限,1980年代后期发展出了铝制薄壳缠绕几十层Kevlar布,再加上环氧树脂组成的包容环,这种包容环韧性极强,而且质量轻。【1】(不知道有没有21世纪的最新成果,欢迎补充。)

在这个铁布衫的保护下,飞机上的同学们再也不用担心飞出的叶片啦。

说了那么多原理,落实到工程上,还得靠工程师们的试验才行。
1.吸鸟试验
http://image2.qiniudn.com/26682-efefe705183097d69ab5c78891b19302
劳斯莱斯发动机碰鸟试验2Rolls-Royce Trent 900 Bird Ingestion http://v.youku.com/v_show/id_XNDI4MTY1NzU2.html 发动机工程师需要模拟各种情况下,鸟被吸入发动机后的状态,包括用不同重量的鸟冲击发动机叶片的不同位置,来确保小鸟不会对发动机造成损坏。简单来说,就是用高压气体把小鸟当成炮弹一样,射向发动机叶片。听说,为了模拟地更加真实,还需要使用活鸟......(都是为了同学们的安全啊!)

2.叶片爆破
一般来说,一只小鸟不会将发动机风扇叶片打断,但是对于航空工程师来说,安全就是跟那最不可能的“万一”较真,他们要保证在极端情况下,飞机仍能安全返航,这就有了发动机中最烧钱的试验——叶片爆破(一台价值数千万的发动机瞬间灰飞烟灭)。
这个试验是将炸药装在风扇叶片上,在发动机正常工作时引爆,在这种情况下,保证发动机内部零件不会损伤外部的飞机结构。
http://image2.qiniudn.com/26682-1856be61a5c99cb99bc8b9c01e1fdae8
民航发动机吸鸟试验 http://v.youku.com/v_show/id_XMTA1NjMwNDU2.html 看完这个视频,就知道发动机“铁布衫”的作用了。(上面说的劳斯莱斯就是罗尔斯·罗伊斯公司,用手机版看的朋友看到的是优酷原标题,劳斯莱斯和罗罗现在已经是两个不相干的公司,罗罗除了有航空发动机,还在海上石油和天然气船舶方面有很先进的产品。)
以上这些要求都是民用航空发动机投入使用前的标准试验,军用发动机可以选择性飘过......

【1】引自《现代航空发动机技术与发展》 北航出版社
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民用航空发动机是人类工程科技的顶尖之作,为啥我们还要慢慢追,请参见。
都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机?
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增... 显示全部 »
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增强战斗机的机动性。但是如果已经进入失速,战斗机是否是利用矢量推力来改出失速的呢?还是有其他措施?这点我并不清楚。

至于客机,其重量和体积更大,如果使用矢量推力改出失速,要使飞机产生一个足够大的俯仰力矩,恐怕现在客机的结构强度很难承受这样的作用。

2. 如果矢量推力技术能够改出失速,有没有可行性?

从成本上来考虑,更不可能利用矢量推力改出失速。
[list][*]首先,大型客机很难进入失速, 张峻的答案 中也说了,失速造成的飞行事故是小概率中的小概率。航空公司不需要一项几乎用不上的技术;
其次,民航客机及其发动机对经济性的要求十分苛刻,能省一点是一点。加装矢量喷管牵扯到气动、结构和控制系统的改造,势必带来成本的大幅增加。
这个跟黑匣子的情况类似。现在的技术完全可以做到数据的实时传输,为什么还要用黑匣子来记录,以至于马航失事的时候打捞个黑匣子这么费劲?也是经济性的问题。
可以看这个答案: 飞机的黑匣子是不是过时的产物?飞机的信息可不可以实时传递回地面,而不是事后打捞?

3. 矢量推力技术有没有可能应用在民用客机上?

在未来,真的有可能。.
但是 不用用来改出失速 ,而是用以在起飞的阶段提供高升力,提高推进效率。

碰巧看过一些关于未来大型客机发展方向的内容。
的确有研究准备把矢量推力技术使用在新概念的客机上。
先上图:
http://image2.qiniudn.com/26682-ea954d29122b1f715e69b982d2595dfb
图 1 https://pic3.zhimg.com/e15f8d6ce3282b6c803fafac86fe7e82_b.jpg
图 1
[list][*] 翼身融合体飞机
上图左上角这种看起来很酷炫的飞行器,是一种叫翼身融合(BWB, Body-Wing-Blended)飞行器的示意图,是客机的一种新型布局(说新型,其实也已经是90年代初NASA提出的概念了)。巨型BWB布局飞机翼展能够达到80m,载客量达到800人,当然了,是设想中的。

我们可以看到,这种飞机的机身与机翼是高度一体化的,这种布局的气动性能好,空间利用率高,在经济性、舒适性等方面都具有潜在的优势。
[list][*] 分布式动力
对于这种超大型的运输机,自然需要更强劲的动力。
A380载客量550人,需要4台直径3米,推力311千牛的涡扇发动机驱动。
那对付这台巨无霸,人们还要继续挑战人类极限,造出更大的发动机吗?
但是更大的发动机一方面对核心机的性能提出了严峻考验,一方面不利于与机身的一体化,造成推进效率的下降。

于是研究人员转变了思路,提出了一种称作 “分布式动力” 的发动机布局方式,也就是利用多台小型或微型航空发动机代替常规大尺寸发动机。
这种布局方式在安全性、经济性、环保性等方面都有优势。

看到左上角那个飞行器机身放上的两条红线没有?
那个就是表示在机身上方放置两排小型发动机。
发动机是和机身高度一体化的,可以类比B2轰炸机的样子,只不过B2是一边一台(是一边两台,感谢 @胡小宅 指正),而这种分布式布局是一边一排:
http://image2.qiniudn.com/26682-0b52b6482949b5e4596d17240d2bbe1e
图 2 https://pic1.zhimg.com/00758dce29feadb346c9dbdd1fa53198_b.jpg
图 2
[list][*] 矢量推力技术的应用
由于发动机尺寸小,又排成一排,尾喷管可以做成扁扁长长的(图中文字所说的High Aspect Ratio Wing Trailing Edge Nozzle),一排发动机一起排气。
这种结构很适宜用矢量推力技术,喷管不需要向四面八方转动,能上下摆动就行。需要提高升力的时候就向下摆,巡航状态就放平。就是图1右上角表示的High Lift和Cruise Configuration。

这就是矢量推力技术应用在民航客机中的一种可能的形式。

参考资料
[1] 【流言】大型客机失速一定会坠机
[2] 求问波音767客机的最大失速速度_eve吧
[3] 俄客机坠毁黑匣子解密,系人为失当致失速,改出时触地
[4] 客机失速,好比汽车在“漂移”
[5] Kim, Hyun Dae, and John D. Saunders. Embedded wing propulsion conceptual study. No. NASA-TM-2003-212696. 2003
[6] 李晓勇, 张淼, 鲁素芬, 等. 翼身融合飞机的空气动力学研究进展[J]. 飞机设计, 2007, 27(2): 1-9.
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高... 显示全部 »
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高温高压气体,带动涡轮工作,涡轮向后排气提供推力,并带动压气机工作继续压缩入口处的气体。当然涡扇发动机还有外涵道,主要的推力实际上来自外涵道,但是基本的工作原理是一致的

水是如何影响发动机工作的呢?这个要视空气中水的含量和特性来考虑。相关研究其实没有特别把“雨滴”拿出来,而是放在空气中的水这样一个大概念下去考虑。
常见的空气中水含量的指标有3个,TWC(Total Water Content),LWC(Liquid Water Content)和IWC(Ice Water Content)。IWC包括冰粒和水冰混合态颗粒,并不是严格意义上的液态水滴,但是在这个行业的研究中也把他们视作空气中的水组分了,所以这里也谈一下。LWC中又要细分为常态的水滴和过冷的水滴。水滴,过冷水滴,冰水混合颗粒和冰粒都能对涡扇发动机造成严重影响,但机理各不相同

在海拔较低的时候,比较多见的是LWC过高的情况。如果水滴不过冷,比较典型的例子就是TACA 110号航班通过高水含量云层导致双发停车
Lessons Learned
如果发动机大量吸入空气中的水和冰雹,尽管他们在压气机和燃烧室内会蒸发掉,但这个过程会吸收大量的热,导致燃烧室前气体温度降低,压气机工况不正常,燃烧室需要消耗更多的燃料,进一步发展可能导致发动机自动减速(roll-back)。TACA 110的情况非常极端,当时空气中的水含量达到 25-30g/m^3,相当于发动机内下了一场一小时积水深度就能达到10米的大暴雨,直接把燃烧室浇灭了。之后飞行员重启发动机,但是压气机工作还是不正常,导致燃烧室出口气体温度过高,烧毁了后方涡轮。事后发现吸入的更多的是冰雹,但是这个事故机理上和吸入液态水是一样的

当海拔更高或者温度偏低的时候,空气中的水可能会变成过冷态,就是水滴的温度低于0度但是没有结冰。 Supercooling
过冷水很不稳定,与飞机表面撞击后会很快转化为冰。原理上它会导致飞机前几级压气机表面结冰,压气机效率下降。不过我并没有听说过实际的案例,也没有相关的研究,过冷水结冰对机翼,副翼,襟翼和涡桨发动机危害更大。比较常见的一个说法是认为压气机温度较高,过冷水会被加热,结冰的特性会发生改变。总体来说过冷水有影响发动机工况的理论可能,但没有证据表明过冷水会导致发动机停车

相对于狭义的水滴,冰粒对发动机的影响是这几年航空安全研究领域兴起的一个热点话题。比较著名的一个研究是06年由波音,NASA,NRC还有Honeywell一起发布的一个technical report,通过对比不明原因的发动机推力损失和气象数据,推导出了IWC和发动机推力损失存在联系。并且在一趟由香港飞往台北的航班上监测到了发动机吸入冰粒后,燃烧室前温度和发动机推力都出现了异常状况,从而证实了这一现象的存在
The Ice Particle Threat to Engines in Flight

(AIAA) Jeanne Mason女王万寿无疆!(利益相关)
经过近几年的研究,现在已经基本确定,高IWC的飞行环境可能会导致发动机结冰和一系列发动机异常。最严重的是GE的新一代发动机,在投产后多次出现了飞行过程中结冰,并出现发动机停车无法重启的现象,已被FAA下令限期整改
UPDATE 2-U.S. FAA warns airlines of GE engine icing problems
| Reuters
当然,GE表示发动机结冰和发动机停车无法重启是孤立事件,请不要把这两个独立的异常联系起来。利益相关,请勿吐槽=_=
但至少还是可以说,发动机吸入冰粒会导致第一级压气机静叶严重积冰,脱落的积冰可能会击毁发动机内叶片或者发动机的蒙皮。可以看到NASA Glenn对他们近几年研究的一个科普性总结,翻墙可以看到里面有一个油管的动画示意
Frigid Heat: How Ice can Menace a Hot Engine
这些毁灭性的事故一旦发生肯定对发动机的工作有巨大影响。但再次强调,没有任何证据表明这些问题和发动机空中停车无法重启有联系!!!因为很重要所以说两次!!!T_T自己意会就好了

总结起来就是,发动机吸入狭义上的水可能会有roll-back和熄火,广义的水组分上还可能带来结冰问题,导致发动机工作异常。这些问题最终都会给燃烧室的工作带来负面影响。这些影响都有一个前提,那就是异常高的TWC,LWC或者IWC。


那么发动机如何对抗水的影响呢?最基本的手段是提高适航标准和气象预报避险。提高适航标准很好理解,只要空气中的水含量不是异常的高,现代涡扇发动机是能在很长一段时间内保持正常工作的,因为水导致的roll-back的问题在90年代以后也没有出现过了。
通过气象预报避开危险云层则是最安全的手段,我们通过气象云图可以通知飞机改变航线,减少在水含量高的云层中停留的时间。实际上前文提到的Jeanne女王大人带队的那次飞行实验,就是通过和台北气象部门联系,飞机主动飞入冰云完成的测试。反之亦然,在合理范围内尽量避开就好了.近几年随着对冰粒和冰水混合颗粒认识程度的加深,空客已经牵头开始对这两种气象环境进行研究 HAIC Project
最后,如果发动机叶片结冰了怎么办?没有关系,GE已经开发了新技术,在发动机的侧面开了一个小窗户,飞行员一键就能打开窗户,把冰从这个窗户里甩出去,就不会破坏发动机啦~这个技术已经得到FAA的认可!大家马上就能坐上发动机带窗户的灰机了~还是那句话,敢吐槽GE这个手段的都是异端,利益相关! (╬ ̄皿 ̄)凸 很重要所以说三次!!!
GE readies fix for engine icing on 787s, 747-8s
实用的喷气式发动机主要可分为四类,涡喷、涡扇、涡桨、涡轴;前三者效率依次递增,涡轴发动机不直接提供推力,主用于直升机。这里主要讨论前三种发动机效率高低,可以用牛顿定律和能量守恒定律做一个简单的分析。

飞机飞行中消耗的能量可分为有效能量和无效能量,有效能量即实... 显示全部 »
实用的喷气式发动机主要可分为四类,涡喷、涡扇、涡桨、涡轴;前三者效率依次递增,涡轴发动机不直接提供推力,主用于直升机。这里主要讨论前三种发动机效率高低,可以用牛顿定律和能量守恒定律做一个简单的分析。

飞机飞行中消耗的能量可分为有效能量和无效能量,有效能量即实际消耗在克服空气阻力做功,使飞机能够保持一定速度持续飞行所消耗的能量,无效能量即对飞机飞行没有直接帮助而消散的能量。

对有效能量做一个简化,认为飞机不论安装涡喷、涡扇或是涡桨发动机,其在相同速度下空气阻力相同,故稳定飞行获得的推力相同,而消耗的有效能量也就相同,故讨论他们的效率高低,只要对比在提供相同大小的推力下,消耗的无效能量的大小即可。
PS:实际三种发动机的阻力并不相同,在最后会做额外分析。

我们知道,喷气式发动机提供动力的来源是对空气做功,使其加速向后喷出从而获得反推力,根据冲量公式 F×t=m×V可知,决定发动机推力大小的主要因素,是单位时间内喷出气体的质量和速度乘积,显然,要想达到一定的推力,既可以提高喷射出的气体速度,也可以增加喷射出气体的质量,但其乘积不能变化。

发动机消耗的无效能量,一小部分消耗在加热发动机本体并不断加热周围空气,基本可忽略;而绝大部分被喷射出的气体带走,喷射走的气体带走的能量又可分为两个部分,一个是气体本身被加热而带走的内能,E=C×d×(T2-T1),或者简化为E=d×m×ΔT,其中d为质量温度系数,另一个部分是气体喷射带走的动能,E=1/2 × m × V×V。
此外还有一小部分是燃料燃烧不够充分而丢失的化学能,不过这一点在现代喷气式发动机中基本无需考虑,进一步提高燃烧效率属于高投入接近无回报的研究了。
PS:为何喷射走的气体带走的热能要计算,发动机加热周边空气消耗的热能无需计算,不必多做解释吧

显然,减少无效能量可以从三个方向入手:1、降低排气温度,2、减少排气质量,3降低排气速度。

其中与排气质量、速度相关能量计算可变形为E=1/2 ×(m × V)× V,可以看出,在保持同等推力的情况下,不可能通过减少排气质量的方法减少无效能量。

结论:提高喷气发动机的效率归根结底只有两条出路:1、降低排气速度,2、降低排气温度


进一步思考,如何实现这两点?一个最简单的方法,就是在将燃烧室出来的高温气体,混入大量的冷空气,再喷出,就可以同时达到两个目的,同时由于增加排气质量,虽然降低了排气速度,依然可以保持推力不下降,甚至通过良好的设计,还可以增大推力。

所以,喷气式发动机发展的历程就出来了:
1、最早的版本,就是现代的涡喷发动机的雏形,“简单”的将空气吸入,混油,燃烧,加速排出。
2、为了提高推力,就要增加排气速度,空气吸入后先通过压气机增压,再使用更好的燃料在燃烧室燃烧获得更高的温度,更热的排气,也就有了更高的排气速度。
3、燃烧室温度不能无限上升,材料吃不住,就从压气机额外引出温度稍高的气体冷却燃烧室,结果发现不但温度下去了,在不提高排气速度的情况下推力还增加了。
4、进一步加大冷空气的比例,最后索性单独装个大风扇专门向后吹冷空气作为排气,效率更好(涡扇发动机出现了)。
5、随着涵道比提高(不经过燃烧室的冷空气提供的推力和燃烧后的高温气体提供的推力之比),进气道太大了,干脆就把原来包裹在进气道内的大风扇拿出来,变成了螺旋桨。(涡桨发动机出现了)。

所以喷气式发动机的效率从涡喷、涡扇、涡轴越来越高,排气速度和排气温度越来越低,排气质量越来越高。

但是,为什么不抛弃涡喷发动机呢?

涡扇发动机的一大标志就是那个大风扇,我们知道在相同转速的情况下,半径越大,叶尖的线速度就越大,而当叶尖线速度接近音速时,叶尖阻力会剧增,同时还会带来严重的激波颤动,具体的空气动力学这里不多分析,但是一般来说叶尖线速度不能超过音速太多,还必须使用特殊材料制作,而象涡桨发动机,螺旋桨叶片更长,而考虑成本使用的材料比涡扇的风扇要差,至多也就是持平,使用速度更受限制。
风扇和螺旋桨都是由燃烧室出来的高温燃气冲击涡轮带动的,转速受限--->排气温度受限--->排气速度受限--->推力受限--->飞机最大速度受限。
因此,涡桨发动机只能运行在亚音速,一般不会超过0.6马赫,涡扇发动机只能运行在高亚音速,一般不超过0.85马赫,低涵道比的可以用在跨音速,但在超过1.2马赫以上的超音速领域,就只能用涡喷了,到了3马赫以上,冲压发动机就开始取代涡喷了。
PS:以上划分针对民用发动机,在新一代军用发动机上,也开始使用小涵道比涡扇发动机,由于军机有较长的特殊设计的进气道,和使用更高成本的材料制作叶片,其涡扇发动机使用的速度领域会更广。

除此之外,前文说过,我们认为同一架飞机在安装不同发动机时阻力相同,这实际上是理想化了,同样推力的发动机,涡扇的迎风面积比涡喷大得多,最新一代的民用涡扇发动机Leap直径就已经达到军用同推力涡喷的三倍了,因此飞机选择何种发动机需要综合考虑。
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发... 显示全部 »
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发失效的情况下,使用一台发动机安全着陆的能力,也就是说即便单台发动机被小鸟搞停机,对飞行员来说"那都不是事儿"。如果两台发动机同时“中奖”,飞行员只能指望‘萨伦伯格’附体了。 2009年的今天:哈德逊河上演飞机迫降奇迹
http://image2.qiniudn.com/26682-a8df24c5c60d5b96853e02cd34be26f4
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。 https://pic1.zhimg.com/2063bbb810fd57028a94b45f2e4aab6c_b.jpg
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。

怎么保护飞机的主体结构不被发动机破坏呢,首先要知道发动机的大杀器是什么?它就是发动机内部高速旋转的风扇叶片,它们就像一把把锋利的尖刀,在飞行过程中,如果风扇叶片在外力冲击下由根部断裂,断片就会在巨大离心力的作用下甩出,一旦飞出发动机,飞机和里面乘客都是“肉”啊!
http://image2.qiniudn.com/26682-a6372d29b044704b33d6111ef4b2f7c7
https://pic1.zhimg.com/79abfc36dc60e47ce7d5a72bd5e537ec_b.jpg
为了抵御“尖刀”,发动机设计师得造出“铁布衫”才行,这个铁布衫的学名是风扇包容环,见上图绿色部分。

早期发动机的包容环均采用不锈钢做成带有多条加强肋条的机匣,不仅质量大而且包容能力有限,1980年代后期发展出了铝制薄壳缠绕几十层Kevlar布,再加上环氧树脂组成的包容环,这种包容环韧性极强,而且质量轻。【1】(不知道有没有21世纪的最新成果,欢迎补充。)

在这个铁布衫的保护下,飞机上的同学们再也不用担心飞出的叶片啦。

说了那么多原理,落实到工程上,还得靠工程师们的试验才行。
1.吸鸟试验
http://image2.qiniudn.com/26682-efefe705183097d69ab5c78891b19302
劳斯莱斯发动机碰鸟试验2Rolls-Royce Trent 900 Bird Ingestion http://v.youku.com/v_show/id_XNDI4MTY1NzU2.html 发动机工程师需要模拟各种情况下,鸟被吸入发动机后的状态,包括用不同重量的鸟冲击发动机叶片的不同位置,来确保小鸟不会对发动机造成损坏。简单来说,就是用高压气体把小鸟当成炮弹一样,射向发动机叶片。听说,为了模拟地更加真实,还需要使用活鸟......(都是为了同学们的安全啊!)

2.叶片爆破
一般来说,一只小鸟不会将发动机风扇叶片打断,但是对于航空工程师来说,安全就是跟那最不可能的“万一”较真,他们要保证在极端情况下,飞机仍能安全返航,这就有了发动机中最烧钱的试验——叶片爆破(一台价值数千万的发动机瞬间灰飞烟灭)。
这个试验是将炸药装在风扇叶片上,在发动机正常工作时引爆,在这种情况下,保证发动机内部零件不会损伤外部的飞机结构。
http://image2.qiniudn.com/26682-1856be61a5c99cb99bc8b9c01e1fdae8
民航发动机吸鸟试验 http://v.youku.com/v_show/id_XMTA1NjMwNDU2.html 看完这个视频,就知道发动机“铁布衫”的作用了。(上面说的劳斯莱斯就是罗尔斯·罗伊斯公司,用手机版看的朋友看到的是优酷原标题,劳斯莱斯和罗罗现在已经是两个不相干的公司,罗罗除了有航空发动机,还在海上石油和天然气船舶方面有很先进的产品。)
以上这些要求都是民用航空发动机投入使用前的标准试验,军用发动机可以选择性飘过......

【1】引自《现代航空发动机技术与发展》 北航出版社
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民用航空发动机是人类工程科技的顶尖之作,为啥我们还要慢慢追,请参见。
都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机?
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增... 显示全部 »
题主想知道的是矢量推力能否用在民航客机上改出失速,对于这一点,我认为是否定的。
但是矢量推力的技术确实可能用在未来的大型客机上。

1. 技术上,矢量推力能否帮助客机改出失速?

我不确定战斗机能否利用矢量推力改出失速。矢量推力可以提高飞行攻角,增强战斗机的机动性。但是如果已经进入失速,战斗机是否是利用矢量推力来改出失速的呢?还是有其他措施?这点我并不清楚。

至于客机,其重量和体积更大,如果使用矢量推力改出失速,要使飞机产生一个足够大的俯仰力矩,恐怕现在客机的结构强度很难承受这样的作用。

2. 如果矢量推力技术能够改出失速,有没有可行性?

从成本上来考虑,更不可能利用矢量推力改出失速。
[list][*]首先,大型客机很难进入失速, 张峻的答案 中也说了,失速造成的飞行事故是小概率中的小概率。航空公司不需要一项几乎用不上的技术;
其次,民航客机及其发动机对经济性的要求十分苛刻,能省一点是一点。加装矢量喷管牵扯到气动、结构和控制系统的改造,势必带来成本的大幅增加。
这个跟黑匣子的情况类似。现在的技术完全可以做到数据的实时传输,为什么还要用黑匣子来记录,以至于马航失事的时候打捞个黑匣子这么费劲?也是经济性的问题。
可以看这个答案: 飞机的黑匣子是不是过时的产物?飞机的信息可不可以实时传递回地面,而不是事后打捞?

3. 矢量推力技术有没有可能应用在民用客机上?

在未来,真的有可能。.
但是 不用用来改出失速 ,而是用以在起飞的阶段提供高升力,提高推进效率。

碰巧看过一些关于未来大型客机发展方向的内容。
的确有研究准备把矢量推力技术使用在新概念的客机上。
先上图:
http://image2.qiniudn.com/26682-ea954d29122b1f715e69b982d2595dfb
图 1 https://pic3.zhimg.com/e15f8d6ce3282b6c803fafac86fe7e82_b.jpg
图 1
[list][*] 翼身融合体飞机
上图左上角这种看起来很酷炫的飞行器,是一种叫翼身融合(BWB, Body-Wing-Blended)飞行器的示意图,是客机的一种新型布局(说新型,其实也已经是90年代初NASA提出的概念了)。巨型BWB布局飞机翼展能够达到80m,载客量达到800人,当然了,是设想中的。

我们可以看到,这种飞机的机身与机翼是高度一体化的,这种布局的气动性能好,空间利用率高,在经济性、舒适性等方面都具有潜在的优势。
[list][*] 分布式动力
对于这种超大型的运输机,自然需要更强劲的动力。
A380载客量550人,需要4台直径3米,推力311千牛的涡扇发动机驱动。
那对付这台巨无霸,人们还要继续挑战人类极限,造出更大的发动机吗?
但是更大的发动机一方面对核心机的性能提出了严峻考验,一方面不利于与机身的一体化,造成推进效率的下降。

于是研究人员转变了思路,提出了一种称作 “分布式动力” 的发动机布局方式,也就是利用多台小型或微型航空发动机代替常规大尺寸发动机。
这种布局方式在安全性、经济性、环保性等方面都有优势。

看到左上角那个飞行器机身放上的两条红线没有?
那个就是表示在机身上方放置两排小型发动机。
发动机是和机身高度一体化的,可以类比B2轰炸机的样子,只不过B2是一边一台(是一边两台,感谢 @胡小宅 指正),而这种分布式布局是一边一排:
http://image2.qiniudn.com/26682-0b52b6482949b5e4596d17240d2bbe1e
图 2 https://pic1.zhimg.com/00758dce29feadb346c9dbdd1fa53198_b.jpg
图 2
[list][*] 矢量推力技术的应用
由于发动机尺寸小,又排成一排,尾喷管可以做成扁扁长长的(图中文字所说的High Aspect Ratio Wing Trailing Edge Nozzle),一排发动机一起排气。
这种结构很适宜用矢量推力技术,喷管不需要向四面八方转动,能上下摆动就行。需要提高升力的时候就向下摆,巡航状态就放平。就是图1右上角表示的High Lift和Cruise Configuration。

这就是矢量推力技术应用在民航客机中的一种可能的形式。

参考资料
[1] 【流言】大型客机失速一定会坠机
[2] 求问波音767客机的最大失速速度_eve吧
[3] 俄客机坠毁黑匣子解密,系人为失当致失速,改出时触地
[4] 客机失速,好比汽车在“漂移”
[5] Kim, Hyun Dae, and John D. Saunders. Embedded wing propulsion conceptual study. No. NASA-TM-2003-212696. 2003
[6] 李晓勇, 张淼, 鲁素芬, 等. 翼身融合飞机的空气动力学研究进展[J]. 飞机设计, 2007, 27(2): 1-9.
匿名用户

回答了问题 2016-10-31 23:0710 个回复 不感兴趣

美国知名的航空航天院校有哪些?

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说说学Aerospace Engineering的一些建议

第一档次:MIT,Caltech,Standford
这三个是真正的名校+航空强校,属于自己有机会能去去一定要尝试。相比来说MIT和Caltech都保证Graduate全部有funding,需要成绩... 显示全部 »
说说学Aerospace Engineering的一些建议

第一档次:MIT,Caltech,Standford
这三个是真正的名校+航空强校,属于自己有机会能去去一定要尝试。相比来说MIT和Caltech都保证Graduate全部有funding,需要成绩非常优秀+碰巧有导师对你感兴趣,更难进;Stanford的MS项目相比之下微水,而且招生量过大,即使成绩优秀也不一定能转PhD,这是一个扣分项。PhD这点对于去美国学习AE非常重要,下面会有介绍

缺点也有,就是私立学校系的规模小,做的研究的方向很大程度上取决于系里当时有什么老板,做的方向有时略阳春白雪

第二档次:Gatech, Umich
这两家也是名校+航空强校。Gatech最大的优势是大,作为全美数一数二的方向齐全的航空学院,Gatech的规模保证了在各个方向上都有一定实力,同时Gatech又是全美三大直升机中心之一。缺点和S大类似,MS招生规模太大,有可能白交两年学费拿个MS学位
Umich相对更接近私立校,规模较小,教育质量精良,MS转PhD几率较高

介于二档和三档间的特殊分类 I(不代表这些学校实力完全接近):UIUC, Purdue, Maryland, Penn State, RPI,Colorado,TAMU,UT Austin
前两所在国内非常有名,不多介绍了。优点,在航空领域研究水平很高,缺点,学校在美国的声誉不及上面几所,在业界虽然声誉很好,但MS招生规模实在太大,发AD狂魔,PhD招生规模相比之下太小,中国学生有逐渐沦为研究生院ATM机的趋势

中间三校则是直升机方面的领军学校。Maryland和Penn State是另外两所全美直升机中心,如果有机会去这两个学校做直升机相关的研究是很不错的。缺点也类似Purdue和UIUC,学校一般被认为是二档学校,又因为直升机的funding较为敏感,申请全奖的难度并不是大家以为的那么低。早两年Penn State还有人均Funding比较充足,奖学金比例高的优点,但是近几年情况也恶化很快
RPI,不错的私立理工大学,当年优秀直升机中心的候选学校之一

Colorado,TAMU,UT Austin则都更侧重航天。Colorado几乎是全系偏航天,后两校相对均衡。航天会很难申请到全奖,即使申请到,拒签的几率也较大。

特殊分类 II : Princeton, Cornell,UCB
公平来说前二校在Engineering上的研究未必强过上述的一些工科向公立大学,但是这两个学校在一些侧重基础理论的研究上水平极高。毕业后有兴趣当Professor的,这两个学校是很好的选项。当然也需要你自身实力很过硬。UCB我也先归类到这一类吧

第三档次 OSU,ISU,UW,UCLA……这里基本上把US News上AE系排名前20左右的学校的遗珠放进来就好

尽管分了档次,但是能去上述学校刷全奖都非常不易,做的研究也还要看老板,希望在分档这点上不要太介意

接下来说说为什么要去美帝学AE,并解释为什么PhD这么重要。

如果你的梦想是去601所,611所,没必要,去三航保研/考研,硕士毕业参加工作,安全快捷。

如果你的梦想是当一个好的Professor,没跑,楼上绝大多数大学都能提供非常好的研究环境和氛围,锻炼英文写作和交流的能力也非常有必要。这个没啥好多说的,看看国内清北+华东五校现在招教授的标准便知

如果你的梦想是希望参与到AE界前沿的领域,那么去美国学AE会是艰苦的旅程。首先,所有的政府部门直属的研究机构都不会接受Non-US Citizen。绝大部分的大型商业公司不会接受没有绿卡的人,你唯一的希望,就是 PhD 学位

获得PhD学位后,至少有一家大型公司的研究机构会对你敞开大门,就是GE Global Research,他的招人标准一直是US Citizen or PhD。GE开放的人员政策和对Diversity的坚持是很出名的,当然尽管他家的研发中心不限制国籍,但是全美多少外国PhD削尖了脑袋要往这钻

除此之外,PhD学位将有助于你获得一些中小型公司的职位,这些公司本身不涉及任何ITAR项目,但是却是国防部,XX部的承包商,承担了很多非常有意思的研究。而在这些公司里亚裔有很好的名声。

之后,就是按你自己的人生规划,熬绿卡 or 其他选项

最后,去美国学习AE,你必须是一个有道德的人,请不要以任何理由违背基本的学术道德,不管这个理由听起来多么高尚。一个研究者, 需要对自己的Sponsor负责。 你的任何一个错误的决定,都会导致上千名同胞的人生轨迹发生巨大的变动
小飞才疏学浅,简单说一说

高高原机场,是指海拔高度在2438米或8000ft以上的机场。高原机场,尤其是高高原机场,无论是其修筑条件,还是天气地形人员条件,需要额外准备的因素之多远非普通平原机场可以相提并论。

就国内飞行而言,最为有名的莫过于九寨黄龙、拉萨... 显示全部 »
小飞才疏学浅,简单说一说

高高原机场,是指海拔高度在2438米或8000ft以上的机场。高原机场,尤其是高高原机场,无论是其修筑条件,还是天气地形人员条件,需要额外准备的因素之多远非普通平原机场可以相提并论。

就国内飞行而言,最为有名的莫过于九寨黄龙、拉萨贡嘎、林芝米林、昌都邦达和当红炸子鸡最高的稻城亚丁(据说要新修一个那曲机场会超过稻城亚丁)

1.因为在高原运行,空气密度小,在起飞着陆重量相同的情况下速度会明显大于平原时的速度,与此同时空气密度小导致发动机推力小,两个条件共同导致高原机场的起飞着陆距离都明显增长,冲出跑道的危险显著增加。

2.空气密度小,发动机推力小,飞机的气动性能(机动性能)下降,爬升越障性能下降,加速减速所需要的时间长距离长转弯半径大。总的来说就是飞行员的操纵裕度下降了,遇到紧急情况飞行员的决断时间短了,可操作的机动空间小了。

3.高原的昼夜温差很大,气象条件很复杂,低云低能见浓雾低温结冰等等情况对安全都会造成重大影响。

4.高海拔所以有高空风,近地面因太阳辐射受热不均和地形阻挡导致出现大风且风向风速变化很大,乱流颠簸风切变频发。

5.高原机场寻找平坦地形困难,像九寨黄龙就是在群山之中寻得一片空地,跑道前后都是高山,净空条件差,因为地形和经济因素导航设施也不可能像北京上海一样完备,起降难度都不小,复飞程序困难,高度距离限制多。

6.高原地形对无线电电波的干扰作用明显,地面设备信号小且不稳定,可能出现错误信号,这也要求机组必须得有丰富的经验来判断。

7.人人都会有的高原反应,不是每个飞行员都适合飞高原的。

以上七个方面是我的考量,小弟没有飞过高原,肯定还有许多没有想到的地方,还望各位机长副驾多多指教!(°ー°〃)
匿名用户

回答了问题 2016-10-31 23:2210 个回复 不感兴趣

如何看待顺丰正在内测的无人机递送服务?

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看了大家的评论,再编辑点东西进来,
顺便取消匿名,因为好像没说太多那啥的内容。。。。

---------------------------------------------------听说分割线比较低调--------------------------... 显示全部 »
看了大家的评论,再编辑点东西进来,
顺便取消匿名,因为好像没说太多那啥的内容。。。。

---------------------------------------------------听说分割线比较低调-----------------------------------------------------------

首先,作为大型无人多轴飞行器的使用者(4~8轴):
我表示一块电池一般飞行6分钟以内,最久不会超出10分钟,不然分分钟炸给你看,因为电池的续航程度如果大幅增加,需要增重,而所带来的重量对于目前的多轴飞行器的可控量,再算上所运货物的重量,你懂得,所以这新闻是话题营销;(这是民用标准,军用的具体不清楚,不过听说英国的军用电池能飞40分钟)

有朋友留言说是八轴,其实事情是这样的:
最早微博发出的消息的配图是六轴飞行器,这不是关键,关键是上面挂了个5D2!这编辑故意拆台的吧,后来被某公关公司发现了,第二天才开始配的八轴图;目测了一下,这一套的成本在7~10W,具体价格不好算,没有近景图,不过大概也错不了,你懂得,所以这是话题营销;
(PS:如果大家看到有飞的,麻烦麻溜的私信啊,半路拦了回去拆零件用)

然后,聊到操控这个东西:
虽然操控距离在2公里左右(不加中继站),但一般来说,飞手会让飞机在视距内飞行(安全放心不刺激!),上次拍北京最牛违规建筑的那次是拼了,完全靠监视器和感觉飞,飞完就跪了;
(PS:我们是国内拍空中花园的第一组,就是3天200W浏览量的那个,后来拍的都是闻讯而来的大叔,我们都是90后,所以大家不要太过在意了,谢谢。。。版权什么的编辑掉,只能说中国媒体干惯了这种事,和老外的差距实在是有点大)

有朋友留言问到今后的无人机运输可能性,我的意思是近几年基本无限接近于零,你没看错,至于原因的话有这么几个:
1.危险性:说到这个,哪个飞手不是炸过几次机才熟练的~?而且炸鸡有时候真是一点预兆没有,有次莫名其妙受到信号干扰,就炸了,GOPRO都只剩下内存卡了。。。还有一次检修的时候顺手按了下GPS,结果方向倒了没发现,飞的时候又TM炸了。。。什么?才炸了两次?还真是,运气还可以,好几次都是差点炸损失不大。。。都是白花花的票票啊!!!!!!!
2.成本:一般包裹需要的重量,至少要大六轴或8轴,分分钟七八万没了,还只是一架,再算上维护费、劳损费、人工费、飞手费。。。对了,还有运输费,运输要求很高。。。
3.技术:军方肯定有电脑操控,民间嘛,都是飞手手动,所以对视距、天气、飞手飞行技术和组装维护技术都有要求,所以你们懂的;
4.人为因素:这个话题。。。怎么说呢,这东西很危险,六轴或八轴的木浆或碳纤维桨,转起来可是要人命的,而普通大众根本不了解,每次飞都会碰到想去碰或者大量近距离围观的,大哥们,生命要紧啊!!另外一点大家也提到了很多,就是要是真飞,被小孩打下来或者故意打下来自己改装的,肯定很多,所以这个不多说了;
5.规定是否允许:这还用说?!!!!,虽然不怎么管,但在关键位置抓你不商量(都是泪)一句话,只要是个熟手,飞进中南海都是分分钟的事,所以请别作死,不做死就不会死,谢谢大家;

----------------------------------------------------听说分割线比较低调-----------------------------------------------------------

最后一点,我手边有一份新浪微博大账号对发布这次事件的报价,很全哟,不过大部分是中型账号,便宜得很,不知顺丰怎么想的,所以,这TM就是一次话题营销而已,别多想;

以上,不过再多的就不能说了,不然就不是OOXX那么简单了。。。

如何看待顺丰正在内测的无人机递送服务?

高原机场为什么要设置准入条件?飞行难在哪里?

美国知名的航空航天院校有哪些?

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

为什么涡轮风扇发动机是通过降低排气速度以产生更大推力?

涡轮风扇发动机是如何防止水对发动机运转的影响的?

关于涡桨发动机桨叶形状的2个问题?

涡桨飞机的动力只是来源于螺旋桨的拉力吗,有没有发动机喷气产生的推力?

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

为什么涡轮风扇发动机是通过降低排气速度以产生更大推力?

涡轮风扇发动机是如何防止水对发动机运转的影响的?

关于涡桨发动机桨叶形状的2个问题?

涡桨飞机的动力只是来源于螺旋桨的拉力吗,有没有发动机喷气产生的推力?

矢量发动机有没有可能应用在未来的民航客机上?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

为什么涡轮风扇发动机是通过降低排气速度以产生更大推力?

涡轮风扇发动机是如何防止水对发动机运转的影响的?

关于涡桨发动机桨叶形状的2个问题?

涡桨飞机的动力只是来源于螺旋桨的拉力吗,有没有发动机喷气产生的推力?

美国知名的航空航天院校有哪些?