【波音737 MAX】引擎點解愈來愈大?不為飛得更快 只講慳油

環球社會熱點 08:00 2019/04/19

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飛機引擎到底為何愈來愈大?是這樣的不只波音737

波音(Boeing)737 MAX連環空難,肇禍防失速自動系統MCAS之所以存在,因為波音737 MAX引擎比舊款737更大,需在翼下更前位置安裝,令飛機推力重心和飛行特性有所改變。到底客機引擎為何會愈來愈大?答案其實無關飛行速度,而在於飛行效率,慳油,慳錢。

  • 引擎效能較佳,體積何以較大?

要回答這個問題,先要簡單認識以下3類飛機引擎及其特點。

飛機引擎 特點 常見於
渦噴
(渦輪噴射引擎)
Turbojet
• 動力強,但耗油高
• 成本效益低
• 戰鬥機
渦槳
(渦輪螺旋槳引擎)
Turboprop
• 耗油低,但動力弱
• 不適合長途飛行
• 支線客機
• 小型飛機
• 中型運輸機
渦扇
(渦輪扇引擎)
Turbofan
• 結合渦噴、渦槳特點
• 動力與耗油之間取得平衡
• 大型客機
• 大型運輸機
註:渦輪意指渦輪增壓器 turbocharger,將空氣壓縮才與燃料混合燃燒,增強引擎效率

大型客機雖然常被口頭歸類為「噴射機」,但其實都採用渦扇引擎。渦扇引擎與噴射引擎(渦噴)有一定相似,但卻截然不同。

波音737 MAX的CFM International LEAP-1B渦扇引擎,體型巨大,翼下安裝位置前一前也幾乎貼地

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  • 渦扇引擎是甚麼?

渦扇引擎實際上既是噴射引擎,同時也是螺旋槳引擎,只不過螺旋槳不在引擎整流罩外面,而在裏面,就像把風扇。

渦噴引擎(下圖上半部)會將吸入的空氣全部送進燃燒室,與燃料混合燃燒,再從尾部噴出氣流成為推力。

渦噴(上)與渦扇(下)引擎示意圖。渦扇引擎外圍多一重通道,部分空氣進燃燒室化成噴射推力(紅箭咀),部分空氣則直接經過風扇化成螺旋槳推力(藍箭咀)

相比下,渦扇引擎(上圖下半部)的燃燒室只佔引擎直徑中間一部分(內涵道),意味燃燒室外還有一重通道(外涵道),部分空氣遭風扇捲入引擎後,不會與燃料混合燃燒,而是直接從風扇後面出來成為推力,原理和螺旋槳引擎相似(風扇就是螺旋槳)。

換句話說,渦扇引擎會同時產生噴射推力,以及螺旋槳推力,在耗油和動力之間取得平衡。

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  • 涵道比是甚麼?

涵道比(bypass ratio)是渦扇引擎外涵道(不入燃燒室;螺旋槳推力;耗油低但動力弱)與內涵道(入燃燒室;噴射推力;動力強但耗油高)之間,空氣流量的比例。

若一款渦扇引擎涵道比為3:1,即說明捲入引擎的空氣,75%會流經外涵道,產生螺旋槳推力,25%會流經內涵道,產生噴射推力。

螺旋槳推力比噴射推力弱得多,但勝在產生所需燃料也少得多。要彌補推力不足,則要採用更大的風扇,和擴大外涵道,讓更多空氣可同時流過。

因此,渦扇引擎要提高效能,就要提高涵道比;渦扇引擎效率愈高,外殼和體積就愈大。

客機 引擎 涵道比
波音737
MAX系列
(2016年首飛)
CFM LEAP-1B 9:1
波音737
Next Generation系列
(1997年首飛)
CFM56-7 5.5:1

5.1:1

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由於波音737機翼位置無法改變,新系列為了採用高效率大引擎,只能將引擎翼下安裝位置不斷改前。此做法延續到737 MAX系列,則衍生了連串原本未有預見的問題。

波音737家族各個系列對比,新至舊由上至下排列,可見引擎愈來愈大,翼下位置愈來愈前

欄名 : 世界百科

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