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帖子主题:连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要

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连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要

2019年03月18日 10:28:39

来源:观察者网

3月10日,埃塞俄比亚航空一架波音737MAX 8飞机发生坠机空难,这是继去年10月29日印尼狮航空难事故之后,波音737MAX 8飞机发生的第二起空难。这次空难导致机上157人全部遇难,包括8名中国公民。

连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要
连续的两起空难把波音737MAX推上了风口浪尖
由于此次事故的客机也是以俯冲的姿态坠毁,加上出事机型同为波音737MAX 8型,再加上此次埃航空难的出事高度更低,时间更短,且此前其他波音737MAX客机在起飞过程中也曾多次遇到机动特性增稳系统故障启动的情况,因此有关埃航客机与2018年印尼狮航空难原因相同的推测迅速出现。

在连续的事故和事故可能因为飞机技术缺陷导致的担忧下,以中国民航局为首,全球多国航空管制机构和航空公司相继宣布停飞波音737MAX系列客机,最终,连美国的FAA也宣布停飞波音737MAX,最终宣告了波音737MAX系列在几乎是全球范围内的停飞。

连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要
波音737MAX作为波音新一代的重要机型,其销量必然会受此打击
当然,此次事故以及国内关于波音737MAX停飞的风波,也让各大媒体和自媒体给公众科普了一波有关民航客机,尤其是波音737MAX有关的飞行控制系统以及波音此次专门增加的机动特性增稳系统的相关情况。而波音公司在机动特性增稳系统设计上的漏洞以及其所产生的“人机互搏”的情况,也毫无疑问地反映了波音737MAX设计团队本身的一些局限性。

从飞控的角度上说,波音737MAX在737系列里可算是有着巨大进步的型号——此前的三代波音737虽然在性能上有了几乎翻天覆地的变化,让一款1967年首飞的民航客机直到21世纪头15年仍然能够较好满足当代各大航空公司的运营需求,但从另一些技术指标来看,那个阶段的波音737系列反而有着不少落后的地方,其中一个相当重要的“硬伤”,就是波音737发展到737NG这一代,其飞行控制系统仍然使用的是液压助力系统。而同时代的空客A320,从一开始就使用电传飞控。

连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要
波音737作为上世纪60年代开始的机型,其飞控系统一直比较保守
从飞行控制系统的角度来说,液压助力的传统飞控与电传飞控有着本质性的区别。传统飞控里,飞行员实际是直接操控飞机的各个气动翼面控制飞机飞行,每个翼面则对飞机产生一定的影响,而如果要控制飞机完成某个特定的动作,就需要同时操控多个气动面,驱动飞机进行较为复杂的机动。而电传飞控的操纵原理更加复杂,它并不是使用电力操纵飞机气动面那么简单,而是飞行员将操纵飞机的指令输入飞控计算机,并由飞控计算机在计算后给出操纵命令,让飞机的各个操纵面综合运行之后达成飞行员的要求。

如果说传统的飞机操纵系统是令行禁止、说一不二的近代化军队的话,那么电传飞控就是委托式指挥,以任务为导向的现代军队。对于当代飞机来说,电传操纵系统能够在很多时候将传统操纵时“我要怎样操作飞机达成怎样的姿态”的双重问题简化为“我需要飞机达成怎样的姿态”,极大降低飞行员在复杂环境下操作具体某个气动面的频率,减小飞行员的操作压力,从而让飞行员能够更多进行飞行策略的决策。

对于整体操纵比较平缓,相对没那么复杂的民用客机而言,电传操纵系统一般的工作并不复杂,主要是以满足飞机日常起降为主,同时对飞机的状态进行各种限制,以防飞行员的错误操作影响飞行安全。737MAX上的机动特性增稳系统在设计时主要的目的,也是为了防止飞机因为误操作导致迎角过大引发飞机失速,尽管现在来看这套系统的经常故障反而严重影响了飞行安全,实际使用中也有不少飞行员选择关闭它,但并不说明这套设备在设计的时候就毫无必要。

连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要
飞控的问题对战术飞机来说,毫无疑问影响要更大
同样在本周的3月12日,解放军海军航空兵一架飞豹战机在海南省乐东县境内组织飞行训练时失事。消息称,战机上的两名飞行员不幸牺牲。尽管此次事故原因尚未查明,但飞豹战机作为我军现役战机中事故数量较多,且事故飞行员生还概率极低的一款型号,在其过去服役生涯中发生的多次事故都多少与该机的飞控系统有关。

连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要
飞豹在中国海军海航里扮演了重要的反舰攻击角色
这种关系主要和飞豹歼击轰炸机最初设计研制的技术限制有关。在上世纪80年代中航一飞院研制飞豹战斗轰炸机研制时,由于当时国内航空工业技术水平的限制,以及一飞院在超音速战术飞机设计领域的经验缺乏(一飞院此前主要进行运输机和轰炸机的研制),飞豹在整体气动布局上较为简单,早期飞豹虽然用作反舰导弹载机在海上低空突防还行,但是在试飞中就曾暴露出低空大迎角飞行特性较差,容易进入失速或者尾旋的问题;加之为了照顾飞机的超音速性能以及为了突出载弹量等技战术性能,飞豹的最大可用过载也要比常见的战斗机小。

连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要
作为一种上世纪70年代构思、80年代设计、90年代服役的型号,飞豹的历史局限性一点也不小
由于该机采用的传统飞控系统,因此当在低空高速进行飞行训练的飞豹战机进行大过载机动时,无法像电传飞控那样自主限制飞机的机动过载,防止该机做出超出本机性能限制的动作,从而可能导致战机过载超出飞行承受能力,引发严重的结构性损坏甚至空中解体。

这种问题在技术上几乎没有快速廉价的改进方法,更换电传飞控系统,重新进行试飞定型的工程量,几乎相当于研制一款大规模改进型号,对于飞豹系列这样一种已经停产的老战机并不现实。比较现实的方法,是限制战机本身在训练使用中的过载,防止用该机执行过于严苛的低空超低空突防任务或训练——随着越来越多歼-16战机的入役,这些使用传统飞控的战机需要的训练强度和作战特点,显然也在发生不少的变化。

连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要
飞控设计上的更改在成本和价格上都代价不小
其实在本周,还有一款飞机与电传飞控关系密切,那就是美国2020财年度国防预算中计划采购的F-15X战机。作为美国空军在2001年F-15E“攻击鹰”完成交付之后,时隔18年采购的F-15系列战机,F-15X战机在许多领域都和美军此前的同系列战机大不一样,这其中外界比较关注的,多在于该机的雷达航电和机载武器系统,以及与F-22A/F-35系列战机联合作战的新系统,但对于美国空军而言,F-15X同时还有另一件不小的变化——F-15X是美国空军第一款使用完全线传飞控的F-15系列战机。

连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要
F-15X作为美国空军十多年来的第一款新F-15,变化还是很大的
对于一贯追求武器装备先进性的美国空军而言,在F-15这种长期以来的美军主力战机的飞控系统上长期采取“够用就行”的态度,并非真的因为战斗机是“动力足够,板砖也能超机动”的简单产品,而是在这件事情上,美军在平衡了为F-15重新研制全新飞控与对其进行有限改进之间,选择能够以较小成本实现战斗力的选择,而如今为F-15X选择更好的线传飞控系统,主要原因也是美国已经在出口沙特的F-15SA战机上完成了这套飞控系统的全部研发,现在升级可谓水到渠成。

连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要
沙特在F-15飞控电传化的过程中出了不少钱
从波音737系列的电传升级,到歼轰-7受限于传统飞控的安全隐患,再到F-15系列在电传飞控上“换”与“不换”的变化,飞控系统对于当代飞机的重要之处,多少都有一些参考之处。

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      2019/3/18 15:02:26

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      24楼 扯旗前进
      设计单位会被要求重新设计此系统。就算每项都在合格范围内,但综合的平均故障率值还是比较高,那这种飞机依旧会被判定为不合格。
      26楼 袁平4
      但在发动机上面却是看上了乌克兰的D136涡轮发动机。
      正因为故障率会决定一型飞机是否能获得准生证以及评定此型飞机是否安全的重要指标,

      2019/3/28 12:45:13
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      24楼 扯旗前进
      设计单位会被要求重新设计此系统。就算每项都在合格范围内,但综合的平均故障率值还是比较高,那这种飞机依旧会被判定为不合格。
      但在发动机上面却是看上了乌克兰的D136涡轮发动机。

      2019/3/27 12:38:10
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      波音737设计上有重大缺陷,象波音737这样非常危险的飞机,各个航空公司一定要拒绝飞行坚决不购买!

      2019/3/26 22:30:11
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      设计单位会被要求重新设计此系统。就算每项都在合格范围内,但综合的平均故障率值还是比较高,那这种飞机依旧会被判定为不合格。

      2019/3/26 19:54:18
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      6楼 qq_UNUOVXB5
      波音737 MAX 是气动设计出了问题。那个飞控补丁不过是对气动缺陷的权宜措施而已。而土鳖某局专家却发文说波音737 MAX事故乃使用仅一个迎角感应器的结果。。。。。我肯定此位专家沒有呆过驾驶舱,不知那些个地平仪为何物。

      这次飞豹又摔下來, 主要还是其本身的气动设计问题。

      11楼 书中之大虫
      没有看完整.由于气动外形的修改,导致飞机自动抬头.然后增加了迎角传感器.可是却按一个传感器的数据来自动操纵飞机.而且权限大于飞行员.
      13楼 qq_UNUOVXB5
      737MAX 在737旧机身换更大发动机后产生抬头不稳定, 需要软件补丁。

      某局专家说737MAX只有一个迎角传感器, 我们看一看驾驶舱就知道有多少个了,对吧? 而且通过高度变化也可以算出迎角的。或者说气压传感器也是迎角传感器, 对吧? 737MAX有多少气压传感器?

      喔, 大疆那玩具只有一个传感器,说不定737MAX 也只有一传感器。FAA不把某局放在眼里不是沒有道理的。很明显某局那些专家都是混的。

      15楼 经常放空抢
      在这里纠结多少个传感器有意义么?(还不说又不是所有的传感器都是迎角传感器),坠机的事实已经表明仅仅是传感器的误报(无论当时几个或者就一个,总之因此启动MCAS了),这和法航447因为一个皮托管被冻住就脱开自动驾驶仪一个道理,在这里无非就是猪队友博南拉杆狂变成了猪队友MCAS推杆狂。
      20楼 qq_UNUOVXB5
      回复:连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要

      你查一查本文图三有多少个迎角感应仪表? 说土鳖某X航局那些专家都是混的,不对么?

      这是老机型的驾舱,把以前的事拿到今天来说,不妥。

      2019/3/26 18:50:20
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      16楼 redsock2009
      发动机位置过低起飞时会形成很大的抬头力矩,结果靠飞控来形成应对,而这个抬头力矩又会随着速度的增加而减少,这样就使得飞控复杂,凭空增加一个飞控补丁而没设置好权限,就导致坠机发生!
      19楼 qq_UNUOVXB5
      起飞时, 发动机位置过低怎会形成很大的抬头力矩?
      你站在公交车上,手不抓紧把手,只靠脚站在地板上,车向前移动,你是不是会感觉向后倒?此机的发动机安装在下单翼上,推力增加就相当于车向前跑,后果就是飞机要抬头。

      2019/3/25 12:30:11
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      这些系统的故障率在试飞阶段就会记录,当超过指标过高后就会被判定此系统不合格。

      2019/3/25 9:23:17
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      6楼 qq_UNUOVXB5
      波音737 MAX 是气动设计出了问题。那个飞控补丁不过是对气动缺陷的权宜措施而已。而土鳖某局专家却发文说波音737 MAX事故乃使用仅一个迎角感应器的结果。。。。。我肯定此位专家沒有呆过驾驶舱,不知那些个地平仪为何物。

      这次飞豹又摔下來, 主要还是其本身的气动设计问题。

      11楼 书中之大虫
      没有看完整.由于气动外形的修改,导致飞机自动抬头.然后增加了迎角传感器.可是却按一个传感器的数据来自动操纵飞机.而且权限大于飞行员.
      13楼 qq_UNUOVXB5
      737MAX 在737旧机身换更大发动机后产生抬头不稳定, 需要软件补丁。

      某局专家说737MAX只有一个迎角传感器, 我们看一看驾驶舱就知道有多少个了,对吧? 而且通过高度变化也可以算出迎角的。或者说气压传感器也是迎角传感器, 对吧? 737MAX有多少气压传感器?

      喔, 大疆那玩具只有一个传感器,说不定737MAX 也只有一传感器。FAA不把某局放在眼里不是沒有道理的。很明显某局那些专家都是混的。

      15楼 经常放空抢
      在这里纠结多少个传感器有意义么?(还不说又不是所有的传感器都是迎角传感器),坠机的事实已经表明仅仅是传感器的误报(无论当时几个或者就一个,总之因此启动MCAS了),这和法航447因为一个皮托管被冻住就脱开自动驾驶仪一个道理,在这里无非就是猪队友博南拉杆狂变成了猪队友MCAS推杆狂。
      回复:连续坠机后的思考:飞控系统对于飞机有多重要

      你查一查本文图三有多少个迎角感应仪表? 说土鳖某X航局那些专家都是混的,不对么?

      2019/3/25 1:38:40
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      16楼 redsock2009
      发动机位置过低起飞时会形成很大的抬头力矩,结果靠飞控来形成应对,而这个抬头力矩又会随着速度的增加而减少,这样就使得飞控复杂,凭空增加一个飞控补丁而没设置好权限,就导致坠机发生!
      起飞时, 发动机位置过低怎会形成很大的抬头力矩?

      2019/3/25 1:31:54
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      12楼 扯旗前进
      而且环环相扣,这些系统的故障率是衡量一型飞机是否安全的重要指标。
      17楼 重剑3
      这个故障率只是一个参考数值,同型飞机年限不同,机况不同,故障率也会相差很大。
      这个故障率可为检修时提供重点检测的顺序。

      2019/3/24 20:28:02
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      12楼 扯旗前进
      而且环环相扣,这些系统的故障率是衡量一型飞机是否安全的重要指标。
      这个故障率只是一个参考数值,同型飞机年限不同,机况不同,故障率也会相差很大。

      2019/3/23 20:10:17
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      发动机位置过低起飞时会形成很大的抬头力矩,结果靠飞控来形成应对,而这个抬头力矩又会随着速度的增加而减少,这样就使得飞控复杂,凭空增加一个飞控补丁而没设置好权限,就导致坠机发生!

      2019/3/23 10:17:53
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      6楼 qq_UNUOVXB5
      波音737 MAX 是气动设计出了问题。那个飞控补丁不过是对气动缺陷的权宜措施而已。而土鳖某局专家却发文说波音737 MAX事故乃使用仅一个迎角感应器的结果。。。。。我肯定此位专家沒有呆过驾驶舱,不知那些个地平仪为何物。

      这次飞豹又摔下來, 主要还是其本身的气动设计问题。

      11楼 书中之大虫
      没有看完整.由于气动外形的修改,导致飞机自动抬头.然后增加了迎角传感器.可是却按一个传感器的数据来自动操纵飞机.而且权限大于飞行员.
      13楼 qq_UNUOVXB5
      737MAX 在737旧机身换更大发动机后产生抬头不稳定, 需要软件补丁。

      某局专家说737MAX只有一个迎角传感器, 我们看一看驾驶舱就知道有多少个了,对吧? 而且通过高度变化也可以算出迎角的。或者说气压传感器也是迎角传感器, 对吧? 737MAX有多少气压传感器?

      喔, 大疆那玩具只有一个传感器,说不定737MAX 也只有一传感器。FAA不把某局放在眼里不是沒有道理的。很明显某局那些专家都是混的。

      在这里纠结多少个传感器有意义么?(还不说又不是所有的传感器都是迎角传感器),坠机的事实已经表明仅仅是传感器的误报(无论当时几个或者就一个,总之因此启动MCAS了),这和法航447因为一个皮托管被冻住就脱开自动驾驶仪一个道理,在这里无非就是猪队友博南拉杆狂变成了猪队友MCAS推杆狂。

      2019/3/23 9:31:16
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      波音的飞控软件绝大多数都外包给了印度,以粗质滥造闻明于世的三锅,会写出一大堆可以让波音连续坠机的弱智软件一点也不奇怪!

      2019/3/23 6:20:52
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      6楼 qq_UNUOVXB5
      波音737 MAX 是气动设计出了问题。那个飞控补丁不过是对气动缺陷的权宜措施而已。而土鳖某局专家却发文说波音737 MAX事故乃使用仅一个迎角感应器的结果。。。。。我肯定此位专家沒有呆过驾驶舱,不知那些个地平仪为何物。

      这次飞豹又摔下來, 主要还是其本身的气动设计问题。

      11楼 书中之大虫
      没有看完整.由于气动外形的修改,导致飞机自动抬头.然后增加了迎角传感器.可是却按一个传感器的数据来自动操纵飞机.而且权限大于飞行员.
      737MAX 在737旧机身换更大发动机后产生抬头不稳定, 需要软件补丁。

      某局专家说737MAX只有一个迎角传感器, 我们看一看驾驶舱就知道有多少个了,对吧? 而且通过高度变化也可以算出迎角的。或者说气压传感器也是迎角传感器, 对吧? 737MAX有多少气压传感器?

      喔, 大疆那玩具只有一个传感器,说不定737MAX 也只有一传感器。FAA不把某局放在眼里不是沒有道理的。很明显某局那些专家都是混的。

      2019/3/23 0:03:28
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      而且环环相扣,这些系统的故障率是衡量一型飞机是否安全的重要指标。

      2019/3/22 19:08:04
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      6楼 qq_UNUOVXB5
      波音737 MAX 是气动设计出了问题。那个飞控补丁不过是对气动缺陷的权宜措施而已。而土鳖某局专家却发文说波音737 MAX事故乃使用仅一个迎角感应器的结果。。。。。我肯定此位专家沒有呆过驾驶舱,不知那些个地平仪为何物。

      这次飞豹又摔下來, 主要还是其本身的气动设计问题。

      没有看完整.由于气动外形的修改,导致飞机自动抬头.然后增加了迎角传感器.可是却按一个传感器的数据来自动操纵飞机.而且权限大于飞行员.

      2019/3/21 15:57:05
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      获得故障率途径是各使用客户的维修反馈,通常以一定飞行小时数为数据采集截点,经过综合平均计算后,得出的平均值就是飞机各系统的故障率。

      2019/3/21 10:16:25
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      飞豹是否考虑停飞检修?

      强5、飞豹、轰6是否合并一个后代机型?

      新轰是否能分出衍生版本?

      2019/3/20 18:23:24
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      每型飞机都有自己的故障率统计数据。

      2019/3/20 15:40:19
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      所以各系统都有各自的故障率,以供维修检测人员检修时参考。

      2019/3/19 13:02:32
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      波音737 MAX 是气动设计出了问题。那个飞控补丁不过是对气动缺陷的权宜措施而已。而土鳖某局专家却发文说波音737 MAX事故乃使用仅一个迎角感应器的结果。。。。。我肯定此位专家沒有呆过驾驶舱,不知那些个地平仪为何物。

      这次飞豹又摔下來, 主要还是其本身的气动设计问题。

      2019/3/19 1:33:16
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      运20高原版和加长版运20的动力--WS18G (WS18-CF-150),耗油率媲美WS20

      WS18G (WS18-CF-150)涡扇发动机是为满足运20高原版 和加长版运20的需求,在全国产化WS-18基础上的引进D-30KP-3“纤夫”航空发动机的技术发展出来的。

      WS18-CF-150(ws18国家编号,,公司自己编号cf成发,150指150千牛级别)

      WS18G 发动机是ws18系列发动机的生产单位——中国航发成都发动机有限公司(代号420厂)不甘心

      被挤出大涡扇发动机市场而自筹资金,投资的一款ws18的改良型号。该型号的实际上是引进俄罗斯

      土星-雷宾斯克制造厂研制的D-30KP-3“纤夫”发动机技术和组件,成都发动机公司联合中国航发四

      川燃气涡轮研究院(代号624所)所对WS18进行改进改型工作,俄罗斯土星-雷宾斯克制造厂提供技

      术支持。。因为ws18系列逐渐被另一款发动机Pws20挤出了大飞机的市场.成发公司只是将风扇系统换

      成全新研制型号。这也就造成WS18和WS18G之间有着高达70%的通用部件,核心机部分保持不变,

      在新产品上采用大量被验证过的成熟技术,在WS18G上采用大量被验证过的成熟技术,尽量少采用不成熟的新技术,,以满足工程进度,确保型号成功。这种循序渐进、小步快跑,避免冒进的作法,十分注重技术的继承性.

      WS18G涡扇发动机在WS18发动机的基础上作了如下几个方面改进:

      1. 重点是重新研制风扇直径扩大到207mm,空气流量增加了109Kg/s,涵道比提高到3.6,增加了推

      力,耗油率也有了可观的改善。不仅如此,风扇还采用了国际上通用的先进技术设计——掠形无凸肩宽弦设计。同时,取消原来进口的导向叶片,改为三元气动设计,提高进气效率,提高了部件效率

      2.在发动机工作参数跟略有提高的情况下,略微提高涡轮前温度的工作温度和略微提高总增压比。

      3.保持起飞推力的气温指标为30 ,针对污染排放物和噪声问题,也做了不少改进工作,使得发动

      机能够满足国际民航条例标准。提高了在高温环境下和高原的推力,如在标高3500米的机场,推力

      不变还是15吨。。

      4.简化发动机的支承方案,参照PS-90A改进方案,将7个轴承优化为6个,其中高压转子上3个[1-2

      -0]、低压转子3个[0-2-1],取消了轴间轴承,彻底解决自D-30KU发动机上采用的轴间轴承的落

      后设计,减少了涡轮轴的间隙,降低了故障率,优化了结构。更换轴承的材料,提高轴承加工精度

      ,提高产品质量,延长使用寿命。。

      5.使用粉末高温合金的粉末冶金盘,并应用于发动机用涡轮盘等。高压涡轮叶片使用单晶高温合金

      的单晶叶片,适当提高了涡轮前的工作温度,同时高压涡轮叶片采用新型复合冷却技术,使发动机

      的可靠性和耐久性有了质的提升,

      6.使用新一代全功能数字式发动机控制系统(FADEC)

      ws18G大概技术数据

      起飞推力(daN) 14700 (保持到30)

      巡航油耗率[kg/(daN*h)]: 0.636

      空气流量( kg/s) 426

      涵道比 3.61

      总增压比(96%N1) 20.1

      涡轮进口温度() 1156

      长度(mm) 5734 (带反推力装置)

      2320(不带反推力装置)

      直径(mm) 1672(进口)

      1775 (最大)

      质量(kg) 2885(不带反推力装置)

      3210 (带反推力装置)

      大修间隔4500小时,,总寿命10000小时

      2019/3/18 23:57:13
      左箭头-小图标

      所有系统都是服务于飞机的飞行及降落安全。但一个综合系统难免各系统会出现各种故障以影响到飞机飞行。

      2019/3/18 20:19:46
      左箭头-小图标

      起落架系统,发动机系统,电力系统,飞控系统,液压系统,加压系统的故障率最为关键。这几个系统是保证飞机飞行的关键系统。

      2019/3/18 16:49:19

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