著陸速度與跑道的矛盾

常規(guī)飛機(jī)靠機(jī)翼上/下表面壓力差提供升力，飛行速度是機(jī)翼壓力差的決定因素，也與氣動(dòng)控制面效率有關(guān)系。飛機(jī)著陸時(shí)為保證控制面的氣動(dòng)效率以及有足夠的升力保證接地的穩(wěn)定，必須保持必要的飛行速度。機(jī)輪觸地后必須進(jìn)行長(zhǎng)距離滑跑，通過(guò)滑跑過(guò)程中的摩擦和氣動(dòng)阻力降低速度。不同類(lèi)型的飛機(jī)有對(duì)應(yīng)的滑跑距離，而落點(diǎn)誤差和跑道條件也會(huì)影響滑跑距離。

飛機(jī)在觸地后減速越快，著陸性能就越好。但是，現(xiàn)代軍、民用飛機(jī)采用的機(jī)輪剎車(chē)、減速傘和阻力板的效果有限，受機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和跑道摩擦力的影響較明顯，著陸接地速度偏大，道面存在冰雪和潮濕都會(huì)大幅度增加滑跑距離。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推/拉力既然可以讓飛機(jī)運(yùn)動(dòng)加速，反向的推/拉力自然也可以提供減速效應(yīng)。大型軍/民用運(yùn)輸機(jī)及部分軍用飛機(jī)，為了應(yīng)對(duì)不同的場(chǎng)地條件及保證著陸安全，普遍采用帶反推裝置的動(dòng)力系統(tǒng)，以便需要時(shí)提供靈活可靠的減速作用，這被稱(chēng)為動(dòng)力減速。借勢(shì)而為的動(dòng)力減速

動(dòng)力減速不需考慮飛機(jī)的氣動(dòng)條件，與起落裝置的設(shè)計(jì)和布局也沒(méi)有關(guān)系。采用動(dòng)力減速的大型多發(fā)飛機(jī)，不僅可通過(guò)反推方式降低速度，還可利用兩翼發(fā)動(dòng)機(jī)正/反推動(dòng)力差異，不需借助牽引車(chē)輛就實(shí)現(xiàn)極小半徑的轉(zhuǎn)向，解決大型飛機(jī)轉(zhuǎn)向半徑與跑道寬度的矛盾。

發(fā)動(dòng)機(jī)反推的減速作用完全取決于發(fā)動(dòng)機(jī)推力/功率，不受跑道的平整度和道面條件影響。道面上的冰雪和潮濕對(duì)機(jī)輪剎車(chē)影響很大，卻不會(huì)影響反推的效率。在摩擦阻力小的潮濕跑道著陸時(shí)，反推系統(tǒng)的減速效果明顯超過(guò)氣動(dòng)和摩擦減阻，適于應(yīng)付迫降時(shí)迅速減速、中斷起飛或氣候突變?cè)斐傻奶厥馇闆r。

機(jī)輪剎車(chē)和攔阻鉤在飛機(jī)觸地后才會(huì)發(fā)揮作用；減速傘雖然可以在接近地面時(shí)使用，但進(jìn)行單次使用后就必須維護(hù)和更換。動(dòng)力減速是發(fā)動(dòng)機(jī)自帶的功能，相比需要在使用后檢查維護(hù)的機(jī)輪剎車(chē)、減速傘、攔阻鉤這樣的設(shè)備，動(dòng)力減速裝置可以無(wú)限次數(shù)地使用，在跑道上使用反推也沒(méi)有位置和速度的限制。反推裝置的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大和成本高，使用中問(wèn)題較多。

反推并不會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪段的正常工作，但反推排氣經(jīng)偏轉(zhuǎn)后會(huì)靠近發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口前端，易導(dǎo)致進(jìn)氣口氣流畸變，使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力變化、噪音和喘振，必須在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行考慮。反推在地面啟動(dòng)時(shí)，偏轉(zhuǎn)后的發(fā)動(dòng)機(jī)高速?lài)娏鳑_擊到地面，易造成砂石等異物飛濺，打擊機(jī)身結(jié)構(gòu)或吸入發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，靠近機(jī)體的發(fā)動(dòng)機(jī)反推裝置工作時(shí)，偏轉(zhuǎn)的氣流會(huì)；中擊到機(jī)身結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生壓力疲勞、燒蝕（軍用機(jī)）和氣動(dòng)控制效率降低的負(fù)面作用。現(xiàn)有反推應(yīng)用的實(shí)例

折流板反推折流板是最早應(yīng)用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的反推裝置。主流的折流板反推是在發(fā)動(dòng)機(jī)后段外側(cè)安裝獨(dú)立的折流板（大都采用兩塊對(duì)置），反推啟動(dòng)后采用旋轉(zhuǎn)拉桿將折流板放出，兩側(cè)折流板在噴口后方形成封閉遮擋，使噴氣流轉(zhuǎn)向形成反向推力。

折流板反推的結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，與常規(guī)的減速板沒(méi)有什么大的差異，制造、安裝和維護(hù)的要求都不高。國(guó)外民用飛機(jī)最早采用的動(dòng)力減速裝置，就是對(duì)開(kāi)的折流板反推系統(tǒng)，翼吊布局發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用水平收攏折流板，尾吊布局的發(fā)動(dòng)機(jī)則主要采用垂直收攏折流板。折流板反推屬于出口后反推裝置，關(guān)閉的折流板會(huì)封閉整個(gè)噴口，發(fā)動(dòng)機(jī)的全部推力都將用于反推，獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)的折流板也不存在密封問(wèn)題。折流板反推裝置出現(xiàn)的時(shí)間比較早，主要用于渦噴和小涵道比渦扇動(dòng)力，現(xiàn)有帶反推的軍用戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)也以該類(lèi)技術(shù)為主。

隔柵反推國(guó)外民用飛機(jī)在60年代開(kāi)始采用大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇段的直徑較大，發(fā)動(dòng)機(jī)本體的長(zhǎng)度相對(duì)較短。折流板反推裝置的尺寸與重量有直接關(guān)系，因此只適應(yīng)渦噴或小涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)。大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)如果采用出口后折流板反推，折流板的重量將大幅增加，發(fā)動(dòng)機(jī)外殼也沒(méi)有足夠空間容納折流板。發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)為使動(dòng)力減速裝置適應(yīng)大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)，大都采用拉伸式發(fā)動(dòng)機(jī)尾環(huán)和隔柵反推裝置。

現(xiàn)代大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵道推力占總推力的60%～80%，僅對(duì)外涵道推力實(shí)現(xiàn)反推就足夠滿(mǎn)足減速要求。隔柵反推針對(duì)的就是發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道的推力，通過(guò)分體的環(huán)形折流板封閉外涵排氣通道，將外涵道推力折流轉(zhuǎn)向形成反推，核心機(jī)部分的推力仍正常向后噴出，發(fā)動(dòng)機(jī)出口處于無(wú)遮擋的開(kāi)敞狀態(tài)。核心機(jī)部分保持向后噴氣是為了保持動(dòng)力，以便戰(zhàn)術(shù)需要時(shí)迅速加速。

隔柵式反推只適用于帶外涵道的渦扇動(dòng)力系統(tǒng)，反推效率能達(dá)到外涵道流量的70%～80%，但這種裝置的活動(dòng)部件多，各部件工作的關(guān)聯(lián)性高，對(duì)可靠性和工作穩(wěn)定性要求很高。同時(shí)，隔柵系統(tǒng)需要設(shè)置可后移的活動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)外罩、涵道內(nèi)可收放的復(fù)合折流板和艙壁處的隔柵，外涵道反推空氣通道部分結(jié)構(gòu)存在較多的密封問(wèn)題。

隔柵反推同時(shí)存在推力和反推力，動(dòng)力結(jié)構(gòu)雖然比較復(fù)雜，控制技術(shù)難度也比較高，但相比全封閉的折流板反推，隔柵反推不僅能在滑跑時(shí)使用，飛行過(guò)程中也可使用，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)使用環(huán)境靈活性的要求。隔柵反推的折流板完全處于外涵道內(nèi)，轉(zhuǎn)軸打開(kāi)的折流板既封閉又偏轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)外側(cè)只有與艙壁同平面的隔柵板，在空中使用反推時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的氣動(dòng)阻力較低。

現(xiàn)代民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比均很高，外涵道推力占總推力的比例也很大。相對(duì)外涵道大推力與低重量的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，反推裝置已經(jīng)成為改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能的瓶頸。按照美國(guó)波音公司針對(duì)波音767動(dòng)力系統(tǒng)的研究，反推裝置重量占發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)重量的20%～30%，如何降低結(jié)構(gòu)重量已經(jīng)成為反推技術(shù)的難點(diǎn)?，F(xiàn)代大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道的排氣溫度低，如果采用較輕的軟性織物替代涵道內(nèi)的剛性折流板，有條件在保證基本性能的前提下明顯降低重量，是隔柵式反推系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)的有效手段。

鱷魚(yú)口反推鱷魚(yú)口反推是隔柵式反推的變種形式，在90年代開(kāi)始應(yīng)用于民用航空動(dòng)力。鱷魚(yú)口反推是在發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道后段環(huán)形設(shè)置多個(gè)矩形排氣門(mén)，每個(gè)排氣門(mén)里都有對(duì)開(kāi)的兩個(gè)折流板。反推系統(tǒng)啟動(dòng)后，排氣門(mén)折流板分別向內(nèi)和向外打開(kāi)，涵道內(nèi)折流板阻擋噴流，發(fā)動(dòng)機(jī)艙外側(cè)的折流板則用以改變噴流方向。對(duì)開(kāi)的折流板工作狀態(tài)類(lèi)似鱷魚(yú)張開(kāi)的大嘴，因此被稱(chēng)為鱷魚(yú)口反推。endprint

鱷魚(yú)口反推的效率能達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)靜推力的40%。鱷魚(yú)口結(jié)構(gòu)比隔柵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也利于適應(yīng)更大的涵道比。但折流板結(jié)構(gòu)重量較大，打開(kāi)的外側(cè)折流板還會(huì)改變發(fā)動(dòng)機(jī)艙外形和氣動(dòng)條件，飛行中使用反推的氣動(dòng)問(wèn)題比隔柵式要復(fù)雜。鱷魚(yú)口反推出現(xiàn)時(shí)間較晚，又沒(méi)有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，目前應(yīng)用范圍還不如隔柵式反推裝置。

機(jī)翼結(jié)構(gòu)反推機(jī)翼結(jié)構(gòu)反推是在發(fā)動(dòng)機(jī)噴口后的機(jī)翼段設(shè)置可折疊的阻力板，工作時(shí)打開(kāi)擋板遮擋發(fā)動(dòng)機(jī)噴流實(shí)現(xiàn)減速。機(jī)翼結(jié)構(gòu)反推與發(fā)動(dòng)機(jī)各自獨(dú)立，不存在發(fā)動(dòng)機(jī)反推的密封、結(jié)構(gòu)和重量問(wèn)題，技術(shù)難度也不大。機(jī)翼結(jié)構(gòu)反推類(lèi)似于二戰(zhàn)時(shí)期俯；中轟炸機(jī)的減速板，現(xiàn)有研究方向大都將反推折流板與飛機(jī)活動(dòng)增升翼面組合，用組合活動(dòng)面實(shí)現(xiàn)機(jī)翼變彎度、增升和動(dòng)力減速功能。軍用飛機(jī)的反推應(yīng)用

相對(duì)于只需考慮著陸安全性的民用飛機(jī)，軍用飛機(jī)必須考慮到戰(zhàn)爭(zhēng)期間跑道被破壞的影響?，F(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)的減速裝置除減速板、機(jī)輪剎車(chē)和減速傘外，還有不少型號(hào)采用攔阻鉤強(qiáng)制減速。

按照模擬分析和演習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，減速板和減速傘的減速效果存在局限，機(jī)輪剎車(chē)也要考慮到跑道條件和機(jī)輪的壽命。攔阻鉤雖然是西方戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)的重要減速裝置，但必須與跑道上的攔阻索配套使用，攔阻索前后都要有必要長(zhǎng)度的完好道面，限制了攔阻鉤的使用可靠性和靈活性。動(dòng)力減速比氣動(dòng)減速的效率要高，也不會(huì)受到地面設(shè)施條件和著陸位置的影響，是一種在理論上較有前途的減速措施，但反推在軍用戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)中應(yīng)用的范圍卻不算大。

美國(guó)在80年代驗(yàn)證新一代戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)時(shí)，就考慮過(guò)動(dòng)力減速技術(shù)。由F-15改裝的F-15S/MTD短距起降驗(yàn)證機(jī)采用了帶反推裝置的二元噴管，結(jié)構(gòu)相當(dāng)于折流板與隔棚反推的綜合。

F-15S/MTD的二元噴管在垂直向可以進(jìn)行±20°的偏轉(zhuǎn)，噴管上/下表面還帶有類(lèi)似隔柵裝置的活門(mén)，在噴管內(nèi)放下活門(mén)擋板后，可以將噴氣流從活門(mén)處噴出實(shí)現(xiàn)反推減速。F-15S/MTD的反推裝置可以在空中使用，具備比減速板更好的減速效果，據(jù)稱(chēng)著陸時(shí)采用反推裝置后的滑跑距離可減少到380米，潮濕和不平坦跑道上的著陸滑跑距離也不超過(guò)470米，同條件的F-15A/B標(biāo)準(zhǔn)跑道著陸滑跑距離則要達(dá)到1060米。

瑞典Saab-37在設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)短距起降性能，采用了與尾噴管結(jié)合的反推裝置。Saab-37在RM8發(fā)動(dòng)機(jī)噴口后段的機(jī)體尾段，設(shè)置有帶三組開(kāi)口和折流板的反推裝置。飛機(jī)在亞音速飛行時(shí)，反推裝置的開(kāi)口打開(kāi)，折流板收起，機(jī)身外空氣通過(guò)開(kāi)口流入噴管后段以降低阻力。超音速飛行時(shí)折流板開(kāi)口封閉，后段機(jī)身作為發(fā)動(dòng)機(jī)加力引射噴管使用。Saab-37在著陸時(shí)，當(dāng)飛機(jī)前起落架接觸地面后自動(dòng)啟動(dòng)反推，放下的折流板將噴流通過(guò)開(kāi)口偏轉(zhuǎn)，將飛機(jī)的滑跑距離控制在500米內(nèi)。

RBl99渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是上世紀(jì)80年代非常出色的中推動(dòng)力系統(tǒng)，專(zhuān)用于“狂風(fēng)”的RB199標(biāo)配有反推裝置?！翱耧L(fēng)”的反推功能只是為滑跑減速，沒(méi)有F-15S/MTD那樣的在空中使用的要求，因此選擇技術(shù)簡(jiǎn)單成熟、采用垂直對(duì)合偏導(dǎo)方式的折流板結(jié)構(gòu)。

“狂風(fēng)”在設(shè)計(jì)上很強(qiáng)調(diào)短距起降能力，意圖在歐洲爆發(fā)大規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)、機(jī)場(chǎng)在受到蘇聯(lián)航空兵和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈密集攻擊后，飛機(jī)仍可用剩余跑道起降，必要時(shí)還可依靠高等級(jí)公路作為臨時(shí)場(chǎng)地?！翱耧L(fēng)”在著陸時(shí)使用反推裝置的目標(biāo)，就是要保證飛機(jī)在370米滑跑距離內(nèi)停機(jī)。

“狂風(fēng)”采用獨(dú)立的折流板反推裝置，機(jī)輪觸地后自動(dòng)打開(kāi)并封閉排氣通道，發(fā)動(dòng)機(jī)全部推力都可作為反推動(dòng)力?！翱耧L(fēng)”反推系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)重量較大，安裝反推裝置后的RB199發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到1噸。RB199發(fā)動(dòng)機(jī)著陸時(shí)的排氣溫度較高，反推使用時(shí)的偏轉(zhuǎn)燃?xì)庵苯記_擊機(jī)身發(fā)動(dòng)機(jī)段，使用幾次就會(huì)在后機(jī)身垂尾位置形成燒蝕色?！翱耧L(fēng)”的反推裝置作為短距著陸的減速措施，完全是為了滿(mǎn)足戰(zhàn)爭(zhēng)條件下的場(chǎng)地要求，與民用飛機(jī)常規(guī)性的動(dòng)力減速措施不同，“狂風(fēng)”不需要在日常訓(xùn)練中頻繁使用反推。

反推作為強(qiáng)制性動(dòng)力減速措施，降低滑跑距離的效果非常好，但結(jié)構(gòu)重量和維護(hù)工作量均很大，戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)很難承受反推系統(tǒng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和重量影響?！翱耧L(fēng)”和Saab-37應(yīng)用反推裝置是為了保證短距著陸要求。F-15S/MTD驗(yàn)證反推是為了支持ATF項(xiàng)目，但ATF短距著陸要求在項(xiàng)目實(shí)施中因整體結(jié)構(gòu)和性能協(xié)調(diào)的關(guān)系被放棄，二元矢量噴管設(shè)計(jì)中也放棄了反推裝置。目前只有民用發(fā)動(dòng)機(jī)將偏轉(zhuǎn)反推系統(tǒng)作為基本配置，當(dāng)在研的噴射引流反推裝置達(dá)到實(shí)用后，取消機(jī)械遮擋裝置的反推系統(tǒng)將可能實(shí)現(xiàn)推力/反推一體化，屆時(shí)反推裝置不再局限于減速，而成為飛機(jī)整體氣動(dòng)/推動(dòng)設(shè)計(jì)的積極因素。[編輯/旭日]endprint