From：商飛·大飛機報 （作者系中國商飛北研中心工程師）
飛機在飛行時速度非?？?，即便在降落時速度依然不低。那么，飛機是如何進行減速的呢？是否像汽車一樣松掉油門腳踩剎車？是否還有手剎？一般來說，飛機會通過反推裝置、擾流板、機輪剎車等方式來減速。反推裝置通過改變噴射氣流的流向，產(chǎn)生與推進力方向相反的力來使飛機減速。一定情況下，反推制動方式受自然條件的影響也較小，對提升飛機安全性有重要意義。
通過反推裝置實現(xiàn)飛機減速
隨著飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計和氣動設(shè)計能力的不斷發(fā)展，以及高推力發(fā)動機的推陳出新，大型噴氣式飛機的起飛和著陸重量不斷提高。大型化的發(fā)展趨勢對飛機著陸和起飛提出了更高要求，在著陸重量很大的情況下為實現(xiàn)較短的滑跑距離，最有效措施就是采用反推力裝置及相應(yīng)的控制技術(shù)。
在正?；芎惋w行狀態(tài)時，飛機發(fā)動機產(chǎn)生向后的噴射氣流，從而產(chǎn)生往前的正推力。而飛機在中斷起飛或降落接地等情況下，需要借助于反推裝置，通過改變?nèi)炕蛘卟糠謬娚錃饬髁飨虻姆绞?，產(chǎn)生與正推力方向相反的反推力來使飛機減速。為保證飛機的安全性和經(jīng)濟性，反推裝置要具備操作容易、安裝性能好、承載能力強、流量損失小、穩(wěn)定性好等特點。
采用反推裝置實現(xiàn)飛機減速具有諸多優(yōu)點。首先，與僅采用機輪剎車相比，在潮濕、結(jié)冰或被雪覆蓋的跑道上，反推裝置工作時的減速效果更明顯。其次，反推裝置工作時的適應(yīng)性很好，能在飛機迫降、緊急終止起飛以及在惡劣氣候下為飛機提供可靠的減速力。再次，反推裝置可以減少飛機機輪剎車系統(tǒng)磨損，也不需要像減速傘在使用后需要重新收起，從而提高飛機的使用效率。最后，反推裝置不要求機場設(shè)置專門設(shè)備，不受著陸面積的制約，比其他幾種減速方式平穩(wěn)可靠。
從安全性角度來看，反推力裝置是大型飛機必不可少的組成部分，這使得反推技術(shù)的研究和發(fā)展一直是各國飛機制造商和發(fā)動機研究機構(gòu)關(guān)注的熱點。
實現(xiàn)反推裝置的主要方式
飛機上反推裝置的設(shè)計與所采用的發(fā)動機密切相關(guān)，如果一種型號的飛機可以配備多款型號的發(fā)動機，那么該型號飛機就可能存在兩種及以上的反推形式。目前常見的發(fā)動機類型有渦輪螺旋槳發(fā)動機、渦輪軸發(fā)動機、渦輪噴氣發(fā)動機（渦噴發(fā)動機）及渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（渦扇發(fā)動機）四種，其中渦輪螺旋槳發(fā)動機和渦輪軸發(fā)動機一般不涉及反推裝置。
其中渦噴發(fā)動機由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成，渦輪旋轉(zhuǎn)帶動壓氣機工作，壓氣機增壓空氣，高壓空氣與燃油在燃燒室混合后燃燒，產(chǎn)生高溫高壓空氣經(jīng)渦輪和尾噴管向后噴出，產(chǎn)生正推力，同時驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)。與渦噴發(fā)動機相比，渦扇發(fā)動機增加了風(fēng)扇和外涵道，其中與渦噴發(fā)動機類似的結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)涵道，而通過風(fēng)扇后直接排出發(fā)動機的那部分氣體通過的通道稱為外涵道，各級渦輪分別驅(qū)動風(fēng)扇和壓氣機工作，風(fēng)扇對外涵道氣流進行加速加壓，從而產(chǎn)生外涵道正推力?？梢?，渦扇發(fā)動機的推力包括內(nèi)涵道推力和外涵道推力兩部分。
通過對渦噴發(fā)動機及渦扇發(fā)動機工作原理的分析，可知渦噴發(fā)動機反推裝置產(chǎn)生反推力只能通過內(nèi)涵道噴射氣流的方向折返才能夠?qū)崿F(xiàn)，而渦扇發(fā)動機反推裝置原則上既可以通過內(nèi)涵道噴射氣流的方向折返產(chǎn)生反推力，也可以通過外涵道氣流的方向折返產(chǎn)生反推力，或是二者兼?zhèn)洹?div style="height:15px;">
目前實現(xiàn)反推的方式主要是機械式反推，結(jié)合渦噴發(fā)動機和渦扇發(fā)動機的特點，反推結(jié)構(gòu)主要包括折流板反推、葉柵式反推和折流門反推等。
折流板反推力器可以細分為兩種，一種是蚌蛤式反推，反推結(jié)構(gòu)位于噴管前面；另一種是抓斗式反推，反推結(jié)構(gòu)位于噴管后面。在發(fā)動機產(chǎn)生正推力時，兩扇反推門通過前后傳動搖臂，緊貼在延伸管和噴口左右兩側(cè)，當需要反推力時，兩扇門對接在一起, 迫使氣流向斜前方噴出產(chǎn)生反推力，使飛機減速。這類反推力裝置通常安裝在機翼下的短艙后端，要求短艙伸出翼外，否則，當反推力排氣直接流過機翼時會產(chǎn)生不必要的升力，使反推效率下降。
通常情況下，折流板反推的反向氣流噴射角度較大，反推效率較低。因此，折流板反推力器多用于渦噴發(fā)動機或小涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機上，主要依靠內(nèi)涵道氣流折返變向產(chǎn)生反推力。折流板反推器具有結(jié)構(gòu)簡單的特點，但是重量較大，承受的反推力載荷大，且反推氣流容易作用到機身結(jié)構(gòu)上。
葉柵式反推主要應(yīng)用于大涵道比渦扇發(fā)動機上，如涵道比為9的渦扇發(fā)動機一級壓氣機外涵風(fēng)扇的推力可占發(fā)動機總推力的80%左右。葉柵式反推裝置在結(jié)構(gòu)上和折流板反推比更加靈巧緊湊，反推力更加平穩(wěn)，短艙內(nèi)有足夠空間滿足該反推力裝置的定位要求。葉柵式反推裝置只適用于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，其反推力可高達發(fā)動機最大推力的60%-70%。其缺點是機械協(xié)調(diào)件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，葉柵蓋和阻流板的氣流泄漏可能導(dǎo)致發(fā)動機性能降低。
葉柵式反推應(yīng)用比較廣泛，常見的發(fā)動機有V2500、CFM56-7B、GE90、Trent900及PW4000等，涉及的機型包括A320、B737、B777、A380及A330等。B787配備了Trent1000和GEnx-1B兩款發(fā)動機，均采用了葉柵式反推系統(tǒng)。中國商飛公司的ARJ21飛機尾吊發(fā)動機和C919飛機翼吊發(fā)動機也采用了葉柵式反推裝置。
折流門反推的常見形式為瓣式轉(zhuǎn)動折流門反推，其由在短艙側(cè)壁上沿周向設(shè)置的四組或多組轉(zhuǎn)動的樞軸折流門及驅(qū)動機構(gòu)組成。正推力狀態(tài)時，折流門與短艙緊密配合，保證外涵道及短艙外表面的氣動性能。需要產(chǎn)生反推力時，折流門繞樞軸轉(zhuǎn)動，每組門的內(nèi)側(cè)部分相當于葉柵式反推的阻流門，擋住外涵道氣流，而外側(cè)部分相當于葉柵式反推的葉柵部分，對排氣起到定向?qū)Я髯饔茫a(chǎn)生反推力。瓣式轉(zhuǎn)動折流門反推力器對渦輪風(fēng)扇發(fā)動機比較適用，其反推力約為發(fā)動機靜推力的40%。折流門反推在結(jié)構(gòu)上雖然比葉柵式反推簡單，但比折流板反推復(fù)雜，且其折流門對短艙密封性能的影響也相對較大。
折流門反推常見于采用Trent700發(fā)動機的A330飛機，以及采用CFM56-5B發(fā)動機的A320、A340及B737飛機。
新型反推結(jié)構(gòu)
在飛機中應(yīng)用反推技術(shù)，既增加了機械系統(tǒng)的復(fù)雜性，更重要的是增加了短艙結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。實踐表明，對于風(fēng)扇直徑大于2540 毫米（100 英寸）的發(fā)動機而言，反推力系統(tǒng)的質(zhì)量達到短艙質(zhì)量的30%以上。像GE90這樣的超大型發(fā)動機，單個發(fā)動機配備的反推力系統(tǒng)質(zhì)量達到680千克。而像F100等較小型的發(fā)動機，其反推力系統(tǒng)的質(zhì)量約為短艙質(zhì)量的55%。
目前正在研究的一種新型反推裝置為無阻流器發(fā)動機反推力裝置（BETR）。該裝置結(jié)構(gòu)布局的主要特點是去掉了內(nèi)涵道及外涵道阻流器，在需要產(chǎn)生反推力時，外涵道可滑移整流罩向后滑動，將葉柵露出，利用噴射系統(tǒng)直接將內(nèi)涵道壓氣機高壓空氣按一定角度噴入外涵道氣流中，產(chǎn)生氣動效應(yīng)，使外涵道氣流偏轉(zhuǎn)，并通過折流葉柵排出實現(xiàn)反推目的。這種方法大幅度減輕了反推系統(tǒng)的質(zhì)量，降低了作動系統(tǒng)的復(fù)雜性，并且對內(nèi)流無干擾，反推效率明顯提高。
目前，主要借助于計算流體動力學(xué)技術(shù)對無阻流器葉柵式反推力裝置開展數(shù)值研究工作，研究內(nèi)容涉及到二次流噴射位置、噴射流量、噴射角度等對反推力性能的影響。研究結(jié)果表明，二次流噴射位置等因素對二次流下游形成的渦結(jié)構(gòu)作用范圍和位置產(chǎn)生了影響，從而決定了反推性能。
反推力裝置是現(xiàn)代大型噴氣式飛機必不可少的組成部分，同時也是涉及到結(jié)構(gòu)、強度、材料、氣動以及機械等專業(yè)的飛機發(fā)動機一體化設(shè)計技術(shù)。目前，我國在發(fā)動機反推技術(shù)領(lǐng)域的研究還比較基礎(chǔ)，相信通過國產(chǎn)大飛機的研制，將提升我國在大型噴氣式飛機反推技術(shù)和裝置方面的研制能力。
飛機的其他減速神器
日常生活中，越來越多的人選擇使用飛機這一交通方式出行。在飛機降落過程中，你知道它是怎么減速的嗎？除了反推裝置實現(xiàn)飛機減速，飛機還有其他減速神器，得以幫助飛機在高速度狀態(tài)下快速減速并且停穩(wěn)。
擾流板
乘坐飛機時，坐在機艙中間以及靠后位置的乘客可能會注意到，飛機在降落過程中兩側(cè)機翼的上表面會突然“翹起”很多“板子”，這些“板子”的專業(yè)名稱叫做擾流板。飛行員在將飛機降落的過程中，會將擾流板的控制手柄放在ARM位，飛機起落架的輪胎觸地后，無需飛行員的操作，擾流板的控制手柄會自動到UP位，此時機翼上的擾流板就會自動升起，擾流板豎起來時就好似一道氣閘一樣，讓機輪牢牢地抓住地面。升起的擾流板一方面會減小飛機的升力，幫助飛機平穩(wěn)貼地，另一方面，擾流板會產(chǎn)生阻力，來幫助飛機減速，從而縮短飛機的著陸滑跑距離。
很多人可能以為這小小的幾塊扳子對減速不會起太大的作用，其實事實正好相反，擾流板對減速的作用至關(guān)重要。落地后擾流板打開，這樣破壞了機翼的升力結(jié)構(gòu)，使飛機的重量盡可能地壓在機輪上，使得機輪制動的效率變高。如果落地后擾流板不升起，那就算機輪已經(jīng)著地，飛機的重量仍然有相當一部分被機翼的升力所抵消，這對機輪的制動很不利。有人做過測試，擾流板升與不升，其減速效率相差可達60%以上。
擾流板按作用不同分為地面擾流板和飛行擾流板。飛行擾流板既可在空中使用，也可在地面使用。飛行擾流板在地面使用時，與地面擾流板相似。
機輪剎車
除了擾流板的氣動阻力與機輪滾動阻力對飛機減速，有時還會設(shè)法增大飛機的阻力，使之迅速減速，縮短著陸滑跑距離與滑跑時間。在進行機輪剎車時，飛機起落架上面的液壓裝置會向飛機的輪子提供制動力來進行減速。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在飛機整個剎車系統(tǒng)基本都是全自動的，飛機自帶的剎車控制系統(tǒng)會通過飛機的速度快慢自行調(diào)節(jié)剎車壓力大小，從而使飛機完美地完成降落。
飛機的機輪剎車裝置與汽車原理相似，但飛機的剎車片耐熱性和摩擦性能更加好，通過旋轉(zhuǎn)盤和定盤互相推壓產(chǎn)生摩擦，最終達到剎車目的。由于摩擦面之間的相互摩擦作用，增大了阻止機輪滾動的力矩，所以機輪在滾動中受到的地面摩擦力顯著增大，飛機的滑跑速度隨之減小，能有效地縮短飛機的著陸滑跑距離。
此外，跟汽車一樣飛機的剎車也具有ABS（防抱死制動）系統(tǒng)，防止剎車時出現(xiàn)“拖胎”的現(xiàn)象，同時會對比各輪胎的轉(zhuǎn)速，讓所有的輪胎均衡地剎車，一方面優(yōu)化剎車的效率，另一方面降低輪胎的磨損而延長其使用壽命。一般，在飛機降落到地面的時候，輪胎會與地面有劇烈的摩擦，因此在艙內(nèi)的人會感覺到有較大的動靜。在滑行的過程中，飛機的速度也會慢慢地降下來。但由于在每次降落的時候輪胎都會受到很大的沖擊力，所以也需要經(jīng)常對其進行檢查。
一般，飛行員使用自動剎車，在駕駛艙有一個自動剎車的選擇旋鈕。以波音737NG飛機為例，選擇旋鈕共有5個檔位，選擇不同的檔位就會有不同的剎車力度。當飛機速度減速至接近滑行速度時，飛行員解除自動剎車，改由腳踩來人工剎車而控制飛機速度。最后要提醒的是，飛機著陸減速時，也要記得聽從乘務(wù)員的指揮，要收起小桌板、系好安全帶、調(diào)正座椅靠背、打開遮陽板、關(guān)閉通訊設(shè)備，切不可走動或起身拿行李，要確保自己和他人的安全。
素材來源：中國商飛《大飛機報》
