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2020中石油知識:大型噴氣式客機為什么能飛那么遠?

2020-02-08 16:30:22 | 來源:

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現在,人們出遠門,飛機已成為常用的交通工具。有的大型客機能滿載幾百位旅客升上藍天,在離地幾千米甚至上萬米的高空中翱翔,中途可以不用再加油直接飛渡太平洋、大西洋,使地球似乎也縮小成了一個“地球村”,令人有“天涯若比鄰”的感覺。

早先,飛機的發動機和汽車相同,都是活塞式的,其中燒的是航空汽油;而現代大型客機的動力則都是噴氣發動機,它的原理和火箭相似,是靠著燃料燃燒后排出氣體的反作用力來推動的。要把重達幾百噸的噴氣式飛機升上天,還要送到上萬千米以外的異國他鄉,可以想像得消耗多少能量!這種能量就來自于噴氣式飛機燃料(簡稱噴氣燃料),所以噴氣式飛機上都要帶上體積很大的油箱。

噴氣燃料的沸點范圍介于汽油和柴油之間,基本相當于煤油,所以舊稱航空煤油。一般民用噴氣式飛機并不進行空中加油,它能飛多遠,取決于飛機本身所帶燃料在燃燒后能釋放出多少能量。那么,有人會想,何不多帶一些燃料,豈不可以飛得更遠些?現在,噴氣式飛機里油箱的體積已經相當大,它起飛時所帶燃料的重量已經達到飛機總重量的30%~60%,假如再要加大那就會使飛機不堪重負了。

既然增大油箱體積已經沒有多少余地,那就要使有限的燃料釋放出盡可能多的能量。噴氣燃料的一個重要質量指標是它的熱值,它表明每克燃料在完全燃燒后能放出的能量,一般噴氣燃料的熱值在每克42800焦耳左右(就是說燃燒1千克噴氣燃料發出的熱量可以把100多千克的水從室溫加熱到100℃)。

噴氣式飛機的性能主要取決于發動機提供的推力,熱值增大1%,發動機的推力也可增大約1%。一架大型的噴氣式飛機最多可以帶一百幾十噸噴氣燃料,它的總能量可以達到幾萬億焦耳,相當于一枚威力不小的炸彈所釋放的能量,足以把1萬多噸的水從室溫加熱到100℃。據報道,在9?11事件中,美國世界貿易大廈之所以轟然倒塌,很重要的原因是由于撞擊的飛機是滿載燃料剛剛起飛的,上百噸噴氣燃料燃燒引起的高溫燒垮了大樓的鋼質骨架所致,可見一架大型客機所載的能量有多么大。

既然飛機油箱的體積已定,它能裝燃料的體積也就限定了,那么還有沒有潛力可挖呢?打個比方說,一個體積為10升的桶,對于密度較小的食用油可以裝9千克左右;假如用來裝水,那就是10千克;要是裝密度較大的蜂蜜的話,那就可以裝14千克左右了。

這說明要想使飛機的油箱多裝一些能量,就得想法增大噴氣燃料的密度,這樣才能在單位體積內蘊含更多的能量。因而在噴氣燃料的質量指標中規定了它的密度不能小于某個數值,以保證飛機盡可能多帶一些能量上天,以加大航行的距離;當然密度也不能太大,太大了會由于過于黏滯而引起其他一些弊病。

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