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2019中石油知识:大型喷气式客机为什么能飞那么远

2019-06-20 11:40:00 中国石油天然气集团公司
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   现在,人们出远门,飞机已成为常用的交通工具。有的大型客机能满载几百位旅客升上蓝天,在离地几千米甚至上万米的高空中翱翔,中途可以不用再加油直接飞渡太平洋、大西洋,使地球似乎也缩小成了一个“地球村”,令人有“天涯若比邻”的感觉。

早先,飞机的发动机和汽车相同,都是活塞式的,其中烧的是航空汽油;而现代大型客机的动力则都是喷气发动机,它的原理和火箭相似,是靠着燃料燃烧后排出气体的反作用力来推动的。要把重达几百吨的喷气式飞机升上天,还要送到上万千米以外的异国他乡,可以想像得消耗多少能量!这种能量就来自于喷气式飞机燃料(简称喷气燃料),所以喷气式飞机上都要带上体积很大的油箱。

喷气燃料的沸点范围介于汽油和柴油之间,基本相当于煤油,所以旧称航空煤油。一般民用喷气式飞机并不进行空中加油,它能飞多远,取决于飞机本身所带燃料在燃烧后能释放出多少能量。那么,有人会想,何不多带一些燃料,岂不可以飞得更远些?现在,喷气式飞机里油箱的体积已经相当大,它起飞时所带燃料的重量已经达到飞机总重量的30%~60%,假如再要加大那就会使飞机不堪重负了。

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既然增大油箱体积已经没有多少余地,那就要使有限的燃料释放出尽可能多的能量。喷气燃料的一个重要质量指标是它的热值,它表明每克燃料在完全燃烧后能放出的能量,一般喷气燃料的热值在每克42800焦耳左右(就是说燃烧1千克喷气燃料发出的热量可以把100多千克的水从室温加热到100℃)。

喷气式飞机的性能主要取决于发动机提供的推力,热值增大1%,发动机的推力也可增大约1%。一架大型的喷气式飞机最多可以带一百几十吨喷气燃料,它的总能量可以达到几万亿焦耳,相当于一枚威力不小的炸弹所释放的能量,足以把1万多吨的水从室温加热到100℃。据报道,在9?11事件中,美国世界贸易大厦之所以轰然倒塌,很重要的原因是由于撞击的飞机是满载燃料刚刚起飞的,上百吨喷气燃料燃烧引起的高温烧垮了大楼的钢质骨架所致,可见一架大型客机所载的能量有多么大。

既然飞机油箱的体积已定,它能装燃料的体积也就限定了,那么还有没有潜力可挖呢?打个比方说,一个体积为10升的桶,对于密度较小的食用油可以装9千克左右;假如用来装水,那就是10千克;要是装密度较大的蜂蜜的话,那就可以装14千克左右了。

这说明要想使飞机的油箱多装一些能量,就得想法增大喷气燃料的密度,这样才能在单位体积内蕴含更多的能量。因而在喷气燃料的质量指标中规定了它的密度不能小于某个数值,以保证飞机尽可能多带一些能量上天,以加大航行的距离;当然密度也不能太大,太大了会由于过于黏滞而引起其他一些弊病。

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