很硬的冷知识：飞机的发动机为什么是歪的

这是波音737，人类历史上销量最高的一款飞机。你仔细看，有没有发现它的两台发动机有点往机身中间偏？

这是波音777，现在全世界最主流的宽体客机。你看它的发动机，是不是也有一丢丢往里偏？

再看一个，空中女王波音747，它的发动机是不是也这样？

如果你没看出来，赶紧揉揉眼睛。

如果看出来了，恭喜你，你真细。

这个有趣的现象不是我发现的，我没那么信。是有个叫“问道于盲昵称重复”的网友问我，说为什么这些客机的发动机不是正对飞行方向，而是看起来有微微的夹角。

然后问这到底发生了神墨事情，是故意设计的，还是拍摄角度问题。

我，我也不道啊！之前从没注意到这个，也不懂摄影。但感觉很有意思，一旦能搞明白，绝对是个吹牛逼的好话题，和女生约会，再也不会冷场了。

随后我去问了AI，搜了谷歌，还翻了好几个机型的维修手册，真是辛苦我了。

最终功夫不负有心人，我在波音747的飞机维修手册中看到了这个图，明确标注，发动机确实会往里偏一丢丢，发动机轴线和机身轴线之间存在2°的夹角。

仅仅只有2°，就被那位网友看出来了，不得不说，你是真细，眼睛就是尺啊！

那紧接着的问题，为什么会有这2°的夹角？

维修手册没解释，也不应该解释，毕竟这不是设计报告。修飞机和造飞机的区别就在这，一个只需要知其然，一个还要知其所以然。

找原因这一步更是辛苦我了。看了好多资料，终于找到一个英文单词，叫engine toe-in，说的就是这个现象。不知道中文应该怎么翻译，咱干脆就叫它内八吧。

客机发动机内八的目的只有一个，方便进气。

村头王大爷都知道，对发动机来说，气流直勾勾流进去效率是最高的，只要有拐弯，就会有流动损失。

飞机向正前飞，按理来说发动机进气道也应该对着正前方，进气效率才最高。

但由于发动机前面的机身轮廓是向外偏转的，飞机飞起来之后，机身附近的气流就也会向外偏转一点点，不再平行机身了。发动机为了让气流还能直勾勾灌进去，就也要向内偏转一点点。

很简单的道理吧？我就知道你一听就明白。

同样的道理，举一反三，那如果发动机前面的机身是向内偏转的，比如尾吊式，像ARJ21，现在叫C909。

还有CRJ系列飞机，这种尾吊的发动机，它正前方的机身轮廓都是向内偏转的，所以机身附近的气流也会向内偏一点点。

那相应的，发动机就不能内八了，应该外八，英文名toe-out。

你看这张图，发动机进气口是不是明显有点外八？

如果你再细一点，肯定还能发现，这发动机不光外八，它还有点上翘。

如果没看出来，给你换个侧视图，这次能看出来了吧？

作为对比，你再看看翼吊发动机。它却反过来了，发动机进气道有明显的低头。

关于这个设计，我在飞机的维修手册也查到了。对于A320，发动机进气道轴线确实向下偏了6°。

这又是什么原因呢？前面解释了发动机为什么会内八外八，这里你肯定也能猜到，还是气流的原因。只不过，这里影响气流的不再是机身，而是机翼。

机翼之所以能产生升力，根本原因是空气流过机翼后，被狠狠地往下抛了。根据牛顿说的作用力反作用力，空气就会给机翼向上的力。

既然空气流过机翼之后会被往下抛，那如果发动机在机翼后面，是不是就要稍微抬点头，来保证气流能直勾勾进来？而尾吊发动机就在机翼后面，所以它要抬头。

那如果是翼吊呢？发动机为了能离地远一点，并不是正好在机翼正下方，都会往前伸一段距离，只不过有的伸的少，有的伸的多。

比如波音737max不就是因为往前伸的太多，波音才设计出了这个地狱的朱伟民系统，翻了大车。

由于翼吊式发动机在机翼前面，而机翼前面的空气是会向上偏转的。发动机为了让向上偏转的空气能正好直勾勾流进来，就不得不往下偏一点，也就是我们看到的翼吊发动机低头。

是不是很合理？

我知道，看到这你肯定有个疑问，你说机翼后面的空气向下流动，这我能理解，毕竟它流过机翼之后被影响了。那这前面的空气，机翼还没有来呢，它咋就开始向上偏了？是不是弯的快了点。

真是个好问题。

这个问题解释起来，还稍微有点复杂，但我相信你肯定能听懂。

机翼在空气中运动，虽然还没撞到前方的空气，但它产生的扰动却提前一步到达了，这个扰动才是让前方空气变弯的直接原因。

扰动的本质是压力波，声音的本质也是压力波，所以扰动传播的速度是声速。客机是亚音速的，也就是机翼运动速度比声音慢，所以才出现扰动先于机翼到达前方，把空气掰弯的情况。

说到这你肯定也想到了，那如果飞机是超音速飞行的，那机翼正前方的空气是不是就不会向上偏了？

又是一个好问题。

但我手头也没有超音速客机，实在太费油。为了验证这个说法对不对，就用咱们的国产工业软件AICFD做了个仿真，先让机翼以亚音速在空气中运动。计算结果能看出来，机翼前方的空气向上偏了。

如果把速度增加到2倍声速，仿真得到的结果就是这样的了。和亚音速的对比，这相当之明显了。机翼前方空气偏转的范围明显减小，在非常靠近的时候才开始转弯。

那我问你了，超音速情况下是什么时候开始转的，或者说，图里面这个边界是啥？

显然是激波嘛。如果看云图，这边界会更明显，你瞅瞅这多漂亮，哪个大老爷们能忍住不看两眼。

其实在刚刚的亚音速情况下，机翼附近也出现了激波。原因我不说你也知道，因为空气流经机翼上表面时速度增加了，达到了声速。

哎呀流体力学真好玩。

刚刚用的AICFD软件是一款非常优秀的热流体仿真软件，推荐流体专业的工科生试试。

在工业软件领域中国和欧美差距很大，这些年中国的进步也很快，每次版本更新都变化非常大。

你去天洑软件官网下载，默认就送30天免费试用，到期之后参加很简单的活动就能延期。国产工业软件的发展需要大家的共同努力。

最后总结一下，对我们最常见的翼吊发动机来说，它的进气口是向内向下偏的。

对于不常见的尾吊式发动机，它的进气口正好反过来，是向外向上偏的。

当然，无论往哪偏，偏的角度都很小，不够细的话很难注意到。

这期是不是很硬？绝对是你吹牛逼的好话题。不光辛苦我了，能看到这也辛苦你了。

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