民航科普:伊爾-86遠(yuǎn)程寬體客機(jī)
伊爾-86是(前)蘇聯(lián)出產(chǎn)的第一種大型遠(yuǎn)程寬體客機(jī)和第一種翼下吊掛發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣式客機(jī),采用四發(fā)動(dòng)機(jī)、雙通道客艙的布局,全經(jīng)濟(jì)艙可乘坐350人。該機(jī)在設(shè)計(jì)上與空客A340、波音747等西方同類(lèi)機(jī)型基本相同,可進(jìn)行短距起落,還可使用未經(jīng)鋪設(shè)的土質(zhì)跑道。該機(jī)在安全性上有著值得驕傲的記錄,服役至今沒(méi)有發(fā)生過(guò)一起嚴(yán)重墜機(jī)事件。
?伊爾-86(Il-86/Ил-86)是(前)蘇聯(lián)伊留申設(shè)計(jì)局(Ilyushin,蘇聯(lián)解體后改為伊留申航空聯(lián)合體股份公司)研制的四發(fā)大型雙通道遠(yuǎn)程寬體客機(jī)。伊爾-86的北約代號(hào)為“小船塢”(Camber)。在伊爾-86的基礎(chǔ)上伊留申設(shè)計(jì)局還研制了衍生型伊爾-96。
1971年,在當(dāng)年的巴黎航展上(前)蘇聯(lián)伊留申設(shè)計(jì)局首次透露伊爾-86研制計(jì)劃。(前)蘇聯(lián)研制伊爾-86主要是為了替代遠(yuǎn)程國(guó)際航線上運(yùn)營(yíng)的伊爾-62。伊爾-62采用四臺(tái)位于機(jī)體尾部吊掛發(fā)動(dòng)機(jī)及T字型垂直尾翼的布局,機(jī)體出現(xiàn)空載與滿(mǎn)載的重心移動(dòng)距離較大的問(wèn)題;控制水平亦不理想。伊留申設(shè)計(jì)局1972年底確定伊爾-86設(shè)計(jì)方案,采用翼吊發(fā)動(dòng)機(jī)布局。雖然在機(jī)體布局改動(dòng)上花了一定的時(shí)間,但1974年伊留申設(shè)計(jì)局同時(shí)制造了兩架原型機(jī),1976年12月22日伊爾-86第一架原型機(jī)首飛,1979年9月24日(前)蘇聯(lián)民航接收第一架伊爾-86,于1980年12月26日首次投入使用。由于要趕在1980年莫斯科奧運(yùn)會(huì)前將伊爾-86投入運(yùn)營(yíng),時(shí)間緊迫,加上設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)失誤,航程遠(yuǎn)未達(dá)到要求。因此伊爾-86在(前)蘇聯(lián)只用于2000~3000公里的高密度國(guó)內(nèi)航線,同時(shí)也用于中、短程國(guó)際航線。
伊爾-86由(前)蘇聯(lián)制造機(jī)翼、機(jī)身并負(fù)責(zé)全機(jī)總裝。由波蘭制造伊爾-86機(jī)翼的縫翼、發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙掛架、垂尾和平尾。伊爾-86于1994年停產(chǎn),總共生產(chǎn)了107架。
原中國(guó)新疆航空公司曾于1992年7月以濕租(即同時(shí)租用飛機(jī)及機(jī)組人員,相反只提供資金融通的飛機(jī)租賃形式則被稱(chēng)為干租)形式從烏茲別克斯坦航空公司引進(jìn)兩架伊爾-86客機(jī)。新疆航空公司曾于1993年購(gòu)買(mǎi)運(yùn)營(yíng)三架伊爾-86客機(jī)。2003年3月退役,出售給俄羅斯韃靼斯坦航空公司。
從2002年4月1日開(kāi)始,由于歐盟禁止不符合國(guó)際民航組織(ICAO)條例"第二章節(jié)"噪音水平的飛機(jī)進(jìn)入其領(lǐng)空后,伊爾-86就不能在獨(dú)聯(lián)體以外的歐洲地區(qū)使用。在2006年11月, 俄羅斯航空公司的伊爾-86已停止飛行。
伊留申設(shè)計(jì)局曾計(jì)劃改裝伊爾-86,為其安裝法國(guó)制造的CFM56高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),以節(jié)省燃料和改善噪音問(wèn)題,因成本問(wèn)題未能實(shí)現(xiàn)。
2003年2月27日,三架伊爾-86飛機(jī)相繼從烏魯木齊地窩堡國(guó)際機(jī)場(chǎng)起飛,向西飛去。這三架伊爾-86被以每架470萬(wàn)美元的價(jià)格售給俄羅斯韃靼斯坦航空公司,該機(jī)型也從此正式告別中國(guó)民航歷史舞臺(tái)
伊爾-86是前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)的第一種翼下吊掛布局的客機(jī)。飛機(jī)設(shè)計(jì)與西方寬體客機(jī)基本相同,但在發(fā)動(dòng)機(jī)短艙設(shè)計(jì)、起落架布置和機(jī)艙安排等方面有獨(dú)到之處。伊爾-86機(jī)體主要為鋁合金鉚接結(jié)構(gòu),采用了部分鈦合金鍛件和特種鋼材,并采用了經(jīng)過(guò)表面處理的雙曲率壁板、化學(xué)銑壁板和蜂窩夾層壁板,還采用膠接鉚接工藝和鈦合金螺栓。飛機(jī)設(shè)計(jì)壽命40000飛行小時(shí)或20000個(gè)起落。
機(jī)翼為懸臂式下單翼全金屬結(jié)構(gòu),有上反角,1/4弦線后掠角為35°。有全翼展前緣縫翼和大型后緣雙縫襟翼。副翼和多段擾流片可控制飛行滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在翼下發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛處的機(jī)翼上表面有4塊翼刀。尾翼采用普通懸臂式后掠結(jié)構(gòu),平尾有上反角。
機(jī)身為普通半硬殼式輕合金結(jié)構(gòu),圓形截面,直徑6.08米。機(jī)艙地板為蜂窩結(jié)構(gòu)和碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
伊爾-86安裝有1個(gè)前起落架和3個(gè)主起落架。主起落架為四輪小車(chē)式,分別安裝在兩翼下內(nèi)側(cè)和機(jī)腹中央;雙輪式前起落架向前收起。兩個(gè)翼下主起落架向內(nèi)收入翼根整流罩,第三個(gè)主起落架向前收入機(jī)身腹部,其位置比其它兩個(gè)主起落架稍靠后。
伊爾-86駕駛艙內(nèi)有正、副駕駛員和隨機(jī)工程師座椅,如果需要還可加裝領(lǐng)航員座椅。隨機(jī)工程師負(fù)責(zé)控制油門(mén)。伊爾-86機(jī)身分為上下兩層,上層為雙通道客艙,三個(gè)衣帽間將整個(gè)客艙分為三個(gè)單獨(dú)客艙,每排可安排6、8、9個(gè)座位,每排9座可以按3+3+3配置。全經(jīng)濟(jì)艙可載350人。客艙舷窗尺寸比西方國(guó)家的寬體客機(jī)的大,為25厘米×38厘米。下層艙為行李艙和貨物艙,貨艙有3個(gè)扶梯,分別與上層的前、中、后部客艙相通。乘客可通過(guò)3個(gè)下層艙門(mén)登機(jī),位于機(jī)身左側(cè),機(jī)翼之前有一個(gè),機(jī)翼后面有兩個(gè)。主要于不設(shè)登機(jī)橋閘口時(shí)使用,乘客可通過(guò)下層艙門(mén)登機(jī)。伊爾-86設(shè)計(jì)最獨(dú)特的地方是設(shè)于客艙下的登機(jī)梯。減少了飛機(jī)對(duì)機(jī)場(chǎng)設(shè)施的依賴(lài)和節(jié)省飛機(jī)進(jìn)行下一次飛行(Turn around)的時(shí)間。但是這登機(jī)梯不可以在緊急時(shí)使用。伊爾-86客艙每側(cè)有4個(gè)機(jī)艙門(mén),這些艙門(mén)在有專(zhuān)用登機(jī)梯或登機(jī)橋的機(jī)場(chǎng)上作為正常登機(jī)門(mén)使用。可作為應(yīng)急艙門(mén),備有雙滑道充氣逃生滑梯,應(yīng)急情況下,350名乘客可在90秒內(nèi)從飛機(jī)一側(cè)的4個(gè)應(yīng)急出口撤離飛機(jī)。飛機(jī)艙內(nèi)有兩個(gè)上層廚房和一個(gè)下層廚房。貨艙中可裝8個(gè)LD3標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。手提行李可由乘客直接送到下艙行李架上。如果不裝乘客行李,可裝16個(gè)LD3標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。貨艙內(nèi)安裝有滾動(dòng)貨物傳送機(jī)和用于裝卸貨物的滾珠、滾棒系統(tǒng)。
伊爾-86有4套獨(dú)立的液壓系統(tǒng),每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一套,用于驅(qū)動(dòng)操縱面、平尾安裝角、擾流片、縫翼、襟翼、起落架收放。4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)供電。還備有三相交流電源和直流電源,行李艙內(nèi)有煙霧警報(bào)器。機(jī)翼前緣用電脈沖防結(jié)冰。機(jī)尾內(nèi)裝一臺(tái)APU裝置。
伊爾-86的動(dòng)力裝置為4臺(tái)庫(kù)茲涅佐夫HK-86型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),單臺(tái)推力127.5千牛(13000公斤)。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都有反推裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)消音裝置。機(jī)翼的整體油箱可載燃油80000升。由于伊爾-86研制時(shí),蘇聯(lián)缺乏高涵道比的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)(High By-pass Engine),伊爾-86只好繼續(xù)使用與伊爾-62同系列的低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。燃料經(jīng)濟(jì)性較差。發(fā)動(dòng)機(jī)的限制使伊爾-86比同時(shí)期歐美的寬體客機(jī)(如DC-10)的航程短。
伊爾-86的電傳操縱系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)可使飛機(jī)自動(dòng)地爬升到所需高度,可控制爬升率,可自動(dòng)地降到所選定的高度。導(dǎo)航系統(tǒng)包括預(yù)編程的多普勒導(dǎo)航系統(tǒng),計(jì)算機(jī)可控制、指示飛機(jī)的位置。機(jī)載儀表著陸系統(tǒng)可完成IIIA級(jí)氣象條件下自動(dòng)著陸,飛機(jī)可以全自動(dòng)下降到30米高度。
伊爾86機(jī)長(zhǎng)59.54米,翼展48.06米,機(jī)高15.81米,全機(jī)鉚釘1,480,860個(gè)(占緊固件總數(shù)的82%) 。其中環(huán)槽鉚釘124,700個(gè),其它鉚釘1,356,160個(gè)。按機(jī)體結(jié)構(gòu)的分配為:機(jī)身751,250;機(jī)翼421,950個(gè);動(dòng)力艙和吊掛74,700個(gè);尾翼202,890個(gè)。按品種的分配為:普通鉚釘870,670個(gè);帶補(bǔ)償鉚釘455,700個(gè);無(wú)頭鉚釘7,000個(gè);單面鉚釘21,790個(gè);干涉環(huán)槽鉚釘71,360個(gè);輕壓配合環(huán)槽鉚釘47,360個(gè);三級(jí)滑配合環(huán)槽鉚釘5,980個(gè)。按鉚接方式:機(jī)鉚占64.4%;手鉚占35.6%。94%的鉚釘為鋁合金的,其余為鋼(X18H9T)的。
全機(jī)螺栓152,530個(gè),其中普通螺栓115,435個(gè),干涉螺栓34,305個(gè)。按機(jī)體結(jié)構(gòu)的分配為:機(jī)身42,740個(gè),機(jī)翼81,083個(gè),動(dòng)力艙和吊掛22,660個(gè),尾翼16,347個(gè)。按直徑的分配為 :4毫米2,032個(gè),5毫米27,265個(gè),6毫米55,031個(gè),8毫米29,066個(gè),10毫米6,433個(gè),12毫米 2,104個(gè),14毫米710個(gè),14毫米以上189個(gè)。按精度的分配為:二級(jí) (A2)33,000 個(gè)(占21,5%),三級(jí)(A3) 83, 537個(gè),四級(jí)和五級(jí)(A4,A5) 36,293個(gè)(占23.6%)。
由(前)蘇聯(lián)薩馬拉“勞動(dòng)”科研生產(chǎn)聯(lián)合公司(舊稱(chēng)庫(kù)茲涅佐夫設(shè)計(jì)局)研制的一系列發(fā)動(dòng)機(jī)以及彼爾姆發(fā)動(dòng)機(jī)制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體(舊稱(chēng)什維佐夫一索洛維也夫設(shè)計(jì)局研制的L一30系列發(fā)動(dòng)機(jī)是前蘇聯(lián)主要兩大民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)系列。其中推力為1275千牛的HK一86低函道比雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)于70年代中期,其性能技術(shù)水平屬前蘇聯(lián)第三代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),現(xiàn)為伊爾一86大型寬體客機(jī)的動(dòng)力裝置。
由兩級(jí)風(fēng)扇、三級(jí)增壓級(jí)(中壓壓氣機(jī))、六級(jí)高壓壓氣機(jī)、一級(jí)高壓渦輪、兩級(jí)低壓渦輪及短環(huán)形燃燒室六大部分組成的HK一86發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)上主要有以下特點(diǎn):
獨(dú)特的轉(zhuǎn)子支承
發(fā)動(dòng)機(jī)兩大主承力機(jī)匣,五大主軸承支承著高、低壓轉(zhuǎn)子。其中高壓渦輪轉(zhuǎn)子未采用通常的 懸臂式支承結(jié)構(gòu),而是將其后支點(diǎn)(軸間軸承)直接支承在低壓渦輪軸上,設(shè)計(jì)獨(dú)特。這雖然會(huì)增加設(shè)計(jì)、加工、裝配中的難度,但發(fā)動(dòng)機(jī)可減少一承力框架,簡(jiǎn) 化結(jié)構(gòu),減輕重量,有效地縮短發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度。在西方眾多航空發(fā)動(dòng)機(jī)之中僅CFM56等極少數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)采用了類(lèi)似結(jié)構(gòu)。不過(guò)在外界低溫(低于-25℃)條件下起動(dòng)HK-86前,須用輔助動(dòng)力裝置或借助地面加溫設(shè)備對(duì)該渦輪軸間軸承組件進(jìn)行預(yù)熱(加溫至-5℃),一定程度上給使用帶來(lái)不便并增加了航線維護(hù)工作量。
主動(dòng)間隙控制
渦 輪部件設(shè)計(jì)上采用了較先進(jìn)的主動(dòng)間隙控制技術(shù)。機(jī)匣為雙層結(jié)構(gòu),加溫或冷卻空氣通過(guò)內(nèi)外機(jī)匣間的氣流通道來(lái)加熱或冷卻內(nèi)機(jī)匣,控制其膨脹量來(lái)控制、保證渦輪葉尖間隙在不同工況下均處于最佳狀態(tài)。巡航時(shí),冷卻氣流來(lái)自外函道,其余工況下,加熱氣流來(lái)自于高壓壓氣機(jī)后。冷、熱空氣的轉(zhuǎn)換由機(jī)匣通道入口處的“膜合開(kāi)關(guān)”根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工作狀態(tài)來(lái)自動(dòng)控制完成。
多噴嘴燃燒室
燃燒室設(shè)計(jì)為短突擴(kuò)與短環(huán)形火焰筒相匹配,軸向尺寸短擴(kuò)壓器綜合了突擴(kuò)式和抽氣式的優(yōu)點(diǎn),將向飛機(jī)供 氣窗口巧妙地布置在擴(kuò)壓器外環(huán)壁面上(軸向加工有數(shù)排沿周向均布的小孔),引氣時(shí)可減少壁面附面層氣流分離,提高短突擴(kuò)的總壓恢復(fù)系數(shù)。裝有139 個(gè)高壓燃油噴嘴的火焰筒,頭部端面布置有兩組帶 隔熱屏 蔽的 環(huán)形供 油管,徑向上與各噴嘴相連。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)燃油通過(guò)分配器進(jìn)入供油管,由第一油路34個(gè)噴嘴 (裝在火焰筒頭部端面外圈) 向燃燒室噴油;其余工作狀態(tài)下由第二油路105 個(gè)噴嘴(內(nèi)圈70個(gè),外圈35個(gè)并與第一油路34個(gè)噴嘴相間安裝)向燃燒室噴油燃燒,有利于降低燃燒室不完全燃燒產(chǎn)物,保證出口均勻溫度場(chǎng)的建立。
較低的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音
為降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音,設(shè)計(jì)上 除兩級(jí)風(fēng)扇 葉 片與 相應(yīng)整流導(dǎo) 向葉片之間的軸向距離采用大間距外,發(fā) 動(dòng)機(jī)外 函 道機(jī) 匣 及增 壓級(jí)、高壓壓氣機(jī)、渦輪部件外機(jī)匣均選用蜂窩消音結(jié)構(gòu),內(nèi)外函道空、燃?xì)饣旌掀鹘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)亦 為具備消音功能,使飛機(jī)在起飛、爬高、著陸狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)噪音降至104一107EPN。
狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷
為便于使用和維護(hù)以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷并考慮到維護(hù)的可達(dá)性,HK一86發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為:可利用機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)水平;可利用滑油循環(huán)油路中設(shè)置的金屬信號(hào)控制裝置,結(jié)合取樣分析監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、齒輪等零件工作狀況;可利用聽(tīng)裝熱電偶監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)高、低壓轉(zhuǎn)子負(fù)荷最大的止推軸承工作中的可靠性;可利用傳感器監(jiān)控軸腔溫度變化;可通過(guò)機(jī)匣側(cè)面或底部預(yù)置的多個(gè)檢查孔,利用內(nèi)窺鏡對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部氣路零件表面進(jìn)行故障檢查;還設(shè)有放氣活門(mén)打開(kāi)、可調(diào)導(dǎo)向器關(guān)閉、反推門(mén)鎖打開(kāi)、進(jìn)氣導(dǎo)向器結(jié)冰、檢查滑油油 面、最小燃油壓力、最小滑油壓力、滑油中有金屬屑、振動(dòng)大、振動(dòng)危險(xiǎn)、軸承溫度危險(xiǎn)、排氣溫度危險(xiǎn)、停車(chē) 開(kāi)關(guān)關(guān)閉、過(guò)熱停車(chē)等信號(hào)提示,便于空地勤人員制定維修排故方案或采取應(yīng)急處置措施,保證飛行安全。
前蘇聯(lián)伊留申(Ilyushin)飛機(jī)設(shè)計(jì)局在1970年代研制的伊爾-86干線運(yùn)輸機(jī)。該機(jī)在設(shè)計(jì)上與A340、波音747等西方同類(lèi)機(jī)型基本相同,但為了適應(yīng)蘇聯(lián)和東歐地區(qū)航空運(yùn)輸?shù)臈l件,在發(fā)動(dòng)機(jī)短艙、起落架和機(jī)艙設(shè)置等方面有獨(dú)到之處,可進(jìn)行短距起落,還可使用未經(jīng)鋪設(shè)的跑道。只是由于當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)缺乏高性能的高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),設(shè)計(jì)時(shí)又被高層指令要趕在1980年的莫斯科夏季奧運(yùn)會(huì)前投入使用,導(dǎo)致伊爾-86的部分指標(biāo)不盡人意,如航程偏短(最大航程不到5000千米)、噪音較大等,限制了其使用范圍。

