波音777壞掉的發動機為什麼還在轉？

航小北的日常科普/文

最近兩年對於航空業來說，可謂坎坷不斷。前天，波音生產的777客機發生嚴重的事故。

當地時間2月20日下午，一架美國聯合航空波音777客機升空後不久，飛機右側的發動機外殼碎裂並且開始起火燃燒，飛機隨即返航，幸好沒有釀成重大事故，很快美聯航和日本就決定禁飛所有777（消息回顧：

↑發動機正在燃燒的波音777客機↑

事故中的一處細節

當然了，這次出事並不是波音公司的鍋，而是應該把重點放在這款PW4000發動機上。事故原因還在調查中，我們今天先來講講其中一個「不引人注意」的技術細節。不知道大家注意沒有，下圖就是當時乘客拍攝的事故發動機的視頻，視頻中除了可以看到面目全非的發動機和熊熊燃燒的火焰之外，一個引人注目的地方就是這台發動機中的轉子居然一直在轉動。

↑熊熊燃燒的發動機依然在轉動↑

而且不僅僅是這次的發動機事故，如2019年7月份的達美航空DL1425號航班事故，同樣是發動機發生了嚴重故障故障，而根據機上乘客拍攝的視頻，你同樣可以看到發動機中的轉子依然在轉動。

↑2019年達美航空事故中依然在轉動的發動機↑

難道飛行員膽子這麼大嗎？都已經發生這麼嚴重的事故了，怎麼還能讓發動機在那兒轉動？這是怕發動機壞的還不夠徹底？你還別說，這讓發動機「轉起來」還真就是故意的，甚至於不轉都不行，必須要轉。

發動機的風車狀態

當然，這裡說的讓發動機「轉起來」，不是給發動機推力、讓它繼續轉動，而是讓它進入一種叫做「風車狀態」的模式。

我們知道，當飛機在高速飛行的時候，相對飛機而言，氣流是高速從前往後流動的。而發動機最前面的大風扇就好像一架風車一樣，靜止的風扇在這股氣流的吹動下，發動機的轉子就會轉動起來，而這種狀態就叫做風車狀態。

↑風吹動下轉動的風車↑

而上面說到的發動機事故中，發動機就是進入了風車狀態，這個時候發動機已經完全失去了自主動力，是在空氣的驅動下才轉動起來的。

而之所以在發生事故之後，要讓發動機進入風車狀態，原因很簡單：因為只有轉子轉動起來、進入風車狀態，失去動力的發動機才能夠把阻力降到最低。

要知道，飛機的發動機一旦故障，產生的效應不僅僅是沒有推力了那麼簡單，更重要的是，不僅沒有推力了，直徑那麼大的發動機反而是很大的阻力。

像波音777這樣的只有兩台發動機的客機，一旦一台發動機失去動力，那麼一台發動機有推力、另一台發動機有阻力，就必然會讓飛機受到一個很大的力矩作用，這樣飛機就會變得很難操作，降低飛機安全迫降的可能性。

↑單發失效之後的波音777科技↑

所以，在發動機發生故障之後，一定要讓發動機進入風車狀態，因為風車狀態，轉子的轉速會遠遠低於正常的工作轉速，不會造成發動機進一步的損傷，而且可以儘可能地降低發動機產生的阻力，讓飛機可以正常着陸。

發動機的安全性設計

可千萬不要小看這個「風車狀態」，事實上它涉及到一個非常新的航空發動機設計技術，叫做「安全性」設計。簡單說，這種設計要求，當發動機遇到非常罕見的事故之後，一定不能阻礙飛機的正常飛行，所以這種設計不是說讓飛機或者發動機不壞，而是順着我們設計好的方式壞。

比如說著名的GE90發動機，這台發動機巨大的風扇後有兩處軸承來約束風扇的轉動，那麼請問，這兩處的支承結構是設計更不容易壞好呢？還是更容易壞好呢？

↑GE90發動機風扇後的兩處軸承↑

你一定會想：那還用說嘛，當然是越不容易壞越好，最好是造的特別結實，不管你怎麼折騰絕對不壞才最好。

但是安全性設計可不是這麼想的。

要知道，一旦發動機發生故障，一般最先出問題的就是軸承，而軸承一旦抱死，就意味着轉子無法再轉動，但這個時候發動機的轉動還有巨大的慣性，所以可能直接造成斷軸，這樣的話渦輪就會飛轉，很容引發更嚴重的事故。另外，軸承抱死之後，發動機就不能進入風車狀態了，同樣會給飛機的迫降造成嚴重的威脅。

所以安全性設計就要求，這兩個的支承結構一定要相對容易壞一些，這樣一旦發生事故，只要軸承抱死，那麼巨大的旋轉慣性會把整個風扇後面的支承結構給「擰斷」，這樣轉子反而能夠「自由」了，不會造成更嚴重的事故。

不要看就是這麼一個小小的細節，背後的考慮，實際上遠比你想像的複雜得多，也反直覺得多。