天籁反置式设计的发动机是什么工作原理?

好像没有停售天籁有用反置式发动机，福克斯倒是的。

反置式发动机和普通发动机的区别在于进排气布置位置和普通发动机相反。普通发动机是前排气后进气，反置式发动机则是前进气后排气，进气岐管布置在迎风面，加长了进气岐管长度。反置式发动机的优点是加大了进气岐管的冷却效果，还可以将触媒转换器安装在靠近排气头段的位置，提高净化废气能力；缺点是进气速度慢，压力不够，在发动机低转速范围内动力差，容易造成积碳。

反置式发动机是针对发动机横置的布置方式而言的，纵置发动机没有正反置之说，因为进排气歧管只是布置在发动机的左侧或者右侧，不同的布置方式并没有什么区别。而横置发动机就不同了。目前常规的横置发动机进气歧管和排气歧管被分别布置在发动机的两侧，其中排气歧管布置在前，进气歧管布置在后。而反置式发动机恰恰相反，它的进气歧管布置在前，排气歧管布置在后。这样的布置方式使得进气歧管和排气歧管都获得了很多好处：

对于进气歧管而言：迎风在前的进气歧管可得到强化的冷却效果，提高进入汽缸的空气含氧量，大幅提升燃烧效率，从而达到降低油耗的目的；另外进气歧管在前，所以燃油供给系也可以布置在发动机的前侧，这使得燃油供给系也可以得到良好的散热，同样也便于机构布置，这对于安装有涡轮增压器的发动机尤为明显。

对于排气歧管而言：排气歧管不必经过油底壳下方,机油不再会由于很热的排气歧管的影响而变得过热，同样的道理排气歧管也不会影响到发动机冷却水的散热；同时排气管不经发动机下方，所以发动机可放到更低的位置，从而降低整车的重心；另外不必绕过发动机到达排气门，排气管的长度也可以做得更短了。

不过反过来想，如果反置式发动机布置方式如果我那么多优点为什么绝大多数发动机还采用常规的进排气歧管的布置方式呢？这是因为反置式发动机在带来诸多优点的同时也有着一些致命的缺陷，最重要的缺陷在于被布置在后方的高温的排气歧管离驾乘仓很近，高温很容易透过驾乘仓前面的防火墙，进入驾乘仓；另外，高温被挤在狭小的发动机后侧，散热不良，在发动机后面的很多部件深受其害，包括制动总泵，助力转向机等等。不过这些缺点并不是无法控制，通过材料的改良以及发动机舱内的通风风道布置可以有效地控制高温排气歧管对驾乘仓的影响。

制造航空发动机的门槛很高。如今，全球只有美国、英国、法国，拥有独立自主研发民用航空发动机的技术。如果加上军机技术，也只有五家，分别是美国、英国、法国、俄罗斯和中国。

除了技术门槛之外，制造航空发动机面临的风险和资金需求都很大，商业周期和研发周期也很长。比如，研发一型商用发动机，大概需要15到20亿美元，航空发动机生产商，比如GE航空（GE Aviation），甚至需要提前十几年为下一代的发动机做准备。

李翔知识内参采访了一位航空从业者。他为我们介绍了几个问题：作为现代工业“皇冠上的明珠”，怎样保证航空发动机的安全性？发动机是如何研发设计的？以及发动机市场的商业模式和寡头竞争格局。下面就给你介绍一下。

如今，飞机起飞的频率非常高，大约每7秒钟就有一架飞机起落。在这样的频率下，人们平时也很少听到有特别重大的飞机事故。不过，航空发动机在应用的早期，其实经历过一个不靠谱的时期。

在1970年代之前，由于当时的技术水平不完善，飞机发动机出现故障的频率很高。到了七八十年代，坐民航客机的人越来越多，市场要求要把安全性做好。对于军用飞机来说，发动机一旦出现故障就要停飞，有时甚至无法进行作战任务，这样也会产生大量的维修成本。于是，美军投资做了一个发动机提升计划，增加了发动机的可靠性。这个成果最后也应用到了民航发动机上，可以说，是技术的提升带动了产品可靠性的提升。

对于航空发动机来说，安全性是它的重中之重，发动机设计人员是怎样保证安全性的呢？受访的航空从业者介绍了三个方法。

第一，找底线。设计人员会从安全性能出发，把发动机里面各种不同的零件，划分成不同的等级。不同等级的零件，在材料、技术等方面都会有相应的要求，保证它们的安全性。比如，民航客机的发动机零件会被分为A类件、B类件和C类件。其中，A类件绝对不允许有任何破坏性的故障，不允许有问题、有损伤。发动机中最重要的涡轮盘和轴类就属于A类件，一旦涡轮盘碎了或者涡轮轴断了，就会发生灾难性的后果，机毁人亡。

怎么保证一个零件绝对不会出现问题呢？这就需要在设计涡轮盘的时候，设计出足够多的“安全冗余”。比如，一个涡轮盘的规定使用寿命是100小时，这意味着它在100小时之内绝对是安全的。超过100小时之后，它可能也是安全的，但是不能再继续使用了，需要换新的。

不过，这样做的成本很高。为了解决成本问题，还有一种配合的理论，叫做“损伤容限理论”，这个理论经过大量试验验证，与发动机的检测手段配合使用。比如，一个发动机涡轮盘的使用时间到了100小时，人们通过检测发现，涡轮盘一点儿问题都没有，可以继续飞。这时候，就需要用“损伤容限理论”分析，在这种状况下涡轮盘多长时间会出现裂纹，一旦有裂纹后，在保证不坏的情况下还能用多长时间。假如计算结果是还能延寿20小时，就再飞20个小时，每次飞完都需要检测。这种做法能够提高关键零部件的安全性和经济性。

第二，用套路。现在的航空发动机，从研发、设计到生产，都已经非常流程化、标准化。每一个环节该做什么，都有相应的、固定的标准，人为改动的因素很少。按照标准流程做完的产品，质量波动很小，能够满足现在大批量生产的要求。航空发动机研发生产的流程和标准，是由行业的资深专家制定的，流程的进一步简化和优化也由他们决定。以标准化为例。假如发动机需要一个零件的厚度是1厘米，会制定一系列的技术标准，确定合理的尺寸公差，保证产品质量的稳定性。如果公差是0.05毫米，那么这个零件的尺寸范围就是1.005厘米-0.995厘米。当零件厚度处在这个范围内，对发动机性能的影响就不大。

第三，强管控。每次飞机起飞前会有一次安全检查，降落之后也有一次安全检查。等飞机飞了一定的小时数之后，还会到机库里进行检查。对于航空发动机来说，还有一个大修的时间，民航客机发动机的大修时间是3000-6000小时，通过这样不断地大修、换零件，发动机才能用到1万多小时的寿命。

美国近年来还提倡一种叫做“视情维修”（Condition based Maintenance）的维修方法。这种方法可以降低故障率，节约维修成本，缩小维修范围，减少维修工作量，提高设备的可用率，把维修工作从被动变为主动，将事后补救变为事前预防。“视情维修”立足于故障机理的分析，当维修对象出现了“潜在故障”时，就进行调整、维修或更换。“潜在故障”指的是还没有发生的故障，但有迹象表明故障即将发生，从而避免“功能故障”（指机械故障，如离合器打滑、变速器跳档、发电机不发电等）的发生。这种方法也会对设计环节产生要求，它需要设计人员了解整个发动机所有部件的功能、底线和使用时间。

以上就是把一件不靠谱的事情变得靠谱的三个方法：找底线、用套路和强管控。设计人员就是这样保证发动机的安全性的……

民航客机通常有两台发动机装在飞机上（也有装四台发动机的波音747），还要有一台备用发动机在仓库中。发动机的价格也很高，一台民航客机发动机的平均价格在1300万美元左右。民航客机发动机需要不断维护、大修和更换零件，才能达到1万多小时的寿命。这对发动机制造商来说，意味着丰厚的利润。以GE航空为例，尽管通用电气很多部门都出现了问题，但它的航空业务表现良好。根据《巴伦》周刊的报道，2017年，GE航空贡献了通用电气工业业务创造的147亿美元税前利润中的45%。

除了出售发动机之外，发动机制造商们，还会提供维修和数据监测服务。比如说会打折出售，某型发动机卖3000万，可能八折甚至七折就卖了，为的是赚取后续的维修费用和服务费用。发动机后续的零件更换，必须使用生产方提供的零件，所有维修服务的价格也由生产方制定。根据《航空周刊》（Aviation Week）的数据，商用航空发动机售后服务市场（MRO，Maintenance、Repair & Operations）在2018年达到了历史最高值259亿美元。

发动机制造商出售发动机的同时，也要求购买者必须把相关数据传回给出售者。发动机飞上天之后，会有一个特定的传感器，收集发动机各大主要部件的运转情况以及整体工作情况，然后无线上传到卫星或者临近的地面站。一旦数据表明发动机有异常，制造商的技术支援部就会得到警报并立刻通知飞行中的航班机组，告诉他们应采取哪些应对措施。英国的罗尔斯·罗伊斯集团，在出售发动机的同时，也会出售这种数据监测服务，数据传输的间隔越短，服务价格就越高。

收集这些数据，对于发动机制造公司来说，有两个好处：一是可以利用这些数据，监控飞机发动机的健康状况。一旦出现问题，就会及时给飞行员提供解决方案。第二，这也相当于是数据采集，对之后的研发有很大的价值。《麻省理工斯隆管理评论》（MIT Sloan Management Review）的一篇文章中介绍了一个例子：几年前，GE航空注意到，一些喷气式发动机需要频繁维护，通过大量数据的采集和分析后，这家公司发现，中东地区的炎热和恶劣环境，会堵塞发动机，导致发动机升温，降低了效率，导致需要更多的维护。如果能够更加频繁的清洗发动机，它就会更加健康，使用寿命也更长。如果没有巨大的数据集，就做不出这样的分析。

另外一个新的商业模式，就是发动机租赁。在购买飞机的时候，可以不买发动机，直接租几个按小时收费的发动机，如果出现问题可以直接更换。这样可以省去维修和库存的成本。不过，这个市场还很小，大多数航空公司依然会购买备用发动机，放在仓库里折旧，没有做到共享。