飛機發動機的葉片為什麼是鬆動的？技術上的失誤？但卻松的很科學

飛機發動機裡的葉片居然是鬆動的，但卻松的很科學，為什麼？

榫卯結構是我們引以為豪的文化瑰寶，不用一釘一卯就能讓建築物屹立千年不倒。儘管大飛機上的發動機不是我們的優勢專案，但我們的榫卯結構卻在其中舉足輕重。這是為什麼呢？

航天發動機比如我們常見的渦輪風扇發動機，常常被比喻為現代工業皇冠上的明珠，其輸出功率十分驚人，小小的一臺只有幾噸重，卻可以推動幾十上百噸重的客機，以接近音速來飛行，所以想都不用想其內部結構一定十分複雜而精密，每一個零件之間的連線也肯定都是嚴絲合縫、固定緊密。但有的人在登機經過飛機的發動機時，卻能意外聽到過從裡面傳出來的噠嗒噠的聲音，這聲音有點像是金屬碰撞的聲音。

這聲音從何而來？難道是發動機裡面的風扇葉片鬆動了嗎？沒錯就是它鬆動了，但是也別怕，他本來就是被設計成這樣的。作為發動機裡面的承力部件，這些風扇的葉片卻不是我們想象當中那樣牢牢地固定在發動機上面的，而是透過榫頭卡在風扇盤的榫槽裡面的，最妙的是臺卡的也不緊。榫頭和榫槽之間留有間隙，所以當風扇慢慢轉動起來時，在重力的作用下，每片葉片在接近十二點鐘位置時，都會向軸線方向划過去，等快要轉到六點鐘位置時，又朝與軸心相反的方向滑了出去。

於是風扇葉片就在這樣劃來劃去的過程當中，他們之間的凸臺就相互碰撞在了一起，發出這樣的聲音，或許這看起來還不如電腦機箱裡面的散熱風扇來得牢靠，居然可以把我們帶上雲霄，實在是太不可思議了。

那麼為什麼航空發動機裡面的風扇葉片要這樣鬆垮垮的裝在一起呢？

首先連線起風扇葉和風扇盤的榫卯結構叫做“縱樹型”榫卯，因為它看起來確實是很像一棵縱樹及冷杉樹的外觀，呈現出一個有齒的V型榫頭和榫槽之間有著明顯的空隙，可以方便榫頭在一定範圍內自由的滑動。當發動機開始工作之後，隨著轉速增加離心力也開始增加，於是就將每一片風扇葉片往外拉，也是使它們的榫頭在各自的榫槽裡面往外移動，而每一片葉片的榫頭往外移動的量都是不一致。

由於在一個盤面上每一片風扇葉片的對面都有另一片與之相對的葉片來平衡離心力。讓我們想象一下，假如左邊這片葉片A上面被一個小石子颳了一下，稍微損失了一點點的質量，而與它對稱的右邊的葉片B則相當完美。這個時候如果風扇快速旋轉起來，兩邊的離心力不會一致。完美葉片B受到的離心力顯然會比傷殘葉片A受到的離心力更大一些。於是這樣並不平衡的力就會把風扇盤面的重心拉離了它的中心，也就是拉離了旋轉軸的位置，這時振動就開始產生了。

而機械結構都怕震動，震著震著就把自己給震散架了。為了避免這種情況發生，工程師就設計出了這個神奇的縱樹型榫卯。A葉片“受傷”變輕了，於是再轉起來之後，就多在榫槽裡面往外滑動一些，而B則會自動少往外滑動一些，這樣的話，兩邊的離心力又再次回到了平衡點上，震動也因此而減小了。

風扇葉片裝得鬆鬆垮垮的是為了減少震動

所以航空發動機的風扇葉片之所以要裝得鬆鬆垮垮的，主要就是為了減少震動。這跟我們的直覺是不是有點衝突？我們覺得要夾得緊緊的，才不會左搖右晃，誰知道反而是放鬆一些才能真正實現又緊又穩，所以工程師的工作常常都是反直覺的，

你有在生活當中發現什麼反直覺但是卻更好用的設計嗎？