|
本帖最后由 晨枫 于 2023-3-13 11:11 编辑
) q: y. t! ~* @1 _
0 } d! A7 R0 D) _$ n2 D5 v+ N+ L/ i |. [# y
; w6 J" X6 U. l$ m7 Y! K
在C919之前,ARJ21是中国商飞唯一量产的客机。不算早夭的运-10,这也是中国第一架量产的喷气客机,如果不把新舟那样涡桨客机算上的话。涡桨在技术上也可以牵强附会地算入喷气发动机,因为基本发动机是与涡扇和涡喷相同的涡轮发动机,只是最后靠转化为螺旋桨的机械能产生推进力,而不是涡扇、涡喷那样直接用喷气流产生推进力。涡桨自己也有少量的喷气,但不产生多少推进力。
5 h$ a( f, D2 P4 g0 V" b
1 x3 v( z6 [; T! x
3 }7 g/ t$ Q4 Z0 S5 B; V' M% C8 w
( E7 I, m3 t# ]' sARJ21采用在支线客机里较为宽大的3+2座位形式,而不是以前更加流行的2+2。3+2每排乘坐的旅客更多,经济性更好。机舱宽大、高畅,不仅舒适感好,头顶行李箱也较大,没有2+2的行李箱空间局促、标准携带行李也常常放不下的尴尬。3+2较大的机体直径还有一个常被忽略的好处:机窗位置抬高,接近肩线,看外面不需要俯身探头。小直径机舱的座位相对于机体最宽处较高,有时连头顶行李箱都取消了,机窗尺寸较小才有利于气密,接近舱壁垂直位置看出去变形小,所以机窗位置通常较低,往外看很不舒服。旅客主观感受也是很重要的。
; d; c& d+ Q5 l, G# ]7 k
5 W/ M& e7 u, J) L9 \5 r. nARJ21采用下单翼,这是客机的典型布局,缩短起落架,理论上有可能用自带舷梯直接上下飞机。机体骑坐在中央翼盒上,受力良好,喷气客机用上单翼的非常少了。
3 l% `2 R% K1 Y: W1 E
5 s9 d' o1 F- J. I. q* {' I发动机尾吊后,机翼形状干净,气动效率高,但机尾发动机短舱与后机体的相互气动干扰形成阻力。这事情没办法,跑得了和尚跑不了庙,尾吊还是翼吊,发动机短舱阻力只是换一个地方。机舱前部噪声很小,但机尾座位的噪声很大,对旅客舒适度影响很大。另一个问题是:尾吊发动机不便于维修,在改进中换发也比较麻烦。
8 J8 T) z4 {! l/ c6 }4 n
2 _7 }2 w2 C- Z8 N {& f发动机尾吊还使得平尾必须高置。T形尾翼的结构重量较大,在大迎角飞行中容易进入深度失速,F-104战斗机就是因为这个问题摔了好多。但客机极少有大迎角飞行的要求,这不算多大的问题。& l* [) `+ B+ m) I% J( p
0 A) E3 I; |( W, ?1 i; H& [利弊相较,支线客机采用发动机尾吊的很多,如巴西的ERJ系列和加拿大的CRJ系列。公务机里,尾吊发动机更是主流。8 U0 j* d, ^' y. r' T
* N/ z: v* m/ ?. a+ @5 `
5 X8 x( H: Q- d# v
0 r- `# }5 ~$ Z3 a1 B, A) ~
# `: s. m/ k0 Q
巴西的ERJ-145(上)和加拿大的CRJ-700(下)都是发动机尾吊的6 U6 N5 h( K5 }( y, E
5 ^$ x1 }- c% e$ m
, Y: ]/ t. C! X' ?% P
2 e% M' g1 v2 ^6 C# W1 s4 ~/ a
) S# w" R6 B! x% `# d; n发动机尾吊更是公务机的主流,这是环球快车6000(上)和利尔喷气60(下),都在加拿大的庞巴迪旗下
- Y; G [1 D# ^0 J& a9 K% l1 k: G8 ?* S
在小型支线客机里,发动机推力较小,噪声较低,飞行时间也短,忍一忍就过去了。公务机的主要客舱在前舱,后舱用于卫生间、行李间、厨房等,是在需要,隔音加料就是了,反正成本和重量不是问题,所以问题也不大。但ARJ在支线客机里算大的,为了高原使用,也为未来加长预留空间,发动机特意加料,“推力过剩”,后舱噪声的问题就有点大。
1 Y0 U/ I( i5 M4 {- f
4 s) [# I. \+ f4 @$ iARJ21现在依然在早期成长阶段,要给时间,给机会。但从长远来说,可能需要转为翼吊发动机。巴西和加拿大也是这样做的。1 o( `! K: v% ]% S
: h+ X% H4 U" Z& T
! K Y5 d! T) |6 Y ^, h+ h巴西E-190已经转为翼吊发动机了,现在发展到第二代的E29 h- S6 }" [/ |3 r* r5 h- f
( O& e; _: g/ K6 Y- M
# [2 }7 ?; V9 v% l `不过还是用阻力小、结构重量轻但潜力受到限制的2+2
8 l+ ?5 N5 j. \, g/ n4 S. H" d. ], o I, C/ ?/ ^/ g
' `% ^% p1 n i加拿大A220(原先称为CS100,现在名为空客,实际上还是在加拿大制造)也是一样
, x; b% T8 Q: p$ d6 p. A! l( u, J& X
' n' J! n! K* f* M: c) {4 u6 w
% O' G5 d; Y" H不过机舱改为3+2,使得老对手巴西航空压力山大
( A. Q$ w J. m3 ^. U* B# y' T$ a, u
ARJ21的底子不错,有很大的发展潜力,改为翼吊发动机是必由之路。
8 e* g- N! d$ ?1 F o7 I" H
- p, P3 U8 {) V; X) o& J7 C. E尾吊改翼吊,中国绝对有这个技术能力。不断听到的质疑是:这是不是等于全新设计了?) X- y$ o+ M9 C5 g, R& d* [( x
9 Y$ L/ r+ w+ K* Z
又是,又不是,取决于这个“全新”意味着什么。
) W" \- ~, s& r3 \; z
6 T- s+ R& |5 [ `尾吊改翼吊,气动上确实是大改,但气动并不是飞机设计最大的一头,尽管是最抓眼球的一头。反过来说,如果气动是主要问题,世界上能造飞机的国家就该多得多了,因为大的气动布局问题在理论上和实践上都有大量丰富经验,门槛实际上也没有那么高,尤其是不追求极限性能的话。民航客机追求极限性能,但不是在飞行性能上,而是省油、可靠、舒适这些方面,气动方面的要求并没有那么高。这当然不是说气动方面没要求,只是相对于结构和发动机而言。" q5 e( z+ Z. [# `1 r. d1 G8 a5 D
0 F' G. s* h0 L& DARJ21-2(姑且用这个名字吧)在机体尺寸方面不用改,这意味着机体设计、制造和认证的过程可以大大简化、加速,降低改型成本。机体其实是最大的一头。尾翼改为常规的低置,这个比较简单,还简化垂尾的结构,减轻垂尾的重量。机翼需要重新设计,但这可能是本来就要做的:根据C919的设计经验,采用更加先进的超临界翼技术,设计更先进的复材机翼,在这过程中,一并考虑翼吊发动机的吊舱结构。机翼设计说简单不简单,说高难也未必。各国客机在改型时,最常做的事情就是重新设计机翼,这是“投入小收效高”的事情,因为机翼制造的改变比机体简单,只要与机体对接的部份重新设计,其他的与机体无关。先进机翼是减轻重量、降低阻力的最简单易行的途径。
5 ]5 h7 x+ f* T
* m0 V5 v6 h6 c起落架需要加高。前起好办,主起稍微费点事,可能一并把锚定点向外移动一点,增加着陆和地面滑行时的横向稳定性。+ d2 D6 e/ P4 X3 [# g9 w
) o- _, K6 U$ z* l" F; L
" b. @' U' t& u, I/ t5 D! I$ w! |
9 I$ N$ H( {! n$ @4 w发动机与其说是翼吊,不如说是紧贴机翼安装。这对翼下净空要求提高,但也没有那么离谱。尾吊可以使得起落架缩短,但是有限度的。主起长度还受到起飞时的离去角限制,主起太短的话,一拉起,机尾就触地了。机体、机翼下表面的净空要求还受到地效限制,过于接近地面的话,地效突然增加,增加着陆困难。尾吊改翼吊时,起落架长度要增加,但代价完全可控。+ p9 A! e& _8 e( r% E
' x3 |# f1 E" }) }2 K翼根整流罩可能需要加大,以适应较大的起落架轮胎。但翼根整流罩加大是现在的共同趋势,可能更多地由跨音速面积律决定,而不是起落架。好在翼根整流罩是在机体筒体之外的,非结构承力件,还真就是整流罩,修改形状和大小相对好办。4 R8 h% X0 T3 y- E0 w E
0 S& R4 q# w& D! n, k% B至于简易机场跑道杂物进入,支线客机不是军用运输机,没有简易跑道起落要求。不能用舷梯直接上下也不是大问题,绝大部分运作ARJ21一级飞机的民用机场都有登机梯。自带舷梯其实用起来不方便,很窄,而且走上去晃晃悠悠的,不双手拉住站不稳。没办法,舷梯挂在本来就很轻的机体上,为了不损坏外表面,下端实际上不接地,加上起落架的弹性,刚度和稳定性不可能有多好。
# S. V% l" R% z: u5 ^% A# r0 e* K$ g; k
: a7 m: c: k* Q. V I' S4 U& W
但发动机翼吊的好处就大了。发动机的重量对机翼减载,使得机翼翼根的强度要求降低。这有点反常识,但考虑到翼根主要受力是升力产生的向上弯折力矩,发动机重量正好平衡掉一部分,就不难理解了。这和飞翼的结构气动效率最高是一样的道理,只是没有飞翼那么极端。# v3 k9 H3 ^4 r9 b: e) x; x/ }" V
( X' A1 L# r& F& I) E1 n" \8 B发动机进气条件干净使得推进效率提高。尾吊发动机受到机体附面层堆积的影响,机体越长,堆积层越厚,需要尾发的短翼翼展越长,以避开附面层,实际上阻力不小。现在翼吊都“缩脖子”,吊架不仅短,而且基本上没有前向暴露面积,这方面的阻力反而小。& Z: F- [; e) u
* C) }' H4 G1 ]* P& h! R0 X6 E重心是个问题,翼吊后重心前移。这就是筒形机体的好处了,一段一段分段制造,前后调整一下长度,不难做到。客机加长、缩短就是这样做的。
& F) O# ~/ R8 Z3 ^$ o) B
: c2 f; i5 Y3 F! q" Z8 V" X飞控需要修改,但飞控律不用修改,参数修改就可以。这是调试问题,不是太大的问题。没干过自控的人谈虎色变,以为这是天大个事;干过了就心里有底了。3 v( e& o7 U4 a/ _( R
" y/ O* i, X9 ]+ ~油路要改变,但实际上简单了。油箱还是在机翼,尾发需要很长的油路,翼下反而就近了。
/ W$ }& a& _4 ~. K) M4 E6 f8 E [
维修和换发容易多了。波音737可以长寿60年,最大原因就是早早采用了翼吊布局,同时代的道格拉斯DC-9(后来改型为麦道-80/90系列)、法国“快帆”都先后淡出了。空客推出对标的A320时,直奔翼吊了。3 d# q( U; z% F: H( w! R
/ w- C- Z5 q! x4 W, j这肯定是新机型,但是在老机型基础上实际上有限的修改就可以获得的新机型,并非想象中的重起炉灶。在设计和制造上,改动介于CRJ到A220和波音经典型到NG/MAX之间。不急,但要考虑起来。: f) A0 D. y2 |3 t6 @
. t* T! N* r* E" x8 B) i
这牵涉到一个问题:中国还需要对ARJ21这样的支线客机多下功夫吗?1 \+ m% M$ @- `# B' T
: {# }" `' O" u6 k$ C1 T+ B, h高铁深刻地改变了中国人的出行习惯,高铁网络还在继续延伸、密集,中国高铁碾压世界的现状在可预见的将来不会改变。但高铁与民航是互补的。在整个东部,人口密集,地形平坦,高铁具有极大优势,尤其是5小时旅行圈内。但中国还有中西部,人口没有那么密集,高铁不可能像东部那样密集和便利,这就是支线航空的空间了。
' B3 o. g# y% Y# V: X% ^$ C
* |& R3 ^3 D5 n0 J- A% }即使在东部地区,昼夜航线的流量也不均匀。日间出行方便,流量大,大飞机合适;深夜流量就小,可能小飞机才合适。国内点到点的深夜出行需求可能不大,但考虑到接驳航班出发较早,“飞夜班”还是有需求的。早出晚归也是一些人的刚需,这些人数量不大,小飞机正好。5 x- r+ d. B. [5 F2 Q
* O9 D0 _- R$ d9 ^$ a; w
另一个就是接驳航线(feeder routes)。远程出行还是需要民航,但除了少数在设计和建造时已经有所考虑的枢纽,高铁转飞机还是个麻烦事。如果高铁不是直达,中间还要转车,麻烦就更大了。在这种情况下,支线航线向枢纽汇集,“喂饱”干线航线,是很现实的需求。现在这个需求或许还没有那么大,但到了鹤壁人要去美国、枝城人要去阿根廷、蚌埠人要去日本的时候,这个问题就突出了,在同一个机场转机毕竟方便多了。
; H, ]# e2 |- l* x! L* C0 x5 s, G# C! d
中国更有广袤的大西北,人烟稀少,交通距离远。用C919开辟航线有流量不足的问题,高铁更有流量不足的问题,公路和普铁则时间太长,需要支线客机承担大量运输任务。 h+ a5 u3 O1 [; w7 f
9 n" ~; r* j! ]- q4 f
支线客机在中国还是有很大需求的。在一带一路国家里,支线客机也有很大需求,但那是第二步的考虑了。那里使用、保养条件可能较差,需要飞机更加皮实,售后支援更加及时、到位,等水到渠成吧。
: @3 b& o) u( D! Y! X1 I# v6 y: p4 W- |4 p! x/ E1 c
很多人对ARJ21不看好,不光是有了C919后的喜新厌旧,还有ARJ21的军用潜力较低的缘故。必须说,不管是ARJ21还是C919,军用潜力都不是首要考虑,那只是条件合适就顺手的事,不会为了军用要求而削足适履。
. a# ` q$ t% w" G! \) K" s+ @/ m; {' g
但即使在现状态,ARJ21是有可观的军用潜力的。客机军用有加油机、预警机、巡逻机等。作为加油机,ARJ21确实小了些,但预警机的大趋势是小型化。这不仅是雷达和机载数据处理设备小型化的结果,也是战场节点分散化的需要,尤其是以对地面和低空目标为主的战场监视飞机。美国曾有计划用湾流550公务机或者环球快车6000为基础,研发E-8C“联合星”的下一代,计划因为各种原因而搁置了,但证明了用支线客机/公务机为平台是可行的。- p6 C! `) K- A
) o( Z j8 N Z' N E9 I$ a
8 @# J+ W) r" B. t9 l5 W. Q美国曾经计划用环球快车6000为基础的战场监视平台替换E-8C“联合星”
5 P2 ]4 z1 n% w( T2 F/ b; y: r# Z1 p6 F; E- `
: I) {4 g) C1 G5 m# p/ m; r2 Q# F
S W# J6 y$ n6 t
) p) q3 ?9 c, C1 ~" F6 t
以“湾流”公务机为基础的“特种任务飞机”更是早就投入使用
( e2 v) ?4 v9 q4 r" t. B- W6 c* g; K- ?/ a5 U5 Y
/ E, Y/ @1 @9 d) G) N! ^巴西ERJ也用于海上巡逻机
8 a: t5 n5 x& z; U9 j* s5 }) N9 v6 G n7 l* ] h; K1 }" a
至于电子侦察、干扰、训练、VIP运输等用处,那就更多了。
" G' {$ i5 I; o- [
6 n9 X% z/ s- ?% A5 n, L# v, ~0 s& @: D作为军用,ARJ21需要增加航程和留空时间。老规矩:改军用后,地板下行李舱空间利用起来,大大增加油箱容量,“推力过剩”现在一点不过剩了,正好用于增加起飞重量。! V" N# v0 g0 [6 {9 b# D4 T- ^ A
9 q* y, @1 r8 V/ K5 I2 F4 @% g1 N, x7 v! x$ Z. @8 R3 X; n; F
7 o1 ]. `1 Y$ I0 u. U I0 s当然,ARJ21改军用的话,需要解决进口系统不便军用的问题。C919也有这问题。这问题在得到解决,并不完全是因为军用问题,更多的是为美欧禁运未雨绸缪,但这里就不扯远了。
4 _4 s6 g4 R8 _: C" r0 {! S
, g5 c* P& U( b# \- x7 l0 MARJ21又名“翔凤”,凤凰一旦展翅,就要一飞冲天。ARJ21不仅能改翼吊发动机,还有很大的发展前程。 |
评分
-
查看全部评分
|