|
本帖最后由 晨枫 于 2023-3-13 11:11 编辑
* |. u A# S! P5 T5 P2 u2 Y2 U' u$ q4 v
1 H* i0 X. X: R
5 M, {& @& D p$ D7 T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。$ o6 W8 o, p, P; c' P+ O
4 k) t4 }; ] M9 v7 Z
) ^9 Q y. E1 `% W- Q" l
1 _' O, ~- c3 E2 ?+ [2 P' EARJ21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。6 m9 c4 t& }) H2 O+ c9 I2 U' O: c# Y
/ w) G- b; p p6 n2 X( uARJ21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。
$ e( V! c2 b& ]5 D" E% e; Z) k1 y
7 V3 U7 R, F1 o4 Q* E- L" W8 _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。 m8 d5 a; R2 G- y5 X. e& r
' `& o7 ^! D' y2 P" Q' X. \
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。/ b @/ Q' u2 X9 {2 E5 K( s
1 }6 T( }: G3 B8 Q" a* j
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。
# _" g n" U: L" B& a8 z) b
" l7 J4 g4 `8 z' ~/ U/ y7 B% u' E
- V. Z1 s. T" x! E, x( H& z- l, u& N% P" d7 ^7 d1 R$ o! s
巴西的ERJ-145(上)和加拿大的CRJ-700(下)都是发动机尾吊的
0 C$ I; ?' u0 \, q( c4 C# P$ e- h$ K7 J7 b. q' J
, I) r( S. V2 Q4 h. ^- k8 T& f6 V* \1 K9 _1 ^; C" U, K
) t* p/ X3 o1 g7 c- |' G0 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
+ D1 F* N Z( R- y4 Y1 D, e3 l
1 h9 k1 w8 e8 L1 _2 B% f# X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。
6 q/ R5 T3 O$ n! M+ B/ f) e7 Q: C' g7 r4 `' C( y
ARJ21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。
, G# X7 f6 x# l0 ^+ u% e/ m2 g3 B* \* w' |- T! f3 j
* k; Z, @) d; J巴西E-190已经转为翼吊发动机了,现在发展到第二代的E2
( _' G& q% U6 z. F- J' m, |" D/ z( ?" p& I
0 T3 y7 ~& f8 h* P
不过还是用阻力小、结构重量轻但潜力受到限制的2+2
% y" N P5 H6 v5 I7 u0 ?6 A/ D- e. ~8 f' C" I; a' y% n
2 J5 l; Q- i. a/ W+ v9 t2 v) A
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1 g+ m9 Y# x% K# G7 u/ @& d0 _
8 S5 L" ^; _+ R- R
. m& t4 q- u$ C: g( A) b不过机舱改为3+2,使得老对手巴西航空压力山大
. z7 S. E H' ]: _% {# O7 {8 B$ x1 f
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。
; F" `; F; P9 W% u+ L. R% u# z! z: X/ R% Z% a
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?
( t7 n+ A4 [( h Z- h7 f4 S$ Z' F5 Q8 i$ ^: e$ k, w. J& x# T
又是,又不是,取决于这个“全新”意味着什么。" h+ J/ x7 a: f& n
2 R8 V! O2 r0 v5 x* Q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。
# { P0 C1 V& o* |# i. X2 ?
! r, [# d' X3 k. T4 Y! t5 z# b. C" UARJ21-2(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。
_+ _6 e) a9 G" B/ y" |8 a. P. h, r3 A r# u, \; x
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。4 y: @' r; j( }( c
/ g: \2 G0 O4 I; m. u9 C4 m% d8 l. x: s* z3 z" V
3 U: W- F; F' F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。2 t6 }! k. E4 o" Q
" u$ u2 Z& U% R! W0 {5 z5 P0 ?- S& n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。, I$ r4 m. H$ s/ z( C- y
! P: x9 R; _( l
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。' J( r* _: ^" J; W2 z- [0 S
2 |7 W7 Z$ k9 ?0 C2 i
# W; w ?. k" t% ]4 p
) }4 X5 w9 q- L1 O
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。; F- F3 K' U8 W# R4 m
' v# [( m4 p- H, a) v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。6 C' F0 n; ?. k' d5 t) O. V4 t
0 `4 j+ I- o8 @& c# d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。/ b' H) x! h* R& K1 \
; y! U- T i# q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。
% M/ I4 e4 G5 \1 l# p/ c! r+ j1 x6 }! ]4 [: d) I8 }( M
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。
0 B: Q h/ t" u: t, x' |8 F; U! y& d2 I N0 R/ Q7 F
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。6 [) d) E& l [ M& o- y8 K
]+ w% H+ J( _- o* L5 |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。
# `( g J5 ?/ a* J! p# Z( x/ O/ m& f
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?
: F/ a+ {; u( @( j& W7 x; w' r
( |! H1 Y+ q; A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。, Y ]9 N2 ^7 y h0 n) O" L
1 `/ v9 W4 A9 o
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。
( D! g; [/ P% g' P( P, p D) B8 Z# u/ p7 c) i
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。
b8 _4 _0 G7 N) g" }" E- S
9 v( Q& _- l! n6 d) v, ]+ a& R. H4 w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# d; d/ x! k
# m' M' H8 |0 r9 a) c! ]' f2 T
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。. K3 y7 e4 }& E6 Z5 b2 t
7 N/ E( s W. @+ j6 T9 @- p$ ^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。* m- i5 U" r% f1 b
- l- R9 c, u! t; i
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。
9 s/ t v' N! j4 o* P$ L h! [) h4 U7 b4 H5 b6 F
5 r6 P! ]) c k4 J/ m
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”
6 b8 | }& }, n* L+ N3 V
; z8 y3 V+ r6 B7 e
% |+ P$ N! O3 {& N+ j
/ @# M- c9 W* G4 ]
; c- P; h; r4 H: Q8 G9 ^4 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
* O2 R; C& T6 E# o0 w
8 z, B& o1 W" h- j: y! F+ S6 r+ I* G, W& P
巴西ERJ也用于海上巡逻机
' k7 L5 a* x' v; ~* `4 P. ]% {* {% H, s5 ]# @4 I! |" i; L5 V
至于电子侦察、干扰、训练、VIP运输等用处,那就更多了。( t/ G5 O3 n+ f* Q' u
* [! G$ K. N% T/ ]+ n8 A& ~' k) s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。
% G5 F, \9 `% J S
D" J9 [$ k2 h. S4 K6 y" Z- y: \8 {8 V5 O
5 F. \* G- V/ R* m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。/ X' k- I1 U1 X9 J) r
: H; W" ]7 [4 SARJ21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
|