设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 5482|回复: 10
打印 上一主题 下一主题

[工程技术] ARJ21能改翼吊发动机吗

[复制链接]

该用户从未签到

跳转到指定楼层
楼主
 楼主| 发表于 2023-3-14 00:07:12 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2023-3-13 11:11 编辑 - X6 x) V2 a5 }# s" ~
* c. G( H" z3 D" ^' ?

* N, h5 C: ~  s" x
% Z) B) F# q2 T' `* a$ r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。
( _6 }' t; J/ h  T: J2 j- a! X- [$ C# r" o- d

8 Z' B- H) C8 |* b! Q: d* Z
9 `1 t& Y  M; d% 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。. ?* N9 ]" Q, ~6 R, f0 C4 [5 o1 R

8 A- n( Y! r7 J' C0 j( s" M" LARJ21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。
. D: J/ Y  i0 l7 b* @, M: A0 O: \4 k8 V. ?; `1 O" o
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。7 }7 [2 u$ H( Z  \8 Z

/ b0 g7 E# ~- H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。
8 z  U3 v1 V) J& l
* \' Q0 }, y" D( Q5 U) _7 t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。; T$ q, m9 X2 _  m" j
: a- A: c. t) s+ n8 \7 M6 y0 o) J
: z1 X, b! r8 H$ P, F

/ J, a9 s+ i( U. |/ k1 K' Q* `/ D2 F5 ~* F- r2 U: M- k4 ^+ p
巴西的ERJ-145(上)和加拿大的CRJ-700(下)都是发动机尾吊的
6 t  Z% K- r; D+ z1 ^
7 H/ @/ v. u( W* K& A% O& k
+ ]" i* X, p- r4 U! O: `
; F' B2 z& u8 m% e0 v
. q0 V3 [. [6 W7 ~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5 j8 {2 a- {- U3 E2 Y2 Y
& ^# h" N$ |  q6 i
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。  U6 ~! f; H+ t6 Z1 E
$ s& z" }. d9 V3 j: E; N
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。: B$ I# [% @6 ?3 m) O& z; D2 |& o
+ j0 I2 l7 x* j3 A
& Z+ |2 B  P& o! E5 X! D; g
巴西E-190已经转为翼吊发动机了,现在发展到第二代的E2& H; v! B3 w0 t# ?
/ l* d# _* {9 M' m4 C& {/ F
9 N6 p) q- I1 U' l- m4 `
不过还是用阻力小、结构重量轻但潜力受到限制的2+2
) t7 w. t8 Z* M/ p" E0 e! x& j0 W8 Q$ j
( w5 u; Y9 W! P3 ]+ d
9 {1 S" t% n4 P0 h7 F; n  \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
8 m  ?/ d7 x4 H0 M; g) E. D  ?: A" I, X& [: W
1 g+ M& X5 P' E; U$ R
不过机舱改为3+2,使得老对手巴西航空压力山大
1 j7 Y6 H$ q! \' q4 ?% j! y" [" j2 Q8 E" J" |$ n% H$ F% H4 X
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。2 @# F' \  k( G/ w
% H0 Q$ R  [* r( |6 H
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?
7 o; F9 A3 i" T0 P0 }0 |4 C6 V, w3 W. \
又是,又不是,取决于这个“全新”意味着什么。
6 ^% M* O  ?$ K: n' q3 Q3 \* \
* r* V! T1 o) B! _# x; w* M( b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。# A% q, }9 I7 ]: _$ A. @2 C
. Q' I- L; V. C" ~5 ?  g' j
ARJ21-2(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。+ E  V! V- F6 B9 t. g9 t+ v, R0 k

) ^) ~& s+ g+ d# Z- z" X0 H2 B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。+ Z9 d* M. A( g, O& N% \  @& N: ?

; M% V, G; m2 _' _7 ?. [3 {9 z0 {. k; [  T4 C$ I2 {$ ~, F
* x& ^1 ~  x) c6 S
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。  y+ K+ j% p6 L. G
! r7 P$ ]# O& [/ v) u& w  T9 q$ e6 X
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 X5 N2 r9 F7 S' j' r4 `% G
% x; x- H6 Z' A7 Q2 Z( y2 Y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。
3 |6 \! z. p& E- h1 k4 V4 e1 {  T6 A' r; F! w
; P6 S* e1 i* x+ P$ U3 J' ]
5 z$ V" G/ l4 S. g9 n2 s* }- z
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。' \3 n" [; C# E, h  ]. i. C5 ^/ j

7 a% `) z# B) t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。7 e' K8 E4 g' A' L8 `' v6 z
% U. P* x+ e! 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。
. N2 M; \# x) y+ u1 [, ^+ N
+ [5 h/ Z3 o" k3 F4 h( W, A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。
$ v% n& p. I6 P8 ~4 C3 S
+ u& c1 B4 r* }- Q0 `7 U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。! e, r5 j; s. b8 L1 C

9 ^3 V+ M) d" _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。% V6 O$ a% K5 P
) z& K1 I. U1 v. H
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。: I$ M, m# k3 B2 }

5 Y6 R; u9 a$ k5 E* M" q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 m0 }1 F7 g, n4 j
: K. t: q) M1 Z5 Y$ 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。
% n) k, L* m. h- ^/ @
2 o, |3 q- T* w- e$ D/ B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。6 S$ P, A! D, l* N  {
& `1 D3 {7 q4 m2 I( `( }4 i* z: B
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。: Z0 |1 l- k- z9 R. j& [' @
) c% Y* P6 ~0 a4 w6 @
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。
5 n) i5 e. c( h" m+ e
6 }. t# N) C7 R2 O$ w5 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。
+ [2 Y* Y# c, M1 E, V. ]! n: Q6 K& r5 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。
$ @0 B3 ]9 t  j) K
" k' Z6 ?- d/ A% D6 d$ [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。
- a& ~$ U/ H+ I" \7 o+ l, A  c
2 j7 {( x* c# N* I! q
8 @! O2 Q% F# q+ S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”  ]% q3 g9 S3 E" Z4 h
" k& N. E- D: n0 M% }# ]2 n

8 p, R1 x4 m" f4 P" W  B( c  [2 F: K2 |+ t2 h2 C: u
% q, I( Y$ q- v; H7 h* @- U
以“湾流”公务机为基础的“特种任务飞机”更是早就投入使用
# Y1 A1 @  H# f: M5 d  E. D' i) `2 d
8 s) L: q7 u& l
1 U1 q" n8 z- d1 |巴西ERJ也用于海上巡逻机
1 }9 s. O: n# s
+ U' c3 w4 p$ E7 e* R至于电子侦察、干扰、训练、VIP运输等用处,那就更多了。
9 s' q3 h( H! L' @! M
0 ^+ d8 w, [8 U" C6 v2 T9 W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。
: M1 S; Q4 Y  ?" J5 ]4 i2 W0 R* p2 Z7 u& F- N7 Z

8 v- p4 ]+ ?) F0 K9 j+ t1 A% X6 J. k1 h
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。6 t* L( z& w( b% I+ v% V6 r

8 C) |6 J6 L, ~ARJ21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

参与人数 7爱元 +62 学识 +2 收起 理由
老票 + 18 + 2
常挨揍 + 10
住在乡下 + 4 涨姿势
唐家山 + 4
舒拔 + 10

查看全部评分

该用户从未签到

沙发
发表于 2023-3-14 00:29:57 | 只看该作者
没看出来非改不可的理由。而且你这句, }9 r$ k" }" j" ~" T% w* D
但翼吊的好处就大了。对机翼减载使得机翼的强度要求降低,发动机进气条件干净使得推进效率提高。
0 a5 K: I& F5 Z' v$ Q5 @: i# x

% k$ N2 O. f. i+ A$ y2 A翼吊是把发动机挂机翼上,怎么会“对机翼减载使得机翼的强度要求降低”?相反才对吧? 另外,尾发的进气条件更干净吧?翼吊发动机更贴近地面,容易吸入地面杂物。
; i- \- w1 ?' M* e& s: `. I
. R7 J# k6 j7 K5 J" Z+ S另外,尾发改翼吊并不是把发动机挪个位置就行了。飞机的重心完全不一样了,油路也不一样了,操控也不同了,这当然是个大改,并不能“机体设计、制造和认证的过程可以大大简化、加速”。与其改这个,还不如搞个新机型。
; C; S8 N5 x4 p! h# u
/ N) c, z. y% O! p3 o( x# K
回复 支持 反对

使用道具 举报

  • TA的每日心情
    开心
    5 小时前
  • 签到天数: 1248 天

    [LV.10]大乘

    板凳
    发表于 2023-3-14 00:31:18 | 只看该作者
    SSJ-100也是翼吊发动机。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    地板
     楼主| 发表于 2023-3-14 00:33:49 | 只看该作者
    故乡在喀什 发表于 2023-3-13 10:313 D3 c+ }! d+ r1 f( n9 M
    SSJ-100也是翼吊发动机。

    # e+ r: m! Z' m$ ~0 j是的,不过SSJ-100不算成功。
    回复 支持 1 反对 0

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2023-3-14 00:46:59 | 只看该作者
    孟词宗 发表于 2023-3-13 10:29
    0 P$ c# N/ f* [没看出来非改不可的理由。而且你这句

    $ f& l2 a' q) h! z/ x- z翼根受力最大的时候是在产生升力的时候,受力状态是向上弯折的。发动机的重量平衡掉一部分,所以减载。这和飞翼对减载最为有利是同一个道理。6 J, Y8 w. D0 x7 B: J, w% B

    # [" z( S1 F0 D+ W/ C2 r尾发的进气条件其实不好。机体筒体有附面层堆积的问题,越往后问题越大,所以尾发需要横向的短翼把发动机“支开”,在现代翼吊的情况下,翼下吊架实际上已经没有前向裸露部份了,所以阻力更小。
    ; p& k0 D) I7 Z8 r- J# f$ R  N6 G) q5 p6 z% r  s  C
    发动机吸入异物问题,文中已经谈到了,不是问题。重心确实不一样了,但这就是筒体结构的好处了,把原先的筒体段前后调整一下,问题不难解决。油路这些都是小问题。飞控律不需要变,只是参数需要重新调试,也不是问题。
    / \; ]* ~2 r+ [5 {0 S0 w  F! v/ N- O) j
    这本来就是新机型,但是与老机型有密切关系的新机型。在设计改动上,介于CRJ到A220和B737 classic到NG之间。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    6#
    发表于 2023-3-14 02:36:06 | 只看该作者
    翼吊布局是真龙天子。0 w' g; B9 @+ V% y& K2 q4 V
    ) L" k" s2 P- I
    ARJ21用尾吊纯粹是为了利用以前造麦道的现成资源。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情
    开心
    13 小时前
  • 签到天数: 3148 天

    [LV.Master]无

    7#
    发表于 2023-3-14 03:09:23 | 只看该作者
    "飞控需要修改,但飞控律不用修改,参数修改就可以。"
    ( T7 P. P: ~' M下单翼翼吊时,发动机出力会对整机产生一个上仰力矩,这个在飞控可以比较容易的处理么?
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

  • TA的每日心情

    2024-12-7 02:20
  • 签到天数: 389 天

    [LV.9]渡劫

    8#
    发表于 2023-3-14 03:26:07 | 只看该作者
    问个低级问题:机舱布局3+2,两侧重量不平衡是怎么解决的。机身下面有配重,还是翅膀,发动机功率上作调节
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    9#
     楼主| 发表于 2023-3-14 04:33:10 | 只看该作者
    togo 发表于 2023-3-13 13:26( _* Q' a1 i3 C
    问个低级问题:机舱布局3+2,两侧重量不平衡是怎么解决的。机身下面有配重,还是翅膀,发动机功率上作调节{ ...
    0 p- Q! H3 N3 z3 S0 I) I
    这个问题我也没有想明白。可能影响不大吧?支线还有1+2的,偏心更加厉害,好像也没听说有什么特殊措施。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    10#
     楼主| 发表于 2023-3-14 04:34:04 | 只看该作者
    pcb 发表于 2023-3-13 13:09
    ' b9 M# d/ ~3 n1 o/ h"飞控需要修改,但飞控律不用修改,参数修改就可以。"
    7 _& [& h" V7 [5 ~" |; `2 b2 z5 E下单翼翼吊时,发动机出力会对整机产生一个上仰力矩 ...
    & D7 O. ^5 R6 f* |) N  ?! D
    在设计时考虑到,就没有这个问题。Max是因为在原设计上修修补补才出这个问题的。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    11#
     楼主| 发表于 2023-3-14 04:34:47 | 只看该作者
    豪哥豪哥 发表于 2023-3-13 12:36
    - y8 e, _$ x9 c7 ]翼吊布局是真龙天子。" _5 R; @1 I! P! C* F
    , J6 C6 N- F, Z
    ARJ21用尾吊纯粹是为了利用以前造麦道的现成资源。 ...

    ! h& H! N, G- o, E和麦道没有什么关系,思维惯性而已。在ARJ筹划的时候,尾吊还是主流。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    手机版|小黑屋|Archiver|网站错误报告|爱吱声   

    GMT+8, 2025-6-11 16:29 , Processed in 0.050746 second(s), 18 queries , Gzip On.

    Powered by Discuz! X3.2

    © 2001-2013 Comsenz Inc.

    快速回复 返回顶部 返回列表