爱吱声

标题: ARJ21能改翼吊发动机吗 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2023-3-14 00:07
标题: ARJ21能改翼吊发动机吗
本帖最后由 晨枫 于 2023-3-13 11:11 编辑 3 f0 Y; n3 N3 m" v1 ]& C' n
3 \5 R3 m# u- o

$ v3 v7 W6 V6 }2 e+ ~' q
+ o% u* A( t& D' j; c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。( d& C' k! H  I3 j" T
$ _" Z3 H3 ~3 V! _# K" B( H" I

8 ?$ h$ o8 ], B' s8 ]
: U7 G6 w1 q6 ?" ]1 OARJ21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。
* k6 [4 j) Z: w. L8 l5 i* h
0 U: L$ {) V( L! E" ?# {& pARJ21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。0 H# C2 o9 Q+ E

# q5 v, }9 m5 o9 ?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。
1 }  ^7 d* G* _; `; T9 N( Y" t7 q9 p: u5 R5 q1 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。* k" ]1 h( U0 t" V0 B+ F

1 \; h/ E* R; R1 p/ _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。  L; x- ]$ Z/ Z5 @

. }) {( D" q* g7 G  v
1 k" I# }& F0 `& m1 ]- o1 |0 C( o$ ^3 B1 [7 d: }+ s) w  z

2 p, u3 v, V: m" S+ b0 E3 U巴西的ERJ-145（上）和加拿大的CRJ-700（下）都是发动机尾吊的0 h% G; n- k& c; g- j) M5 T+ E
$ F# e- h7 _2 i

. j$ |* F1 O/ ]- u- m$ t5 a0 |
; M# g: G7 Z9 y% O5 M; c7 @; s# U! V: F
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0 }/ A- {- U; ?% R1 A

  R$ I9 P8 |; L; b: O. Y- o" G/ 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。
" y3 l6 V- M" ~: h2 z
5 V% f! P7 L; [" ~! h0 [! E0 ZARJ21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。' L' U$ A9 B: W
- C8 L* `% u9 n. a0 Z
. [. |" y. J/ E/ I3 \0 S. r
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: ]2 |) O

  Q% k1 P1 ~* \* A1 U+ r2 f
6 Z5 l' S9 L2 s8 a- Y# o不过还是用阻力小、结构重量轻但潜力受到限制的2+2
8 c5 {" g% {2 J' a: v  r) x" \1 `, f/ G2 M: f$ `7 n

9 \6 \/ d3 Y8 ~( t( L7 E& T5 F9 J7 _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6 \3 b$ \% }6 A% d/ q$ ?
3 U: z6 D( G! W& i8 w. x5 }

) l1 R5 }9 w: i# @4 Z# j, X不过机舱改为3+2，使得老对手巴西航空压力山大9 I9 w# h6 x/ I* D$ O, W. P/ b
. r9 l+ [) `9 o6 b% U& ^) x: b
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。$ }! {0 H/ [1 K, J5 m

; D7 A) d% _5 U& w9 o% o6 t' O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？
) ?6 D! P6 M5 ]- {' B" h
2 X1 b, Y% R  O, o! a+ S又是，又不是，取决于这个“全新”意味着什么。
$ F( X6 h, K6 l" \; ^, p, Y0 v: s/ J; x& G2 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。  {$ R2 \5 B: x" h! M

  q" v# R0 c0 X! N$ E& W: NARJ21-2（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。% ?- O' H# S: x) F% w$ S

; w& p; B8 p2 ^) {3 [- j. g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。
1 _) o$ w: o$ J' F0 {: B- e
+ u& o' K& b* n% `$ U/ y" e* @* e3 C# N. p  Q

- J! F7 U& J1 p1 D  O: p! G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。
# k$ N, f+ B4 k* q: C1 \, S' m1 j! e9 ]! @* b) 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。
$ E' O7 }4 i8 r
6 F3 h* R& \' G0 ^! p) U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。
9 G! M4 |" h/ `, y- F  `1 Q6 d/ ~' v" o, k1 d3 T
3 \/ Z6 ^3 U0 i4 k. t

, s9 l( T! b! k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。
$ m+ O* |  R9 ?! @2 j
& G+ s- n, a5 g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 x& L- n2 c7 F9 Q$ @4 p- _* l
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。
6 C' l+ o- Z* }4 y% P! \: ?0 B2 V* X. r. n
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。* L; T% B4 [. S- W, u
& G# ?  H) K$ t5 E) r* ?7 R. S( y
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。3 X" v- W2 Q" J' L. {8 q

. D# z, t- b* K2 q$ s; k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。5 C( ~. j, X0 t' O3 {/ r4 M
; E# \+ d9 w" F* D" I
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。8 m* o0 V# n& n6 O9 x; L# Z
( j0 U. d0 a' [1 w/ x8 t
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？
# Y! p( E/ L* x8 r' F5 Y" ]) C; ~6 p/ V3 x4 t' N2 e8 }
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。
+ {. d! U) r% |
3 e& L, Q* y$ D5 ]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。
) ?2 D! D! |5 _% ^" F; r9 i7 `5 U) L- v; X% n' ?
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。- A  ~0 C# f$ Y* Y0 U) a
* `/ e+ Q; \1 u
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。' v% C4 Y' U( R; {! ^1 X/ j

0 l/ ^! B. S2 c1 y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。1 {% I$ [+ G+ z0 o

  w$ o9 b7 m' T9 f: F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。
8 j1 X6 g4 Y. e" Y- Y9 z  O2 s4 r7 _% h7 f+ E* q
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。1 e) v4 x0 }0 t9 A
0 q3 @/ K) s  i

$ O4 z5 L' N9 r8 g# H: I5 u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”, N2 d0 i8 S4 x# n9 t7 U

1 P! `0 _3 @0 S0 p, k  M
0 b+ X0 h. ?5 [  G& c7 C! o6 l* n: E0 C0 t- P8 D' H
4 h  |6 x2 d# ^/ t( A  o
以“湾流”公务机为基础的“特种任务飞机”更是早就投入使用
5 T2 @( k! U+ u# B5 h
4 Q2 l3 V. V( ~. ]
( z+ o" M6 w  t7 i0 T7 S+ S巴西ERJ也用于海上巡逻机# G+ u5 @2 c4 e# C4 G9 U0 ^

1 j; a3 u, ~! ~+ V& m" x至于电子侦察、干扰、训练、VIP运输等用处，那就更多了。
7 o1 G+ c6 a6 y/ ]7 c1 J: H8 s, \7 y6 C- A
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。
: Z9 Y% a) i% J9 q; y3 m( i# f+ O# O1 v: q: P0 n  z

6 R# D& N2 Z6 n! J/ r9 ^5 m3 p+ {# }6 Q* k! y; O, S# A% ~
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。' G. g0 }9 o) x+ T# a
2 P. Y! `5 A2 x, s
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。
作者: 孟词宗    时间: 2023-3-14 00:29
没看出来非改不可的理由。而且你这句
1 {' v( j; J- o1 v) Q2 s4 K) x4 |
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。
5 {) h( Y  m; u% f1 L; K' R
4 z4 d5 M; v2 w- `' f5 D2 ~1 g) l
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。
8 |) s7 R1 n0 @2 g: Y
! p& @3 O/ _+ g( g6 W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。
! s( I( a0 y+ R: l9 y7 L8 S. p  m0 C( o1 d2 F6 G# z" \6 S
作者: 故乡在喀什    时间: 2023-3-14 00:31
SSJ-100也是翼吊发动机。
作者: 晨枫    时间: 2023-3-14 00:33
故乡在喀什 发表于 2023-3-13 10:31' m) L2 }1 g4 o( Y" m5 v/ Z
SSJ-100也是翼吊发动机。
. L1 O. |2 I- F4 A7 D$ E; w
是的，不过SSJ-100不算成功。
作者: 晨枫    时间: 2023-3-14 00:46
孟词宗 发表于 2023-3-13 10:296 W" I8 y- L, J0 Z! k  t2 a6 l2 u
没看出来非改不可的理由。而且你这句
+ A+ E8 K, {+ {! X+ }. X: O
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。
9 M' B1 ^% q2 ~+ \' A' R( T, n( H
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。
2 z" I0 l9 v, s: u+ N9 s
5 e# V1 Y8 Q4 X3 x' [2 o. [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。
. c$ O, S/ {: Z& g  K# f) p* [- a
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。
作者: 豪哥豪哥    时间: 2023-3-14 02:36
翼吊布局是真龙天子。
+ Z6 m1 V. t) K+ G$ k' a
+ e4 J$ F: H) q4 ^ARJ21用尾吊纯粹是为了利用以前造麦道的现成资源。
作者: pcb    时间: 2023-3-14 03:09
"飞控需要修改，但飞控律不用修改，参数修改就可以。"6 t8 b# Q+ P1 S* S/ x# P  J
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？
作者: togo    时间: 2023-3-14 03:26
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
作者: 晨枫    时间: 2023-3-14 04:33
togo 发表于 2023-3-13 13:26: a1 w! o4 Y/ E( d( G
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{ ...

* {+ t( a- z3 x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。
作者: 晨枫    时间: 2023-3-14 04:34
pcb 发表于 2023-3-13 13:09
, p3 _4 W+ k- U+ @* N' O"飞控需要修改，但飞控律不用修改，参数修改就可以。": a& M9 t" _3 V! e
下单翼翼吊时，发动机出力会对整机产生一个上仰力矩 ...

8 @0 B. z+ O, }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。
作者: 晨枫    时间: 2023-3-14 04:34
豪哥豪哥 发表于 2023-3-13 12:36$ E/ d- J! H: ]* K% Y* \( p  [
翼吊布局是真龙天子。; {% m4 h- X* Y  _( i8 I  ^

, C( W/ @7 `3 K! F3 Y( E: I* cARJ21用尾吊纯粹是为了利用以前造麦道的现成资源。 ...
3 o: v2 ]; I2 A5 ]! a( N" C
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。



欢迎光临 爱吱声 (http://www.aswetalk.net/bbs/) Powered by Discuz! X3.2