|
|
本帖最后由 晨枫 于 2023-3-13 11:11 编辑
# s, E6 O8 k. m) ^, I% F6 E
7 F5 a9 h4 g, {0 v) T8 F: E v, O; k0 @ 7 F3 Y h" X! w0 }; ]
6 {& Z z& _) O2 T) J3 s
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。
. m; Y' y% k+ _& a& Y1 W4 g3 g6 i# v" U8 O
: ?8 D# n" Z! q: q+ t* u8 n
# d0 {' T+ D" T5 z7 J
ARJ21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。
% \1 `) {$ i" V2 G- Y; h8 w* c0 h
ARJ21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。
! v% u/ t% P4 h6 i; x4 {+ f9 X5 Q# ^# X' f4 J- J) B5 M1 i4 @' y3 |
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。
9 p& N3 c" W* H2 U) m0 a \* z' D& a" a/ n2 v% u S. c( ~
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。
+ j; Y* \0 d& A
* C& @. S( K, G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。) [5 X; ~$ J& m
- a/ f- ?2 N' \, u, K) G 0 T# [4 y( I, {. _
4 y3 e. ?: k2 {/ K' ] 4 s! E9 ?" [# w; t! U
巴西的ERJ-145(上)和加拿大的CRJ-700(下)都是发动机尾吊的
- W2 ?8 d) K& `5 h# [6 r) m
}) n8 @8 r* ?6 U% s# X' d( S![]()
0 g9 i9 f* Z8 ]
7 y/ o1 ~# {2 X 2 A! b: L) t0 l+ {# O3 O
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& \3 |5 {' F: M" i% g# U4 w
6 S" Z, \; D, ]
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。/ w9 S+ c4 f+ V* N1 Y$ m8 K
( O# o u, U) W* y+ G
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。+ X) s+ O: f8 j: V/ Q
- P8 @6 l5 h4 i" s2 j9 M, U" T ' B# _5 h" D+ m. u
巴西E-190已经转为翼吊发动机了,现在发展到第二代的E21 A6 Y+ `' M2 ], q
1 [2 @: h3 L# q* E8 c5 j5 Q1 H2 H![]()
i) w1 P! z- M+ n; n& [不过还是用阻力小、结构重量轻但潜力受到限制的2+2- X+ W# m( e6 x# V) `$ J
: I/ q9 j$ h7 y7 ]1 D / g/ s; e F! V; A$ M0 H
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 K9 O% J7 Y/ Q+ C! g. X- L0 ~
. }, n4 D/ H& K5 [, R9 h![]()
6 ^- n' U1 J+ G+ f& _6 r' j- y! @不过机舱改为3+2,使得老对手巴西航空压力山大! S% q5 S) ^4 A4 [, L7 X
5 J# F9 f) ?' ]7 p. t" V% `( y
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。
: i- R: l$ d, e% _ w
8 f6 V. T# C) O0 y, j2 V" `; ?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 U# a* W0 R( x
. W* C' u7 f) t* F6 c0 T又是,又不是,取决于这个“全新”意味着什么。
( g2 R }& ?' `' w% w% c: u: ?' V2 Z
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。, X" |3 e: S1 K s' y& G
* D9 y. d, }9 }& S+ {; jARJ21-2(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 _5 Q, r' T1 l3 |! W( k
7 U* o* }, f) G) {6 n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。& K4 Q' o, C# W5 y8 R
. L1 U ]9 s# @3 w/ x* y
" I' }: ?/ N" M3 _" h; x
1 Y1 w0 F* r- u& w' j9 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。( s1 u0 D/ a) [9 d
4 T& G8 m& X* L L5 N I& V! 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。) B) Q7 f7 u3 c1 `
5 o' G, i. 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。
3 }8 R0 K% j2 [' c. [- z: S8 A2 c7 ?, a5 _( f: Z# h
6 ~- A$ w* m8 O3 V! ^. x
% Z, _. G7 N2 C9 U& ~
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。& b4 @) _5 J9 l S& C( ^
# s5 r% J. b# a( T1 G) Z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。- x0 Q# E; ~5 l
b5 Q/ O& p/ j9 x3 o
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。+ ?- R1 Y$ J: n. A3 ?" J" W
; N4 k' n3 E% v9 i/ b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。
" @1 f7 c- [/ P! L+ n% q+ D" f" V0 I7 Z# {" [" @
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。* F* E4 ^9 V3 G& j! ^; O1 L( g
/ ?3 c9 G& w- c5 x$ v1 p, P6 s
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。4 {- X4 D i; O& j3 ^
3 c2 x/ Y0 z3 ?) F7 v2 a3 o
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。
1 w9 q/ a2 _& u, v# S+ L: S9 @& O
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?
7 B$ T+ z; N {) D4 D6 `* }3 ~" _9 j1 N# j' ~3 C$ P4 R" m
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。* z8 l5 H b' v$ O# D
) Q- A, V7 H) M5 D, M: @ p5 K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。" A% H% G7 W% y( V9 v
+ r1 |2 ?0 r2 V1 v% \+ U
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。
/ z& G0 C+ S$ ~1 n+ B% q {4 s: Z: e, i
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 f7 @. s0 t3 e
# Q8 Z4 l/ V+ g, y* M! `
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 U: ^% B( ~8 k- P8 A: y2 r
) ~; P& _5 K) n9 P; K0 I$ q% i' O6 g3 b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。% V/ c; r; l* X1 F: m
2 p* `: j9 k s5 d$ x: a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。: P# M7 v6 `/ ?5 C7 h( x. a, y2 W
5 y8 J1 X' v" t! V![]()
7 q t$ U' P2 Z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”8 `9 }0 |, W ^( p$ l6 ]
( M# x' N& `; |& t* `
]4 h* j c: F" `: I4 j7 `
: F& D) s) {! X+ U7 X' S2 o% n![]()
& x" I+ \1 `% ]$ ~& a# Q以“湾流”公务机为基础的“特种任务飞机”更是早就投入使用
! \2 p4 a2 X/ F& h* b8 B
2 X2 a, X% x5 ^1 o/ ^* s 4 T2 x) y% O$ M9 d. Y3 b& Z7 B
巴西ERJ也用于海上巡逻机
. a: F/ b6 c c$ G* g& m! y0 b2 h
. F3 a' t# F* I至于电子侦察、干扰、训练、VIP运输等用处,那就更多了。
- T! `3 R) {- F; y) d6 y6 g3 j' V/ M4 R4 R: j
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。
7 ?3 O% D, a+ L( }
: D& d1 ]; w% U X8 s![]()
$ \, l, }6 p$ o4 d
1 x" l! E( @, q4 {# m& H7 n5 u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。
0 }& _2 A) x6 o5 X! K% U
# ^2 I" V' A5 @1 ^$ E- UARJ21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
|