|
本帖最后由 晨枫 于 2023-3-13 11:11 编辑 ; }! {+ p& s! l5 E- q" X5 l: ^
! Z7 l O% J1 _, \% H& \$ b5 G7 C* o1 A$ r$ ^
6 w# P1 T# E( T6 p! q
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。
& f' Y7 E8 l# ?1 A- I+ K- @: ?4 r# O. c$ {
- {' A4 N' R/ g6 D! b) y
# Y# O: q6 w( l- @& P+ Y
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。; s" L2 e- N9 e8 ]4 E
( u4 C1 F) E6 y$ t4 T
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。; D/ a o2 L, y2 b8 y1 o6 i
- ^# K( G; P1 i; s+ o. J& J0 r
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。/ A0 n1 `8 e, U- M% r& B5 \& |" o
) `2 K0 t6 I6 q& b' v' M+ z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。# t, D- |- q$ h$ l& W, Z! B
4 P% \8 L$ w1 M6 ~' `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。/ M' `4 |) @$ Y3 W
8 P2 G; _3 R2 [, W" O+ L2 S
) B& w3 d5 V2 o/ d& m
. }8 Y( k' _& d# N+ o: X7 C3 ]9 f9 W; D5 h
# K/ T4 H# b" y2 s+ s/ u
巴西的ERJ-145(上)和加拿大的CRJ-700(下)都是发动机尾吊的8 Q; [2 n. P+ n1 \) f5 y
+ H2 e* c. C% p* S8 k6 X8 m
/ S& T8 o6 p6 _& Y9 @! D4 b: x% {. e
& l) R' {2 e. x( [, T7 W+ `5 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9 J% j; p, `! W! ?
! U7 s8 n& Q4 y4 B; e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。, \; c0 k4 t& N' i" a8 \6 _+ P1 Q( w
3 t k( j4 h) f1 d; M3 f( T/ x
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。6 z; f# f) i/ o+ G. ]
, F- o$ h4 ^ l+ Y: W
- G# o$ b- r+ a, t, N6 {. W巴西E-190已经转为翼吊发动机了,现在发展到第二代的E2+ U& n7 c! ~( Q( z# z
5 l" i8 R% R/ ?* J+ T3 o6 H
0 t' U! a& G& J$ \5 p+ r
不过还是用阻力小、结构重量轻但潜力受到限制的2+25 U0 I4 {# q. b1 l, N6 {
- c7 a/ q% u* C5 L* t; Z4 x+ g8 z. k0 p4 S9 G
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5 }5 ]# Z4 M6 b- ^% m6 m& t
9 b8 R# m( I8 n1 a6 D: R( W
' [% O- a3 [+ b: m- V不过机舱改为3+2,使得老对手巴西航空压力山大! q: k! z: [" m |# S* V
" _3 L% J, O" e2 ~" [* DARJ21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。7 `0 v% C; V/ z9 M: M
, c1 Y( k9 r- H# }/ w* n9 G
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?8 x( f% S9 L- v1 H8 Z, G/ R" X
* q% a5 u. d& g0 f, k) ~又是,又不是,取决于这个“全新”意味着什么。
t6 R" W% u: R) }. D9 c! R2 S6 J. H1 l: ?/ P- y. G2 G
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。
3 c- ]9 `6 W8 s3 k( r3 K6 F, m+ h: ?; F3 i0 s
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。
+ V8 h& s7 N ]; Y: F3 D" R* d; C8 @/ k. t, i 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。4 `" P( c$ I" w+ v( Q& V, t
" |8 f- P: Y. s/ [9 _1 g* j: m; n
$ |9 y' y- D* Q. H2 f0 k! b; X9 j# Z+ X C" q2 }
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。
% F+ r H1 R! z$ h+ k* n. L" s, H" b$ t6 R
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。2 F t, t: q4 w# V- g
+ t8 w( v# x4 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。
! ~# w( @2 D- n$ s, i3 ~
0 `3 i1 q) g) z. B7 k$ L" [+ t8 [
7 [0 { L6 r7 k& B
6 c# l2 |6 c* z- \6 `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。, e; ~+ g" l2 k! g1 n4 i. N- o
4 [3 F6 z3 P1 q. h7 U. G7 A* H, 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。
% X! q9 }$ \+ Z( V4 S3 m
3 w2 h6 |2 h( y. m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。
" V3 ?, F- ?) A+ E5 c
: q# _" H/ r' T( J! P! S0 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。
7 s+ o% K0 {3 g: ]! J" y: t3 X( C% Y- V9 D D; b
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。; z3 h! l$ @ M9 ~" u
, I" q* H1 Z$ R. e# Q+ a) e' m8 F6 G
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。9 \6 w* U$ t2 u% A$ r7 H. H! k6 t$ U
+ G% N. R4 D2 v M# @1 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。
3 K* m3 u8 h/ g! r( z l. v
Q; j* b+ M4 O4 m! E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?* R& {& j( M# y& p# t* N+ p' c& o
8 U& v% T: o' T+ Y0 m2 b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。
* i+ ?) B6 R+ P( {0 X5 e; g% n( _& S0 y! }+ [- |0 c
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。- Y7 C) ]1 ?& G$ j0 q+ R* z
/ L/ k) d' Z6 P: P' Q) p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。3 k3 I4 a$ J# F( I P* u, T1 m7 t }
' m3 X$ x" p- |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。! O( N+ I6 t7 k% g; g x8 e
/ b# B9 X: o% B# R9 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。
; ?' L9 _) v- U: I' }% X5 \ L) J6 z- u' i9 V! 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。( [ o- i. j4 t; K6 Y2 F
# v( b; ^- T% C% X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。( Z/ i. S+ X- ~3 O$ I' ^
, y3 a' E" n- Q C7 U/ B' q5 |
2 r9 i% n' J5 L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”; G* `" s$ A2 Y- _& N4 W
3 ]' S) Z$ Z. e1 R0 O2 T
, K6 a7 Y/ e. R* @* ~! ?! e% v6 ~/ v1 [( X% N5 x) F5 q
2 A8 f9 {; w7 ~9 u4 Q& ~' z以“湾流”公务机为基础的“特种任务飞机”更是早就投入使用
( o8 A( X2 `' S# H( b
8 o# V* }9 G) n' p0 w
: v' t& w5 {5 M; d' Y4 |2 y巴西ERJ也用于海上巡逻机) t" k+ @; B$ n5 ^1 r) q
& {( V, Z1 [: b至于电子侦察、干扰、训练、VIP运输等用处,那就更多了。
5 X; z* ~" o* Y: v8 ]6 B( ?$ x
3 ]1 o% k: C( l4 X* i9 B' 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。
* q- {- M3 i( W7 z1 K& m) | x: O4 X0 i* \1 O
, G! K* G1 I# D$ z; g, P5 e1 ^3 b9 Z
! {' d& Y- a: ~( p5 q
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 c0 s8 n" W7 k2 g O( ]" W
- d8 W b- C8 _
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
-
查看全部评分
|