设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 8172|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
9 W0 v- b' a! k" L2 n9 J& ?6 o+ U( Q1 b6 S4 ]5 |  M! W+ F  M5 B

; I# {" M* p; ?) H5 |* ~
' r8 t# Y+ z' s4 d( c. X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。
3 S' d7 D) V8 W; Z- f4 o) M. y# r- t- X* ]7 o0 e' n

( N" f8 ~; D) a. |# S) Z  A8 ]6 c- `3 |- |
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。8 [# v2 S- @) O6 Y* G

# C4 j# }$ H+ X$ f0 s' EARJ21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。9 s$ C0 ~, t3 E; }8 A

$ l0 o& P9 z* w: X$ ~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。
0 G/ K, c1 X/ `! {" ?9 m9 s+ i% |8 d" w% @. k$ Q% w! a! {) [3 I  t
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。0 o. m% M" I1 D3 N

( I$ L; S; X* k4 R6 \! a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' e/ ?6 a% t

5 y1 D# U7 Q0 w3 u9 [1 Y1 e" ~
1 K; R0 A& H6 ]
! i- R' @" o! n, m; V6 O2 b' a" ?/ c( q# A" z
巴西的ERJ-145(上)和加拿大的CRJ-700(下)都是发动机尾吊的/ d5 D$ ^1 W) A2 g0 x# F: n; N6 k' D' c

; e3 @  }, ~; y4 Q2 |/ Q, U6 D: a
( q& T8 E; t3 v* I' |  |2 J, `6 J
! Q2 Q1 W+ a$ g4 S3 a- j7 G- l; L; V2 _* {
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 B( T# a8 r/ _& e+ }6 O, q4 j2 U" p% S$ x! E5 ^- j* R
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。3 E+ {+ f. X% j3 `  x

& ~6 z9 A2 Y& j% lARJ21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。
! K# s6 i3 x$ G% V1 a. `2 n$ ]& v. }7 b$ [; L
$ ]8 w( d" s% [7 P
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. i- p& J1 j3 B! B' G

1 Z3 r" v8 f+ f0 P: @. I
% V. B: I; q: D5 y% \5 w/ f, j不过还是用阻力小、结构重量轻但潜力受到限制的2+2
2 V  s  q3 `7 B# H4 R9 N, L( _9 y2 w# i  k

- H! \1 F! z. u# T9 F4 V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2 W/ K) P* G4 s( X4 z5 b

& B$ q. R% z& \* @) m9 _- u
( r5 _* j) S" |  T! C1 g# H' N不过机舱改为3+2,使得老对手巴西航空压力山大( |1 x) e- R' p- i% I1 Q1 P/ w

- W  |% i: O* `- q) d- `& m# Y4 qARJ21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。6 }6 b: Q3 i6 p- X
% I1 ~0 k4 h" @2 z+ d' u1 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?9 h0 z6 X/ @0 h: c, M( c/ y
1 r* Y$ G$ N8 y- Y. l! Q* R. A
又是,又不是,取决于这个“全新”意味着什么。, W& n4 A# m) ]% G, {9 n* j
3 j1 Z1 i5 I7 i% p; p- a
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。7 M! Y; N8 r7 I: t
" g$ M& }/ u$ v9 @" [
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。0 l& {5 D" {4 k+ g
' ]7 Z0 D5 I$ ~3 Y9 d5 q& P  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。6 Y; L( Y' i+ K$ Z6 A- r
. T( |4 p! B& H- u) k5 ]
  ?" g) Z" h# \0 O4 b, z

, H4 |7 x$ ^1 T2 s! K: J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。
  C1 a7 j' _  [: [! D4 D
1 f' L/ x- \9 v7 V' z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。
" g' s. W6 a% o6 N- i7 U1 a2 x6 Y- L8 w0 I) A2 k
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。( `& N8 R4 a. `6 D; p
. F! ?" e8 Z+ f' _9 u, l: _

& n; B9 I. c1 }; T6 I/ A6 q
# t& M5 @6 n# t( a1 f* D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。
7 `) ]+ a; \( p9 W$ g+ C' V. T6 T  J9 F' M+ k
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。
: g) `3 Q/ e5 C) j& H' m' d' A# C# {' r$ L, d& c
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。
) h) |( k4 q& W/ b' O! G5 u# V
/ P1 y; Y0 K* d/ K$ Z5 W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! d& m. k$ d) O) {. T
7 o3 ~  G: p3 k+ h! S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。# L* N7 [; [0 `3 w  `) `( B, k) C
% w( C) t  y' J( @+ 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。( @' u5 e$ D: |- k* v. d

7 M, X, H2 ], v" ^) E. q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。* b) f; y9 `* K
2 F) _# s- ~/ b8 ~8 n% `* ~
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" R/ V5 e5 \4 J- K# x+ a
0 Q1 D! Y& z  q3 F" \
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。4 G" F; Q3 Z" e+ Q6 C, Q* m
  r) h# j0 U" f  \3 T
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。
) f' i- A5 ~) ~5 f" Q/ m: @) M# D. j8 k; z1 z1 E# 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。# E$ N  E  l1 X) ?' ?( N: O/ K0 R: }: i

" p" o% ]2 T5 k5 Z$ d7 Z) 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。
4 }, C  E4 N% V6 x
3 I% E" R5 J7 S+ z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。
8 I3 b# J; p% n5 c' R
- M3 K# i: R! k; c* G, b) F( X5 V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  ^+ Z! y# z# d% _3 ?1 ], C( L; @5 o! H9 ?0 }
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。
& y$ P4 Z  M" O' p2 b6 M3 {. W* n/ F% b& s

1 y9 N# ^8 z* S9 s2 M) I" L$ 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”$ l" |9 Z# `6 ]" w7 U* F9 `
' X# [$ v0 u2 _/ ~7 ^
' N# l, F+ Q% @, v$ O; G
8 O+ G% G# R; E% i9 a

' m  Q, L7 M% l& I以“湾流”公务机为基础的“特种任务飞机”更是早就投入使用
' g6 P- w  y8 q" |6 v
, w% v6 s9 ?0 `
4 E" \6 b5 m: M' V: ~# d! x巴西ERJ也用于海上巡逻机4 f, M' O) R7 n8 i

3 U4 [; |) V1 U+ o& j- i( p9 b& Q至于电子侦察、干扰、训练、VIP运输等用处,那就更多了。7 q4 ?0 g( ~3 q5 D9 ^
- y' J) {( _. L/ e
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。& Q3 `: P6 w. |$ D7 r

0 y) ^0 g8 U; E3 L; E! E
( E1 q! S# ~. a0 B# J+ j7 o- \9 W& p
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。
- M/ ]6 S& M7 u) ?/ M" \% T
# T1 o. y, B: P. HARJ21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. Z- `4 I& x5 u8 V& b8 q
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。
' @* L' o% r' {3 C( a  E

3 ^% p- L& o: ?$ m. k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。
) V" A  J# B( K1 _
" x6 m& V5 H8 `/ }+ x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。: V, X. k7 x, W/ Q/ C; ^: ~

4 |7 F- g3 M8 P( e
回复 支持 反对

使用道具 举报

  • TA的每日心情
    开心
    4 小时前
  • 签到天数: 1428 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 10:31
    2 S/ ~, g4 H! y. wSSJ-100也是翼吊发动机。
    1 Z2 a7 Y, U$ d6 T
    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/ }% k* o8 L. A2 Z
    没看出来非改不可的理由。而且你这句

    & U, Z9 {1 e$ c2 }" S1 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。) L- `( ]9 ?5 W1 c+ |4 y
    ! L+ X+ L) w. H7 h4 ^# N
    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。) G% O" }9 J# ]1 E" A* N$ i4 z  R

    4 \' T- P2 q6 K; `) m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。! N, F* [. D! f4 O2 n
    7 O+ G1 E+ v0 f: b2 |8 B2 s
    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。% B2 c0 k6 \& L4 x; j1 U3 _
    4 R, i) u4 J& N
    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
    11 小时前
  • 签到天数: 3340 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。": l3 Q. c* s5 Z% B- X
    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" i3 q9 \% ^% D5 Y9 i* F
    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{ ...

    & g: A* `6 {. ^$ i1 Q$ t$ _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
    ' x2 R) d0 D% {* K. _"飞控需要修改,但飞控律不用修改,参数修改就可以。"3 Y2 C1 p! P" c& E  k! m' u
    下单翼翼吊时,发动机出力会对整机产生一个上仰力矩 ...

    0 H- I9 T' a6 K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
    6 v5 a% C. a7 I  K翼吊布局是真龙天子。
    ' Y0 ~- M# y) i: m
    + J: c) v, r* T" V9 z5 y4 T- pARJ21用尾吊纯粹是为了利用以前造麦道的现成资源。 ...

    7 l0 j1 }6 U( B$ F6 F& r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, 2026-1-9 15:12 , Processed in 0.043861 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