|
本帖最后由 晨枫 于 2023-3-13 11:11 编辑
8 D2 o* j2 G5 V7 p" |8 ^4 J8 H. o5 f, @$ Z$ U
+ T5 H1 c3 ~( B5 O) P
* q& v/ a3 j* a9 y) @+ o2 L, e! h+ 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。2 w0 M: ^! c2 M& {! l* |
+ i( i3 B0 I; w! U/ K: f. k7 a
. f; \) l& T- f. f* p1 ^( y+ ^9 i8 U, E0 s6 j) e6 ~: Y+ Q
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。% R$ [9 C! [2 C9 {0 w0 c
* [* }+ J h" x- X/ cARJ21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。
5 O! }+ K2 r. w% s3 Q
& p% n% C/ z( p' z( B' t5 s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 {; _; o p, ~+ P: |# Q$ u
1 E! v; j* G" m# A* z! v3 Y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。/ }3 l, i& h: u, D1 ^
* G6 R2 X1 d4 x+ r1 ]; A v
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。! p' m! v$ M" E- W5 ]# Q. f( N
# W# W3 f% h9 q, c8 R
$ E/ p7 j1 ]. [( |
! p( L& q/ r0 L$ O& l7 `8 Z
' N0 p1 N m6 u" ?- e巴西的ERJ-145(上)和加拿大的CRJ-700(下)都是发动机尾吊的
# ^7 V2 i+ k- W! T4 S; l3 E# p
* U7 S% Y% F* f4 n# N6 M6 w9 q
9 \- v7 n/ B4 L
8 J* G/ u2 @+ J6 V/ i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 H5 d: h# r: k
% y1 C( w* C6 D, g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。
; l% h) I- b5 Z4 W# r: J1 F
6 [: e/ \8 ~" AARJ21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。
: F6 a0 e2 x5 e4 e z, R4 q1 _2 c
7 [$ F* J) z/ j s; f0 ?9 O: q) R2 Y( Q) M
巴西E-190已经转为翼吊发动机了,现在发展到第二代的E2
" ^, v4 i1 f( b% W+ f' T+ ~ q: ~. A) _1 u; [+ |
/ m" U! Q4 K7 ^* E
不过还是用阻力小、结构重量轻但潜力受到限制的2+2
' [0 f" W- e, u+ _% P3 S! u: p' F P+ v/ c- W, j6 i* {: ?7 G
5 J0 Q @- u3 N3 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' P% L( h/ c, M6 @2 Q9 L* } n
" j8 S" Y; g8 V( `* k" _* I5 j% F) w w: ?7 p2 d- _/ V$ Q( c
不过机舱改为3+2,使得老对手巴西航空压力山大
* S% B- y7 r" y" `% [
7 R& i9 f7 l: @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。$ z) |8 D4 M! ^7 ` [
7 n/ @; t# c' T' u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?
2 x& O: \! y( ]; L/ U, J
) E$ Z9 ]2 N( r2 R+ |9 r又是,又不是,取决于这个“全新”意味着什么。; ~ p. `; ^% J4 c& X
6 N6 A+ Y; D9 x2 W/ }/ Y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。
( z5 r. u% j, `: p& ?, @) ^* \
% i1 T. T) ]; ~) @* E8 A5 E' wARJ21-2(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。/ v9 u+ P: r( f" k+ @% V; v$ z+ ?3 _3 R
( X) J" [0 a/ g$ x0 K8 F' O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 k- \3 E6 X5 a5 M9 T
1 U6 k5 A4 q5 G- J
2 u" \3 o6 @: u1 R. U
% l0 G8 U. `+ k4 l$ k% I% Z" ?' 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。+ V& d% L# L( k* u
d) Q; _0 _8 U: \& i
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。
" h; u9 T+ }; w. H& o
+ D, P4 W. y( _& B& F, R$ B! O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。 v& q2 V- d$ l
' R' V, `& X. y9 R) V& D
4 [. D/ J4 }$ ~1 l& k
/ e& \* v0 e2 s0 u% O3 N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。6 |4 x4 F- H" g0 s$ k
) w1 I! Y" [/ N" ?6 q9 a0 ]
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。
% ^/ @9 A' y( g7 Z# L$ R- _, z
2 h0 U$ W9 ?$ L6 f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。1 ]5 ?( N& [- Z. \& H, Z6 d, U, H4 D
8 G2 B. C- J# y# O6 p
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。2 L5 Y7 o. B k* `0 _: K- J2 j, i
2 T. h# P' C2 d3 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。
2 I! V" J9 X7 S( b6 w6 u; h1 @4 n x+ V& ?5 r H' a# o
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。
" g$ ~6 J% m: V& i# s k$ f; h. 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。
/ q5 f* o$ x6 o3 K: r
$ R1 C* g. @( ^& _, k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/ _( d4 e' @ T& g6 |% G8 J" Y, W
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。: I8 M% C2 \: D
1 @! w! o- ?# B5 X2 \9 V( 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。
# ?. v4 G4 ?3 ~: y& L. N
; ~) w1 `6 s' x# O( 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。; @; C/ Z+ z _) P2 {7 T
- H) {/ Z \" I# e5 M$ T& F! ?7 B
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。! _% @3 U& L( x# u+ O9 }& E2 Y0 b
- N' u+ U$ B4 s3 _5 @! }% 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。
' s- c& ^: M% X/ i
8 P% C! \! l. A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。
3 Y9 X( p% |3 n; d9 ^5 {' P$ Z- K4 ^7 Z
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。
2 r( @0 `0 E z
; Q- R0 Z3 h$ C/ C" N
$ j1 H& u! ^3 N; h; [+ p* n- P! B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”6 S! v S+ c5 {& F
5 o( m1 M6 [$ E0 l. u7 G ~4 O2 e# m0 G/ I3 D
! s1 t* L0 M2 }* u8 u4 K1 e- z. 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" |& J7 r2 E) q, a+ e; L+ Q
% [. J! S" j' \9 Z/ @. y3 K1 N0 z
巴西ERJ也用于海上巡逻机% e9 H, b" x4 A8 @0 U
+ n, r( | H3 z' l, X Z3 z至于电子侦察、干扰、训练、VIP运输等用处,那就更多了。; \8 m4 `; N$ \' x
4 l7 T4 ~1 R8 U8 v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。$ I% p- T' B8 p& e5 n( x8 o
! \, H! D! ?% D/ i- N' ~; [9 k6 p9 H( o0 Z0 b- G
! ^+ F y- G0 V/ w e) L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。- V6 L# }2 J! z
- P+ ]& d, L. ]' t) E. |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
|