设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 9547|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
0 l0 u7 A5 w. \# z) t0 w& c% I9 i6 t; c6 Y( d3 P
$ i0 N, x- T( d! M2 e* B+ S, W
% c3 _# x6 Q3 e" g8 T: d# i1 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。
0 D# t; \3 I. d  j  U7 {) T6 [4 c4 n+ W/ c! ]& Q! W6 R

# i, z8 G* R* R5 p& G% S) D8 G3 @' N0 H& O1 B, [
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。( h  P" R( [5 E) @: i# J

* |3 y( J5 F: l6 l" v' vARJ21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。
: s+ Y* H7 J7 N2 r# E8 B) O
0 D- ?3 X# `  r8 P. w& }/ A" \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。
4 H* P" R4 }: [$ F% a+ l% d9 H2 r/ G5 O4 A" o+ o$ L, F
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。
, }1 D" C# [; |3 t
/ e6 _4 u3 v' y3 g4 ]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。9 ~" k" g7 P6 |6 m* P5 v$ ]
3 D3 ?2 J5 n4 F* g

5 H- F: `* k! D) f
, ?% I) `, G; z! u' t# f# t' K' n! p' E! ]3 K2 {* L: @8 O
巴西的ERJ-145(上)和加拿大的CRJ-700(下)都是发动机尾吊的
# p- y" `! O! K- k6 `* E6 ]5 l( n: I* O% T  V) ~, E4 e% A3 r/ O

+ S; m# _0 T4 Z
+ r: B8 A) l0 O: Y9 K# \; A6 `1 y* B( b: v0 e! C, E
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
- v# y) ?: O8 T( [" g: J9 `2 P- Q) K1 a- Z# 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。& [/ E7 ]% Q7 H" r- Z
! j3 ~2 g" F7 v  z
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。3 \- P- o+ U( i0 H. Z7 v! \1 S' f

# w; {! R; ]0 }# K9 h* i/ n5 V& l0 K" M* T2 s' d
巴西E-190已经转为翼吊发动机了,现在发展到第二代的E2
" t4 F& [. h3 q: e
' [: [  q. v" F0 S6 K( ^* v6 {" a3 s
不过还是用阻力小、结构重量轻但潜力受到限制的2+2
' O/ f! M' i, {% M6 j4 _
$ {. Q0 f  R' A& z8 N
6 K6 }& e) u) N6 ], G7 @% p) w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
  Q+ {. l5 ^( @9 {
' k7 P+ Y, ]( O5 ~( `4 s. d: d& A1 N
" x+ y: x# |) v" m% M2 F不过机舱改为3+2,使得老对手巴西航空压力山大) P2 r# X3 m* n- v, [/ k- q# [- k

$ L2 H% v$ c# L) a2 B- LARJ21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。
  m: f0 a& w' U9 A8 l* C4 _
  W# ~' ?- m: U$ {1 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?; l$ \1 |0 l3 t2 b
; z# K/ H/ A/ e: r8 }  h9 U* s* g
又是,又不是,取决于这个“全新”意味着什么。/ \" b( j( P2 N# t3 V- \2 \

3 e4 `* W& [2 ^$ ~) G& s# o- \! ?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。
4 i4 Q3 D' g, t+ j, T+ f: f- n' A5 D- ^2 [' P- h3 r. {4 C" U; @
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。
1 m$ u+ H  I! Y3 A4 Z/ |( T9 W& o9 k3 h/ L
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。
" m$ W* j5 |5 \, Z5 ]* y4 i  I+ L7 D4 z5 u+ K5 ~

* Y# K" k/ P' X7 C
: _2 t' W; s. C" ?8 a$ E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。; I6 H- E- y7 H: o% d8 D1 J

# l* h2 p0 Y' }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。: r+ ?( y$ q  [

- R: s5 g: h# \( M; ?+ D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。
- p  F, q& U* m# B
5 M$ ]' {4 I, Z7 {- }# r
/ y/ |, t; M2 O- b7 b8 S+ c  W2 e* 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。+ Z; f2 l. {' K; L+ G

/ ?6 V: K- k) G  m& ^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。) m5 b. e& }! o, c$ M: h, i

3 h$ \* v. q% i& ?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。9 J  R) E7 s0 K! z1 f6 C0 [

; [/ J4 v1 |2 k! k6 O2 T0 @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。$ l4 n, P, a; i# Z. E2 R
5 y) ?7 t7 i. H+ V
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。' h) S( _- n. c
: R% `) y( X- i3 @6 ~0 X" k6 \) _
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。
3 e# c, p7 }  D/ {/ ~+ s$ A, D! `$ b- o' ], b+ `& p& ]6 D
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。+ ~' o5 G0 P! E: F8 v" \7 }- K6 ]
+ w/ \$ |* {9 M7 W9 D, ?/ W
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?
$ m/ @) C4 b5 o  G" `3 v
& P( H8 s+ V1 c- x4 N/ C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 M) [9 V0 m9 G4 J- h; h0 C# v/ d4 k7 ]: G6 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。
' p$ v2 z! B' J% f7 x! E+ q9 S4 n. I6 z# ?
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。
9 Z! w, {. |" s" w. ?# i: Y1 `7 c& ^& g4 w  N  M
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。6 J' r/ Z! S) M( F7 A1 G  F* Z

$ c2 z" u. V8 q3 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。
% H$ r, ]! i8 m! R  G4 @+ ]7 _+ u. m7 h( Y) ?4 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。$ ^3 l, h" G$ O

5 Q6 J& g4 Q6 Q+ o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。; n( Y7 ^. l5 [
- p( f' k& k4 X3 v
7 `, ~& B% ^" O2 G5 i( W
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”
- m$ ^8 w, b. c5 N) h3 `- H" g
( C4 L$ \# Z7 H3 N9 D/ u) G* C
3 g0 _: \6 j6 G3 G! R' K+ n4 K& O! h4 ^; ~( k, {; I' h* ^, A: o7 y
* C  ]6 D% _2 u- d; |( [. [4 E/ f
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 k" h3 A3 [# c8 a: s6 M8 F
& j8 K0 w% V! s, i- P3 i" f

0 P, O% |1 e$ _! f# ~* l! ?' r巴西ERJ也用于海上巡逻机0 O6 v! ~. a  ]8 }4 ~8 F$ R
6 G+ U* T2 g( S- A" @/ `& G
至于电子侦察、干扰、训练、VIP运输等用处,那就更多了。
; W9 x; X1 A% S! c- t( v
1 S( V7 s) K5 P% l  [/ d& y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。
, ^( e7 g5 q* b7 I1 h8 Z
3 D+ b* b$ Y. b8 D; [0 b! P% w' s$ d( W- m* l) ]% O5 J  q
, C- g2 O9 t8 y% Q: r3 c8 e* w
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。
/ }$ k. I8 k1 k" T# C: [2 ^! a, B9 z7 [7 q4 ?& h% a& v* I0 O
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

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
9 {" w9 ^2 W! x- W
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。
* p. }; y1 O* A  Q4 M
* u/ N1 o6 y) }! x/ \: C& @
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。  H4 k  ?; x9 ]8 U& G( d5 A4 r$ }
2 j( j2 ?; l2 O8 f8 k: T
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。
$ {+ G9 U5 r4 \  x) ~7 }3 K" E+ t! r; ?$ j/ l7 W
回复 支持 反对

使用道具 举报

  • TA的每日心情
    开心
    15 小时前
  • 签到天数: 1578 天

    [LV.Master]无

    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
    6 Q( r! ~( Y  K# m' F  fSSJ-100也是翼吊发动机。

    % p8 B4 @- f- S% \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* O8 N$ g7 s) S; p2 B) y
    没看出来非改不可的理由。而且你这句
    , k5 w+ a9 l) G' q8 ?* c4 T
    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。
    8 _: {1 B6 O! u0 }; r1 `
      X' K( m8 B6 p2 t6 x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。' i# W. V$ C. I5 d$ I+ q  B

    3 k, h- g; K  v  x# t$ w0 S( v& q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。
    - J5 E1 I9 C$ S0 f1 s) o8 S( H1 O0 k) I- c! E$ q: ]; G7 H
    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。0 n+ Y* B) U( G5 M+ l

    9 d: w+ s2 c' F3 ]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
    3 天前
  • 签到天数: 3496 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。"0 J! w0 }3 C* w! R& O9 c
    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$ d- k/ \6 }0 F, b3 K2 @4 l& s8 e, T: U+ w
    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{ ...
    ( C7 P8 z- s, J4 N
    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$ B4 a/ n1 b+ N; B
    "飞控需要修改,但飞控律不用修改,参数修改就可以。"
    8 G/ j2 u& s/ B" Q. K" _下单翼翼吊时,发动机出力会对整机产生一个上仰力矩 ...
      R; z8 `1 W8 ?# x- p9 D0 C
    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
    # \( T1 H; Q  o翼吊布局是真龙天子。
    & B) k7 I7 M- S  U
    ! J5 \( M( y- S0 a3 V" pARJ21用尾吊纯粹是为了利用以前造麦道的现成资源。 ...
    9 J$ K: d; A9 S5 H
    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, 2026-7-21 20:44 , Processed in 0.113940 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