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中国大飞机遭美欧围剿 C919传统设计其实已走到尽头
www.wforum.com | 2019-01-17 19:11:59  世界军事网 | 0条评论 | 查看/发表评论

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  苏联图-144客机

  协和号客机退出市场以后,世界上至今没有超声速客机在市场上营运,但这不代表没有类似的呼声。

  比如在2018年初,普京在视察图-160-M2改进型首飞的时候,就表示要基于图-160平台开发超声速客机;而在场的工业部门领导则迅速表态,有关项目正在推进。目前俄方最新进展是,11月的时候,俄中央流体院拍着胸口和媒体说,飞行技术样机可能(划重点)在未来2-3年制造完成,目前和图波列夫设计局合作,选择了三个气动布局(连初步设计阶段都没进入)。

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  C919

  在中国,也有不少人认为,应该上马超声速客机的研制。理由之一,是ARJ-21、C-919这样的客机太成熟,波音和空客的竞争对手(比如A320 neo 、波音737 max)太强大;反倒是超声速客机上,全球都是空白,只要中国领先研发新一代型号成功,必然能占据市场先机。

  中国到底该不该上马超声速客机——无论是独立研制,还是和俄罗斯联手?要正确的看待这个问题,首先一定要理解超声速客机在性能和运营使用上的优点与缺陷。

  超声速客机最大、也可以说唯一的优点就是快,协和号客机的巡航速度最大可以达到2172公里/小时,现在常见的亚声速客机则多数在800-900公里/小时之间。这个快字的代价是非常大的。

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  协和号内部,空间非常紧张

  为了飞得更快,飞机本身一定要做的更尖锐、纤细、薄削以减小飞行阻力。结构一定要更加强壮(不易变形、不易破坏),才能抵抗平方关系增加的气流压力——速度变两倍,气流压力要变大到四倍。发动机要额外消耗大量的燃油,才能生成足够速度的高速喷流去维持超声速飞行;而全机重量还得非常轻巧,否则推重比不够,飞机一样飞不快。

  这意味着相较于亚声速客机,超声速客机在制造上贵得多(比如钛合金比例需要高非常多),使用成本上高得多(油耗高,需要更频繁的维护检查修理,且难度大花钱多),飞机出动能力更低(频繁检修),而且在舒适性上更糟糕——比如座舱要狭小的多。

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  开式转子发动机

  除了飞机本身的成本,超声速客机还面临一个极为致命的法律和政策限制——噪音。西方的通用、罗罗等巨头,在上世纪8、90年代,砸了几十亿美金搞开式转子的桨扇发动机,型号都做成了,推力、速度、油耗性能都很优异,但始终噪声控制不下去,最后完蛋。现在法国施耐克玛不死心,又为公务机开发了小型桨扇发动机,能否成功还不好说。

  为了防止扰民,这些年以来,各国民航界对民用飞机的噪声指标一直在越来越严苛;而超声速飞行产生的激波、起飞时进行加力燃烧的发动机,造成的噪声都是极其巨大的。这使得即使是超声速客机投入使用,它也只能在海洋等无人区域的上空才能维持高速飞行。

  也就是除了跨洋等少数航线以外,绝大多数航线上,超声速客机的性能是无法发挥的,只能以高耗油的状态进行低效、低速飞行。很多民用机场甚至根本不允许协和这样的超声速飞机起降,因为它们的跑道是按CFM56这样喷流温度很低的亚声速大涵道比发动机设计的,经不起高温加力喷流的灼烧。

 

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 亚声速客机头等舱的钱,超声速飞机上只能这样,可能还买不起票

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  A380头等舱,长期出行你会选哪个?

  因此除了极少数经济宽裕、却对时间十分敏感,出行需求还恰好能满足航线要求的客户,能长期选择乘坐超声速客机的人是非常少的;协和客机一直是在靠高额补贴赔钱运营,而且乘客中很多都是一次性的——虽然票价昂贵,但是人生中体验一次超声速飞行还是非常有吸引力的。

  在长期的多次飞行中,花好几倍甚至十倍的价格,只为节省几个或者十来个小时飞行时间,这是绝大多数旅客都不会接受的——哪怕他之前曾斩钉截铁的表示,一定大力支持超声速客机。时间值钱到乘坐超声速客机是刚需、出行还符合高速飞行航线需求的客户,真的只是极少、极少数人。

  就目前来看,传统的大型超声速客机是个深不见底的大坑,谁踩进去谁就出不来;倒是尺寸较小的土豪玩具——中小型公务机上,出现超声速型号的突破可能性要高得多。但说实话,中国自主民机的品牌形象,在这类飞机市场上对买家完全没有号召力。

  从这个角度看,中国不应该贸然投入超声速客机的型号研制,即使是俄罗斯愿意开放图-160相关技术也不值得。这种非隐身的2倍声速级别轰炸机已经完全过时,现在俄国自己也正在研发全新的亚声速飞翼布局战略轰炸机,并在最近再一次声称已经进入原型机制造阶段。

  超声速客机,中国至少在现阶段仅应该停留在基础研究进行探索积累的程度——比如探究超声速下的激波/噪声生成规律,更高效可靠廉价的结构技术,制造或者改装小型技术验证机进行实际试飞等等。这些研究的结果,一方面可以大量通用给其它飞机,指导新型号设计或者现有型号改进,包括超声速军机、乃至于亚声速民机;另一方面未来真的时机成熟,也能提供扎实的设计基础。

  就客机的长远发展而言,ARJ-21、C919这类传统设计确实已走到尽头,性能要再出现大的突破,必须依靠气动外形的大突破作为基础。相较于超声速客机,通过联翼结构、或者采用飞翼类布局,大幅度减轻飞机重量、油耗的新一代亚声速客机方案,是更为实际可行的方向。在这方面投入较大的力量去研究是值得的。

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