C919客机即将交付,对比空客、波音有四大竞争优势
提要:后来居上。
2020年5月14日,首架量产型C919客机在上海浦东机场首飞成功,预计今年就能交付首位用户:上海东方航空。
C919是单通道168座的中程客机,和最新款的空客A320neo、波音737MAX同一级别。那么,面对老牌劲旅,C919又有什么竞争优势,能否取得商业上的成功呢?
划重点了,C919在重要的四个要素:气动布局、机体结构、动力装置、机载系统上,比波音737MAX、空客A320neo有竞争优势。
1. 气动布局
首先,我们注意看一下机头,A320和737的机头以风挡玻璃为界分成两个不同的弧线,而C919的机头整体就是一个漂亮的弧线。这是因为C919采用了4块流线型曲面大玻璃,而A320和737采用了传统的6块平面玻璃。对比图看一下:
C919不但有大视野,而且阻力小。为什么波音和空客都不能也改成这样呢?因为C919的曲面玻璃是承载式风挡,强度高,能传递载荷。
如果波音和空客要改,等于强度和气动阻力要重新设计验证,工作量太大。这就是后发优势。目前只有波音787也采用了曲面风挡玻璃。
C919大视野大眼睛对比737的小眯缝眼。
其次,C919采用了超临界机翼和翼稍小翼。C919做了1000多个设计方案,利用中国超级计算机的优势(中国超级计算机包揽世界前两位好多年,后来不再公布最新性能,才被美国扳回一局),算出最优的4个方案做风洞试验,最后才优选出来,大大降低了阻力。
另外,A320比波音737的客舱宽了16公分,而C919又比A320宽了5公分。因此,C919的舒适性是最好的。
虽然机身更宽加大了阻力,但是优秀的气动设计使得C919的综合阻力最小。
2. 机体结构
C919采用了11.5%的复合材料,稍高于波音737和A320,但是C919还大量使用了第三代铝锂合金,这种材料相比常规材料可以减重7%。
3. 动力装置
在设计C919的时候,波音737和空客A320都是采用的成熟的CFM56发动机。CFM公司是美国GE和法国斯奈克玛公司的合资公司,基本垄断了这一级别的发动机。
C919很有远见的选择了CFM的下一代发动机LEAP,否则等C919能量产的时候肯定落后了。果然,现在最新的波音737Max和空客A320neo也都采用了这款新发动机。
LEAP-1A为A320neo适配,LEAP-1B为737Max适配,LEAP-1C为C919适配。
由于C919设计时就和CFM共同做适配,做到了发动机吊挂一体化设计,能额外减阻2%,具有优势。
设计于1964年的波音737有一个最大的问题,就是起落架过短。
波音737机翼和地面距离太小,没有办法安装尺寸较大的发动机,所以波音737-MAX的LEAP-1B不得不瘦身。
波音的解决方案,一是让CFM公司把发动机直径从78英寸减到66英寸,并把底部拍扁,榨干每一点空间;其次是发动机在机翼的安装位置,尽量往前、往上升高。
737MAX发动机的离地间隙已经小的不能再小了。
这样一改,发动机顶端高出机翼前缘,导致气动恶化,使得波音737MAX飞机容易在大迎角飞行失速!
容易失速,尤其是在起降状态可是要命的事情。
为了降低成本,波音设计了一个简单粗暴的软件,让飞机在探测到迎角过大时不分青红皂白自动下压机头俯冲十秒。
结果大家都知道了,737MAX曾经连续发生了两次机毁人亡的恶性事故:2018年10月29日印尼狮航空难;2019年3月10日,埃塞俄比亚航空空难。
2018年10 月 29 日,狮航 JT610 在离开机场十分钟后坠机,导致189人罹难。
【飞机在最后6分多钟里,低头(俯冲)和抬头(爬升)的操纵信号不断交替出现达25次之多,间隔往往只有几秒。而且低头的操纵信号都是自动操纵系统发出,抬头的操纵信号则是飞行员手工发出。
迎角传感器的错误信号让MCAS判定飞机有失速危险,从而发出低头操纵信号。而飞行员发现飞机不正常俯冲后,手动发出抬头操纵信号。但MCAS再次发出低头信号……】
2019年3月10日,埃塞俄比亚的一架波音737MAX坠毁了,这是一架交付仅仅5个月的新飞机。还是同样的情形:飞机起飞后反反复复爬升下降,最后坠毁。
这是资本为了盈利牺牲了安全性导致的。参考:美国末日之殇:波音是如何被贪婪毁掉的
4. 机载系统
波音737至今都没有完全采用电传操纵系统,仍然是老式的钢索液压助力,比较落后。空客A320是世界上首款采用电传操纵系统的民用飞机,而C919则是在单通道客机中首次采用了三轴电传操纵系统,同时采用了最新综合航电系统。
波音最新型号的737MAX的座舱,换了4块大显示屏。仍然采用巨大的驾驶杆,因为它仍然是机械+液压操纵的。
看看C919先进的驾驶舱:
波音737是50年前设计的飞机,空客A320设计于30年前,虽然历经修改和升级,但是主体的气动设计和操控设计都无法有大的变化,否则不如重新设计全新的型号了。
A320相比波音737后来居上,就是后发优势;而C919性能超越前两者,也是后发优势。
C919是一架非常漂亮的飞机。
对航空公司来说,C919优异的设计具有燃油效率高、运营成本低的优势;
对飞行员来说,C919座舱先进视野好,操纵起来更加得心应手;
对乘客来说,C919客舱大,舒适性更好。
这就是C919的竞争优势。
技术上,通过大飞机项目的技术攻关,中国掌握了5大类20个专业6000多项民用飞机技术,加快了新材料、现代制造等关键领域的突破,形成了全国22个省市、200多家企业、20万人参与的大飞机产业链。尤其主要的是,收获了一支平均年龄35岁的人才队伍。
通过C919项目,国外供应商也和中国企业合作,成立了16家合资企业。
和ARJ21几乎所有机载系统都是国外供应商不同,C919最重要的航电系统、飞行控制系统是自主设计的。
航电系统是飞机的大脑和神经,是承担飞机上几乎所有数据交换功能的综合系统。航电就是系统平台,所有设备的接口和标准都要按照我的标准来。
飞行控制系统则是机载系统中最复杂的,直接控制飞机的飞行,是最核心的系统。
最核心的航电系统和飞行控制系统实现自主化,就可以很方便的替换任何一个子系统。只要中国自己的分系统成熟了,就可以匹配采用。
虽然C919先期选用了CFM的LEAP发动机,但是同时也启动了国产发动机项目,国产发动机验证机已经完成了试车。
国产发动机验证机CJ-1000AX已于2018年5月20日完成了首次点火试车。
2017年5月,中国商飞与俄罗斯成立了合资公司,CR929双通道大型宽体客机立项。C919是80吨级168座中程客机,CR929是250吨级300座远程客机,航程12000公里。预计2023年首飞。
2021年9月2日,我国首架CR929远程宽体客机已经开工制造。
从支线客机ARJ21、大飞机C919到远程宽体客机CR929,中国民用客机齐头并进,未来无限。
不仅如此,中国的军用运输机运-20也早已经成功。
运-20可是220吨级别的大飞机,航程8000公里,已经实现了全国产化。
更详尽内容,见文章:《919,中国的大飞机之路:从运十到C919的幕后故事》
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