1、同等尺寸條件下細長的飛機氣動阻力是比較小的;
這裡不從空氣動力學專業展開來解釋,而是對比一下兩個真實機型——波音737-400和MD-80。
MD-80是麥道公司上個世紀八十年代初期投放市場的一款雙發中近程窄體客機,採用機尾吊掛發動機的動力佈局,有點類似咱們中國產的ARJ21。這款機型商載172座,機身長度41.30米,機身寬度是3.3米,機身長細比達到12.5倍;相比之下波音737-400型則採用機翼下吊掛發動機的動力佈局模式,商載能力在140-180座之間,機身長度36.4米,機身寬度3.76米,機身長細比達到9.7。
也就是說商載能力非常接近的兩款機型,MD-80機身要比波音737-400型細長的多,這樣帶來的飛行效能優勢就會表現在三個主要方面:航程、速度、起飛重量。
MD-80的最大航程5000km、最大速度達到925km/h、最大起飛重量63.5噸;
737-400的最大航程4200km、最大速度達到876km/h、最大起飛重量68.5噸;
MD-80之所以能夠在比波音737-400型輕5噸的起飛重量之下,還能取得近800km的額外航程和150km/h的額外速度提升,主要原因之一就是細長機身帶來的氣動減阻效果。畢竟MD-80所使用的JT8D發動機要比737-400使用的CFM56推力還要低一些。
2、細長機身的劣勢;
細長機身縱然在氣動效能上有很不錯的減阻效果,但是在飛行效能上和總體設計上就產生了不利影響,主要集中在三個方面:
第一個就是飛機縱向穩定性過於敏感,飛機的重心一般位於機翼前緣前方一定距離,這樣飛機升力在飛行過程中會產生低頭力矩,這個低頭力矩完全依靠平尾來進行配平。細長機身的話,由於力矩較長,人員裝載和貨物裝載時微小的變化都會引發縱向力矩發生較大變化,這對於飛機力矩配平和駕駛是比較麻煩的。
第二個就是飛機無法進行大載客量設計,MD80達到180座的商載就要求41米多的機身,如果保持原有的長細比狀態而換成400多座的商載,機身就要達到80-90米長了,這是非常不可思議的長度,相比之下采用寬體機身設計的就不需要如此長度,比如波音777只需要60多米就可以了。
第三個就是飛機起降過程中過長的機身會發生尾部觸地的事故,民航飛機起飛抬頭的角度一般在15度內,為了確保機尾不觸地,機身越長則機頭抬頭角度就要越低,這對於起飛是不利的。
所以,正式綜合考慮了多方因素之後,細長機身設計方式不再150座以上的客機型號所使用,不過在50-120座之間的支線客機上還是繼續保持應用,這樣可以進一步發揮細長機身的優勢而規避劣勢,比如ARJ21。一取一舍之間,這就體現出航空工程領域上最佳化設計的特點。
——問題就回答到這裡了——
1、同等尺寸條件下細長的飛機氣動阻力是比較小的;
這裡不從空氣動力學專業展開來解釋,而是對比一下兩個真實機型——波音737-400和MD-80。
MD-80是麥道公司上個世紀八十年代初期投放市場的一款雙發中近程窄體客機,採用機尾吊掛發動機的動力佈局,有點類似咱們中國產的ARJ21。這款機型商載172座,機身長度41.30米,機身寬度是3.3米,機身長細比達到12.5倍;相比之下波音737-400型則採用機翼下吊掛發動機的動力佈局模式,商載能力在140-180座之間,機身長度36.4米,機身寬度3.76米,機身長細比達到9.7。
也就是說商載能力非常接近的兩款機型,MD-80機身要比波音737-400型細長的多,這樣帶來的飛行效能優勢就會表現在三個主要方面:航程、速度、起飛重量。
MD-80的最大航程5000km、最大速度達到925km/h、最大起飛重量63.5噸;
737-400的最大航程4200km、最大速度達到876km/h、最大起飛重量68.5噸;
MD-80之所以能夠在比波音737-400型輕5噸的起飛重量之下,還能取得近800km的額外航程和150km/h的額外速度提升,主要原因之一就是細長機身帶來的氣動減阻效果。畢竟MD-80所使用的JT8D發動機要比737-400使用的CFM56推力還要低一些。
2、細長機身的劣勢;
細長機身縱然在氣動效能上有很不錯的減阻效果,但是在飛行效能上和總體設計上就產生了不利影響,主要集中在三個方面:
第一個就是飛機縱向穩定性過於敏感,飛機的重心一般位於機翼前緣前方一定距離,這樣飛機升力在飛行過程中會產生低頭力矩,這個低頭力矩完全依靠平尾來進行配平。細長機身的話,由於力矩較長,人員裝載和貨物裝載時微小的變化都會引發縱向力矩發生較大變化,這對於飛機力矩配平和駕駛是比較麻煩的。
第二個就是飛機無法進行大載客量設計,MD80達到180座的商載就要求41米多的機身,如果保持原有的長細比狀態而換成400多座的商載,機身就要達到80-90米長了,這是非常不可思議的長度,相比之下采用寬體機身設計的就不需要如此長度,比如波音777只需要60多米就可以了。
第三個就是飛機起降過程中過長的機身會發生尾部觸地的事故,民航飛機起飛抬頭的角度一般在15度內,為了確保機尾不觸地,機身越長則機頭抬頭角度就要越低,這對於起飛是不利的。
所以,正式綜合考慮了多方因素之後,細長機身設計方式不再150座以上的客機型號所使用,不過在50-120座之間的支線客機上還是繼續保持應用,這樣可以進一步發揮細長機身的優勢而規避劣勢,比如ARJ21。一取一舍之間,這就體現出航空工程領域上最佳化設計的特點。
——問題就回答到這裡了——