张仲麟:C919与波音737相比,水平怎么样?
来源:观察者网
2023-06-01 08:26
【文/观察者网专栏作者 张仲麟】
5月28日,国产大飞机商飞C919终于迎来了自己的商业首航,并销售第二天的机票正式迎来商业化运行,这代表着世界民机市场迎来了第三个大飞机玩家。
C919入局,大家普遍关心的是,和波音、空客相比,我们在技术和市场前景上表现如何?
要谈这个问题,我们得先回顾一下世界民航机的发展史。虽然航空业目前没有明确的代际划分,但自从二战后世界航空业进入到喷气时代之后,我们可以把过去70年的民航机发展从技术角度划分为四个时代:
1.以波音707为代表的使用喷气发动机的初代喷气客机;
2.以空客A300为代表的使用超临界机翼设计的第二代喷气客机;
3.以空客A320及波音777为代表的使用电传操控的第三代喷气客机;
4.以波音787、空客A350以及C919为代表的使用先进机身材料(复合材料、铝锂合金)及多电技术(机载特设电气化)的第四代客机。
而波音737的发展历程跨度极大,从1967年的初代波音737(737侏罗纪)到1984年的第二代波音737(737经典)、1997年的第三代737(737NG)以及大家所熟悉的第四代波音737(737MAX),波音737经历了4代发展,时间跨度高达50年,总产量高达上万架,铸就了一代传奇。
如果以上述划代来看的话,波音737从一代半机(或者说二代机)发展成了四代机,也算一直跟上了时代的潮流。但不容忽视的一点是,哪怕现在的波音737MAX,其架构依然无法脱离1967年的初代波音737限制。从机身直径到整体飞机布局,737MAX依然残留着大量初代波音737的影子,而正是这个原因,使得波音737家族的上限始终受制于基于上世纪六十年代航空技术的水平。
波音737原始型,又被称为“侏罗纪”
必须得说,1967年的波音737是个划时代的飞机。波音传奇工程师乔萨特参与设计的波音737使用波音707的机身直径,使得737获得巨大的内部空间,可以放下一排六个座椅,而且发动机不使用吊架直接安装在机翼上的设计,使得737的离地高度大幅降低,从而让其便于上下客、装卸货物与检修,完美地满足了当时航空公司的需求。这一设计也成为了当时航空业最为经典的设计,也成就了波音737的辉煌。
但正所谓成也萧何败萧何,乔萨特设计波音737时可没想到,他的继任者会将这个设计“十年又十年”的用下去,一直用到2023年,而当时的发动机尺寸也远小于现在的大涵道比发动机,这就使得当时令人拍案叫绝的低高度设计,最终成为了波音737后继型号的“阿喀琉斯之踵”。
机翼高度距离地面太低的问题,在第三代波音737上已经有明显的影响了。作为大涵道比发动机,CFM56系列有着较大的发动机直径。对于波音737来说,想要安装体型巨大的CFM56,那么发动机下方的离地高度将会不满足要求,因为发动机需要离地一定的高度来避免擦碰与吸入异物。也因此,波音737NG所使用的CFM56发动机,其形状是呈底部平坦的“包子”状,而不是如A320上的圆形。
而到了波音737MAX时,由于LEAP1发动机比CFM56更为庞大,哪怕发动机外形“包子状”处理依旧无法挂在机翼下面。这使得波音只能选择发动机前移并让发动机上缘在机翼上方,仿佛发动机长在机翼前面,总算把发动机给装上去了。
但正是由于这一改动,使得737MAX的飞行特性较以往737有所变化,而波音又不想增加飞行员学习成本,最终加入了MCAS系统以抵消这一飞行特性变化。而波音737MAX虽然号称使用了电传操控,其本质依然是钢索操控的基础上加飞控系统进行增稳以及辅助,只能算是一种“伪电传操控”。这样两相叠加的最终结果我们也都知道了,由于MCAS引发了连续两起737MAX空难。
对于2009年启动的C919来说,就完全没有这些历史包袱了。作为全新设计的飞机,C919在一开始就确定了以LEAP1发动机为动力,因此在飞机的各项设计上为巨大的LEAP1发动机留足了空间,不用为了离地高度的要求而对设计进行妥协。
这使得C919得以全面发挥LEAP1发动机的强大性能。正是没有了限制,使得C919用的LEAP1C发动机尺寸大于737MAX使用的LEAP1B发动机,而且具备了更大的涵道比与更大的推力。而由此带来的结果是C919的发动机,其燃油经济性、推力、噪音控制均优于波音737MAX。
而且相比737MAX从钢索液压助力系统改过来的“伪电传”,C919可是地道的原生电传操控系统。电传操控的优势无需多言,对飞机操控的精确性大幅提升,每一个微小的指令都能得到反馈。而且由于取消了机械传动部件(钢索+液压助力系统),使得部件减少可靠性大幅提升,而在操作响应上电信号的延迟比机械连杆、钢索松动的延迟低得多。并且电传操控与机械操控的区别是,机械操控是反应飞行员的每一个动作,而电传操控是通过输入的指令传达想要达到的目的,中间过程由飞控来完成,大幅简化操作的同时还增加了安全性。
C919驾驶座的侧位小操纵杆是使用电传操控的一大特征
当然,737MAX的钢索机械传动也不算一无是处。有飞行员就演示过遇到MCAS作妖舵面乱动时,通过用脚踩住舵面手轮进行“物理刹停”来终止舵面乱动。你看,钢索传动让人有了“大力出奇迹”的可能。
原始设计给737MAX带来的负面影响,并不仅仅在发动机上。波音737的机身直径五十多年来从来没变过,在当时看来算是很宽敞的3.54米客舱宽度,在今天看来却显得很是狭窄,不仅客舱内的空间狭小,而且为了保证通道宽度只能压缩旅客座椅。由此带来的影响是波音737MAX的经济舱座椅基本只能选择17英寸座椅,对体型魁梧的人来说就比较难受了。
而在C919的首航之中,旅客和编辑最为直观的感受就是宽敞:客舱空间宽敞,座椅宽敞。这是因为C919的客舱宽度为3.73米,比737MAX宽20厘米。别小看这20厘米,这代表着C919在使用18英寸座椅之余,还能把中间座位给升级成18.5英寸座椅,而且能提供更宽敞的通道。在C919首航直播时,现场连线的登机编辑就着重提到了座椅和通道的宽敞,对于长时间飞行来说,宽敞的座椅真的能大幅提升体验。
C919的客舱宽度是ABC三家中最大的
737MAX的客舱与C919一对比就显得很是狭小
而且除了客舱之外,737MAX的货仓尺寸也随之被压缩,导致无法使用集装箱器(ULD),只能使用散装货物来进行行李及货物装卸。对于旅客来说,这一点可能没有直观的影响,但很可能关系到你能不能准时走。
作为在航班保障现场工作了8年的人,我对飞机的散货舱可谓深恶痛绝。因为哪怕你经验再丰富进行装舱预判和舱位分配,当一车车的行李和货拉到飞机装卸现场后,依然可能会因为体积、码放等关系,发现货舱装不下行李和货物,只能不断和现场进行协调以调整。
如果遇到飞机的重心指数比较极端,那还不能随便将预先分配好的货物装舱进行拉货处理,因为这是牵一发而动全身。飞机的散货舱最大的问题,就在于不可控因素太多容易影响装载,而且需要人工搬运装卸费时费力。
飞机散货舱的货物行李装卸,对现场人员来说实在算不上友好
但对于拥有巨大机身直径的C919来说,这就不是问题了。由于大机身直径使得下层货舱的空间很大,甚至可以使用集装箱器(ULD)进行装载。而集装箱器的好处是货物与行李事先装进集装箱器里,只要集装箱器能关上门那么肯定能装进飞机里。也因此不用估算货物体积来进行舱位分配,一个萝卜一个坑,只需要考虑重心配载。
而且集装箱器使用平台车直接装卸,整个箱子推入飞机,效率比人力一件件装载高到不知哪里去了。因此,可以使用集装箱器的飞机往往更受航空公司欢迎,因为虽然保障设备需求变多(需要平台升降车),但大幅提升装载效率,也避免了延误。
A320使用集装箱器进行货物装载
虽然目前没有C919使用集装箱器进行货舱装载的照片,但C919的尺寸与A320相近,而且从C919性能手册来看,其货舱空间足够放置集装箱器并安装轨道和地锁,几乎可以说是板上钉钉的事。而波音737MAX?那小直径机身带来的小货舱尺寸,就别想用集装箱器了,装不了。
你看,这一路捋下来就会发现,737MAX的一切问题都源于它本质就是基于1967年首飞的波音737原始型发展而来的。哪怕换了先进的航电、更好的发动机,其底子依然是1967年的底子。从飞机的构型和尺寸上,就将737MAX的发展潜力给限制死了,纵使一个二代机能改到接近四代机的水平,但骨子里依然是个二代机的结构。
当然这其实也不能算是波音737的错,毕竟人家也没想到在21世纪第二个十年依然得挑起波音的大梁,和C919以及A320NEO对抗,这把老骨头真的很不容易了。而波音领导层的傲慢,也让他们没有及早进行波音737的后继机型研发,被空客A320NEO打得措手不及,也只能继续拿737顶上,最终毁了737的一世英名。至于未来的中国天空,C919和波音737必然会处于一个此消彼长的状态。
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评论168条
老马识途
2023-06-01 16:37
来自上海市
张先生的文章看到“钢索机械传动”这个词,触动了一下。
自家老爷子是空军战斗机飞行员,从米格15比斯飞到歼八1,都是机械操控的,没有飞过电传飞控的现代战斗机。
那个年代,飞行员要求有很强的臂力,我还不太理解。后来学了物理,加之对看了老爷子用的飞行原理教材,才知道自从人类发明了飞机以来,有长达半个世纪的时间里都在使用机械操纵系统。这种操纵系统的操纵杆通过钢丝绳、滑轮组和连杆机构与控制舵面进行联接。操纵方式对舵面的偏转完全是以人力为动力来源。俗话说要用“劲”。
因此在飞机高速飞行时,由于空气巨大的阻力,对操纵杆施加的力也要增加,甚至有些会出现难以拉动的情况。
这也就是为什么那个年代女性飞行员是稀罕物,更不可能上战斗机,能飞运输机就不错了。这是男女肌肉力量的差异造成的。
后来有了液压操纵系统,极大解放了人的肌肉,使飞行员更多扮演的是一个控制信号的发送端,而不是苦力了。
液压操纵虽然极大解放了人力,但是本质上还是操纵杆和舵面有直接的机械连接。而从电传操纵(Fly-By-Wire)开始,完全取消了操纵杆和实际控制舵面之间的机械关联和液压助力装置,操纵杆只用来将飞行员的操纵行为转换为电信号,通过线缆将相应的控制传递到相应控制舵面的伺服电机,作出预期的偏移动作。
电传操纵最大的进步,就是使计算机参与飞行控制成为可能,这就给现代飞机的发展奠定了一个基石。
电传飞控,舵面是受到计算机发出的信号来直接控制的,所以可以根据飞行器本身的气动特性提前写好飞控代码存在计算机中。哪怕飞行员犯错,计算机也会及时纠正,不允许飞行员飞出超出限制的动作。计算机甚至可以接管整个飞机实现智能巡航。到了今天几乎所有的客机都拥有这个功能。
而这个功能可以极大解放飞行员的双手和大脑,缓解飞行员的疲劳。
未来,随着人工智能的发展程度越来越高,计算机凭借电传飞控也可以做出更加复杂的飞行动作,这就是无人智能战斗机的概念。但是电传操纵系统是最重要的基石,如果仍然采用机械式和液压式的操纵,这一切都无从谈起了。
看着老爷子戴的那种有滤光护目镜、喉头送话机的飞行员皮帽,感慨!
张仲麟
2023-06-01 08:51
来自上海市
怎么说呢,波音737发展到现在相当于一辆老普桑改内饰改外形改悬挂装上车机甚至还油改电了,但本质还是普桑。
而我们的c919是全新研发的纯电架构平台的全新车型。
JohnnyJohnny
2023-06-01 09:10
来自湖北省
张仲麟
2023-06-01 08:51
来自上海市
怎么说呢,波音737发展到现在相当于一辆老普桑改内饰改外形改悬挂装上车机甚至还油改电了,但本质还是普桑。
而我们的c919是全新研发的纯电架构平台的全新车型。
是啊。简单理解,就像是J20后发,航电肯定比F22强一样。很多黑国产飞机的人跑来说,你怎么拿新出的东西跟人家多少年前的产品比较。问题是,现在天上就是这几种产品在竞争啊,我新出的东西比你老的好,还成了原罪了。真是!
张仲麟
2023-06-01 14:17
来自上海市
百战长缨
2023-06-01 12:01
来自湖南省
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你好,你说的这个人就是我
Leo1068
2023-06-01 11:27
来自湖南省
很多人认为,波音有能力开发全新替代737的机型出来,首先,资本运作的波音,已经从骨髓里只想多赚钱少花钱,这是脑袋问题,其二,波音的整个企业僵化非常严重,KC46的项目问题无数从侧面反应波音不可逆的衰落(一个轻车熟路的项目都能搞成这个屌样还有人好意思为波音鼓吹,从他们人为干预竞标就知道波音不行了)举报KC46和787生产问题的质检人员被波音高层打压驱逐就知道,波音从上自下眼里就只有利益,如果我们继续买波音的飞机,鬼知道会出什么重大事故,吹波音的人可以醒醒了,现在的波音不是当年的波音了,波音也将成为美国衰败的标志,C919是以国家意志为背书的项目,甚至是承载着全体中国人复兴期望的大项目,这与西方完全商业行为的项目完全不同,C919可能会有不足,但觉得不存在安全问题,是人都知道,走商业化的项目,安全好坏意味着生死,质疑C919安全的人只能说,你太可悲了
已注销用户
2023-06-01 08:54
来自黑龙江省
这不仅仅是后来居上的问题,还有工程设计的问题。看来美国的衰落已经深入到方方面面了!