國(guó)外窄體干線客機(jī)發(fā)展概況

□ 孫洪釗 陳 黎

國(guó)外窄體干線客機(jī)發(fā)展概況

□ 孫洪釗 陳 黎

5月5日，C919大型客機(jī)成功首飛，標(biāo)志著縈繞中華民族百年的“大飛機(jī)夢(mèng)”終于取得了歷史突破。C919大型客機(jī)是我國(guó)首款完全按照適航標(biāo)準(zhǔn)和主流市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)研制、擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單通道干線飛機(jī)。大飛機(jī)是國(guó)之重器、現(xiàn)代工業(yè)皇冠，首飛成功意味著C919大型客機(jī)項(xiàng)目取得階段勝利，也彰顯著中國(guó)工業(yè)實(shí)力的突飛猛進(jìn)。從C919首飛成功的振奮中，我們也將目標(biāo)轉(zhuǎn)向世界，看看其他單通道干線客機(jī)的發(fā)展。

干線客機(jī)的分類

根據(jù)客座數(shù)、航程和執(zhí)飛航線的不同，現(xiàn)代民航運(yùn)輸機(jī)可分為支線客機(jī)和干線客機(jī)兩大類。其中支線客機(jī)是指典型客艙布局下的客座數(shù)低于100、滿載航程不超過3000千米、航行于中心城市與中小城市或中小城市之間的客貨運(yùn)輸機(jī)；干線客機(jī)則是客座數(shù)大于100、滿載航程超過3000千米的大型客貨運(yùn)輸機(jī)。與支線客機(jī)相比，干線客機(jī)是現(xiàn)代民用航空運(yùn)輸市場(chǎng)的主體，目前全球民航運(yùn)輸業(yè)90%以上的客貨周轉(zhuǎn)量都是由干線客機(jī)完成。

干線客機(jī)根據(jù)航程的不同，又可分為中遠(yuǎn)程干線客機(jī)（滿載航程超過6000千米）和中短程干線客機(jī)（滿載航程低于6000千米）兩類，前者主要用于需要飛越多個(gè)國(guó)家/地區(qū)的國(guó)際航線，后者則主要用于地區(qū)性國(guó)際航線和各國(guó)國(guó)內(nèi)航線。與此同時(shí)，干線客機(jī)根據(jù)機(jī)身客艙的寬度和艙內(nèi)人員通道的數(shù)量，又可以分為寬體（雙通道）干線客機(jī)和窄體（單通道）干線客機(jī)兩類。而從世界民機(jī)研制國(guó)家多年來推出的干線客機(jī)產(chǎn)品來看，除了波音757（為中遠(yuǎn)程窄體干線客機(jī)）、空客A300（為中短程寬體干線客機(jī)）等少數(shù)機(jī)型外，寬體客機(jī)大多為中遠(yuǎn)程飛機(jī)，窄體客機(jī)則大多為中短程飛機(jī)。

在世界干線客機(jī)、乃至整個(gè)民機(jī)市場(chǎng)上，中短程窄體干線客機(jī)（以下均稱窄體干線客機(jī)）一直是最受客戶歡迎、市場(chǎng)需求/銷售量最大的一種，并且這種態(tài)勢(shì)將會(huì)在今后長(zhǎng)期保持下去。例如，根據(jù)美國(guó)波音公司2015年6月11日發(fā)布的年度《當(dāng)前市場(chǎng)展望》報(bào)告，在今后20年內(nèi)（2015～2034年）世界民用航空市場(chǎng)對(duì)對(duì)窄體干線、寬體干線和支線客機(jī)的需求分別為26370、8830和2490架，其中窄體干線客機(jī)所占比例接近70%。由于這樣的原因，窄體干線客機(jī)長(zhǎng)期受到世界主要民機(jī)研制廠商的高度重視，除了多年來壟斷這一民機(jī)細(xì)分市場(chǎng)的波音737系列和空客A320系列飛機(jī)外，近年來部分力圖在世界干線客機(jī)市場(chǎng)“分一杯羹”的民機(jī)研制廠商，在其干線客機(jī)產(chǎn)品研發(fā)和市場(chǎng)開拓中，也紛紛選中窄體干線客機(jī)作為切入點(diǎn)和突破口。例如，俄羅斯伊爾庫(kù)特公司的MS-21、加拿大龐巴迪宇航集團(tuán)的C系列和中國(guó)商飛公司的C919均為這一級(jí)別的飛機(jī)。

國(guó)外窄體干線客機(jī)典型產(chǎn)品

對(duì)于世界中短程窄體干線客機(jī)市場(chǎng)來說，多年來一直被波音737、空客A320飛機(jī)所壟斷，為了今后能繼續(xù)保持自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這兩種老牌窄體干線客機(jī)還各自推出了最新改型：波音737MAX和A320NEO。

波音737系列飛機(jī)。波音737系列飛機(jī)堪稱世界航空史上最成功、最暢銷的民航客機(jī)產(chǎn)品，自1967年12月開始交付使用以來，該機(jī)產(chǎn)量已經(jīng)超過9365架（截至2017年2月），并且仍有超過4430架的訂單等待交付。

到目前為止波音737已經(jīng)發(fā)展了3代共9種型號(hào)：第一代737-100/200、第二代737-300/400/500和第三代737-600/700/800/900。其中的737-600/700/800/900在繼承原有737飛機(jī)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，融入大量新技術(shù)（包括換裝新型機(jī)載系統(tǒng)、改進(jìn)客艙和駕駛艙設(shè)計(jì)）改型發(fā)展而成，被稱為新一代737（737NG）。在737NG系列飛機(jī)中，737-700為標(biāo)準(zhǔn)型，可載客126～149人；737-600為縮短型，可載客110～132人；737-800是在737-700基礎(chǔ)上發(fā)展的加長(zhǎng)型，用于取代737-400，可載客162～189人；737-900則在737-800的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加長(zhǎng)，用于同185座的空客A321競(jìng)爭(zhēng)。

為了最大程度地保持與傳統(tǒng)737（第一、二代737）飛機(jī)之間的通用性，737NG可以使用同樣的跑道、停機(jī)坪、登機(jī)門等，同時(shí)還具有相同的零部件、地面支持及地面維護(hù)設(shè)備。而在波音737 NG內(nèi)部的4種機(jī)型之間，則具有98%的機(jī)械零部件通用性和100%的發(fā)動(dòng)機(jī)通用性，從而有效降低了航空公司的運(yùn)營(yíng)成本。此外，波音公司還計(jì)劃將波音737后繼機(jī)同波音787共享技術(shù)資源，采用相同駕駛艙、機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)，但不同機(jī)身寬度的兩種平臺(tái)。

值得指出的是，經(jīng)過大幅技術(shù)改進(jìn)的737NG系列飛機(jī)，無論從結(jié)構(gòu)上還是從性能上看，與傳統(tǒng)B737相比均已有跨代的提高，完全可以視作一種基于20世紀(jì)90年代技術(shù)研制的新一代先進(jìn)客機(jī)。其中最引人注目的是，737NG采用了全新設(shè)計(jì)的機(jī)翼、尾翼和增升裝置，飛機(jī)的巡航高度和速度也得到了提升，若嚴(yán)格按照傳統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，737NG將很難被列入B737系列家族中；只不過為了充分利用737系列飛機(jī)多年來在客戶中建立起來的良好聲譽(yù)，737NG才依然沿用了737的編號(hào)。

目前波音公司正在實(shí)施新型737 MAX飛機(jī)項(xiàng)目，該系列飛機(jī)將擁有三種型號(hào)：737MAX-7、737MAX-8和737MAX-9，分別基于737-700、800和900ER（即當(dāng)前波音737銷量最好的三個(gè)型號(hào)）研發(fā)。與先前的737系列飛機(jī)相比，737MAX將換裝新型LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)，重新設(shè)計(jì)尾錐并采用“先進(jìn)技術(shù)”翼梢小翼，以達(dá)到提升經(jīng)濟(jì)性環(huán)保性的目的。

空客A320系列飛機(jī)。歐洲空客公司為了與波音737等飛機(jī)競(jìng)爭(zhēng)而專門推出A320系列飛機(jī)，該機(jī)在設(shè)計(jì)中秉承“以新制勝”的方針，大量采用了側(cè)向駕駛桿、電傳操縱系統(tǒng)（是世界上第一種采用電傳操縱系統(tǒng)的亞音速民用運(yùn)輸機(jī)）、主動(dòng)操縱面、先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料（復(fù)合材料和新型鋁合金）等技術(shù)。

A320飛機(jī)采用了通用設(shè)計(jì)，包括4種機(jī)型A318/A319/A320/ A321。其中，A320是該系列的基本型（包括A320-100和A320-200兩個(gè)子型號(hào)），A321是在A320基礎(chǔ)上發(fā)展的加長(zhǎng)型（也為A320系列中最大的型號(hào)，可載客185人），A319是在A320基礎(chǔ)上縮短機(jī)身、加大航程的改型（可載客124人），A318是在A319基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮短機(jī)身、改善起降性能的改型（可載客107人）。

A318/A319/A320/A321均采用相同的駕駛艙和操作程序，擁有一種機(jī)型飛行執(zhí)照的飛行員就可駕駛?cè)?個(gè)型別的飛機(jī)，從而有效降低了飛行員的培訓(xùn)成本，并提高了航空公司的運(yùn)營(yíng)靈活性。此外，系列內(nèi)部各型別之間系統(tǒng)和部件的通用性不僅方便了飛機(jī)的維護(hù)，同時(shí)也大大降低了維護(hù)保障成本。

目前空客公司正在研發(fā)A320飛機(jī)的最新改進(jìn)型A320NEO，該系列飛機(jī)主要包括三種型號(hào)：A319NEO、A320NEO和A321NEO。與先前的A320飛機(jī)相比，A320NEO主要改進(jìn)之處在于換裝了推力更大、效率更高的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，使其油耗降低15%，操作費(fèi)用減少8%，噪聲和氮氧化物排放量也明顯縮減；此外，A320NEO飛機(jī)加裝了全新設(shè)計(jì)的翼端帆，機(jī)內(nèi)行李箱空間和空氣過濾系統(tǒng)也有所改善，以提高客艙內(nèi)乘客的舒適度。

窄體干線客機(jī)未來發(fā)展

翼身融合體飛機(jī)。由于傳統(tǒng)“圓筒形機(jī)身+機(jī)翼”布局的民機(jī)在增大載客量、提高升阻比、改善經(jīng)濟(jì)性/環(huán)保性等方面進(jìn)一步提升的空間已經(jīng)非常有限，因此今后民機(jī)要想在上述性能領(lǐng)域取得新的突破，只能借助于全新氣動(dòng)布局的應(yīng)用。在世界各國(guó)多年來推出的各種創(chuàng)新性氣動(dòng)布局中，翼身融合體布局（BWB）具有高度的集成特性，采用這種布局的飛機(jī)與同量級(jí)傳統(tǒng)布局飛機(jī)相比，具有更輕的結(jié)構(gòu)重量、更大的有效載荷空間、更高的升阻比和更低的燃油消耗率，同時(shí)在安全性、環(huán)境友好性（低噪聲、低排放）和提高制造效率等方面也擁有較大的優(yōu)勢(shì)，因而是最具應(yīng)用前景的一種非常規(guī)布局。美國(guó)波音公司對(duì)翼身融合體布局技術(shù)開展了多年的研究，目前已經(jīng)從概念研究轉(zhuǎn)入到試驗(yàn)階段，并制造出多架X-48試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證試飛；與此同時(shí)，歐盟在該領(lǐng)域的研究也取得了很大進(jìn)展，并提出了一體化翼身飛機(jī)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)近期國(guó)外媒體的報(bào)道，波音和空客公司在其未來的全新一代干線客機(jī)研制中，將很可能會(huì)采用翼身融合體技術(shù)。

混合動(dòng)力飛機(jī)。要使今后的民機(jī)更加高效、節(jié)能、環(huán)保，各種新能源航空發(fā)動(dòng)機(jī)必不可少，混合動(dòng)力裝置（純電動(dòng)力+常規(guī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)）則是其中非常具有應(yīng)用前景的一種。采用這種動(dòng)力裝置的飛機(jī)在最耗油的起飛和爬升階段，通過電池放電，利用混合動(dòng)力來推進(jìn)飛機(jī)以降低油耗；而在巡航飛行階段，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為正常的經(jīng)濟(jì)模式，在驅(qū)動(dòng)飛機(jī)飛行的同時(shí)為電池充電。根據(jù)評(píng)估，混合動(dòng)力飛機(jī)的油耗可降至傳統(tǒng)飛機(jī)的50%甚至30%，同時(shí)有害氣體的排放大幅減少，飛行和起降時(shí)的噪聲也將顯著降低。目前美國(guó)、歐洲和俄羅斯都在積極從事這類飛機(jī)的探索研究，例如波音公司正在實(shí)施一項(xiàng)名為“亞聲速超綠色研究”（Sugar）的混合動(dòng)力支線客機(jī)研究計(jì)劃，空客公司也在研究一種70～80座級(jí)的混合動(dòng)力支線客機(jī)。隨著混合動(dòng)力飛機(jī)技術(shù)的成熟，該技術(shù)將會(huì)逐步向更大型飛機(jī)推廣，并且有望在窄體干線客機(jī)上得到應(yīng)用。

超聲速客機(jī)。今后，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和民眾生活水平的提高，人們對(duì)空中旅行舒適性的要求將越來越高，其中包括盡量縮短長(zhǎng)途飛行時(shí)間以避免由此引起的厭倦疲勞，這個(gè)問題只能通過提高飛機(jī)速度、實(shí)現(xiàn)超聲速甚至高超聲速飛行來決，因此超聲速客機(jī)有廣闊的市場(chǎng)前景。上世紀(jì)90年代中期起，美國(guó)、歐洲、俄羅斯、日本等紛紛提出各自的超聲速、甚至高超聲速客機(jī)方案。從發(fā)達(dá)國(guó)家近年在相關(guān)領(lǐng)域的動(dòng)向來看，其在發(fā)展新型超聲速客機(jī)的過程中，大體上均是本著“先小后大、先慢后快、先近后遠(yuǎn)、先易后難”的原則，從技術(shù)難度和復(fù)雜程度相對(duì)較低、較小較慢的超聲速公務(wù)機(jī)入手（超聲速商業(yè)飛行所涉及到的聲爆、噪聲控制等問題，在較小型飛機(jī)上解決起來相對(duì)更為容易），然后逐步提高技術(shù)門檻，增大飛機(jī)尺寸重量和飛行速度，最終向大型超聲速客機(jī)、高超聲速客機(jī)甚至空天飛機(jī)邁進(jìn)。（中國(guó)商飛公司）