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扶桑新机-浅析日本MRJ支线客机  

2014-08-28 20:28:09|  分类: 民用航空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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扶桑新机-浅析日本MRJ支线客机 - 小飞猪 - 小飞猪的博客

 完成总装的MRJ支线客机原型机


8月份15日,日本新型支线客机-MRJ Mitsubishi Regional Jet-三菱线客机)首架原型机完成总装,即将首飞,这是日本继上世纪年代YS-11之后,再次涉足支线客机的研制。

从日方公布的资料来看,MRJ是新世纪比较典型的大型喷气式支线客机,它主要执行点对点支线以及低密度客流的干线航班,它的竞争对象主要是巴西的ERJ-170/-190,俄罗斯的SSJ-100,还有我国的ARJ-21客机,因此需要我们对该机的发展保持必要的关注。

自从上世纪研制YS-11支线客机之后,日本航空工业在客机领域显得比较沉寂,它更多的参与到波音公司一系列客机的研制工作之中,而不是独立研制飞机,进入新世纪之后,考虑保持和发展本国航空工业的需要,日本开始酝酿发展国产客机,2004年三菱重工公开了MRJ支线喷气式客机方案,飞机采用 T形尾翼,尾吊发动机布局,发动机推力在30千牛级,座位在30-50座左右,从总体上来看它类似于巴西的ERJ-145系列客机。

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 ERJ-145标志着支线客机进入喷气式时代,图为我国南方航空的ERJ-145客机


不过三菱重工在与客户进行交流之后,最终放弃了这个方案,这是因为进入新世纪,随着石油价格上升,支线客机的运营成本也在上升,50座级以下的喷气式客机实现盈利已经越来越困难,上世纪90年代出现的50座级喷气式支线客机“黄金时代”已经过去,大批这样飞机正在退出欧美航线,巴西飞机公司认为大约会有250架左右的ERJ-145级别的飞机退出发达国家的航线。同时为了降低每座运营成本,需要发展更大的飞机,所以巴西飞机公司集中全力研制70-100座级的ERJ-170/-190飞机,另外一家支线飞机公司庞巴迪也持同样的观点,它在2006年关闭了50座级CRJ200支线客机生产线,全力发展70-90座级的CRJ-700/900/1000,甚至还在发展100-130座级的CS-100/-300系列次干线客机。

对于未来支线航空运输的发展,三菱重工也赞同这样的观点,即欧美发达国家开始越来越多的使用大型支线客机,它既可以开辟更多的点对点航线,以降低中心机场的压力,同时也可以在执行一些中低密度干线航班任务,由于反恐战争、金融危机等因素,发达国家航线客流一直处于下降趋势,例如在伊拉克战争头几天,美国航空公司客流下降了10%以下,这样美国骨干航空公司一直在亏损的泥沼之中苦苦挣扎,这种情况下,美国骨干航空公司开始选择把中低密度客流航线交给支线航空公司来运营,这样就给大型支线喷气客机提供了比较广阔的市场空间。

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 ERJ-170/-190标志着大支线客机时代的来临


2006年三菱重工对MRJ的设计进行了重大更改,总体布局由尾吊改为翼吊,同时采用低置平尾,加长了机身,提高了最大起飞重量,增加了座位,达到70-90座级,整体性能上可以与ERJ-170/-190类似,以竞争大型支线喷气式客机市场,按照原计划,MRJ2008年正式启动,2011年首飞,2012年交付,为此三菱重工投资成立了三菱飞机公司(MJET)负责研制、生产和销售MRJ2008年全日空宣布订购买15MRJ,同时保留另外10架选择权,考虑到这是日本第一次研制喷气式支线客机,为了保险起见,所以MJET与波音公司签署协议,由波音公司为MRJ的研制、营销与售后服务提供咨询。

     根据最初的设计,MRJ将大量采用复合材料,其碳纤维复合材料的使用比例达到28%左右,进入新世纪,客机大规模使用复合材料是一个趋势,如波音787等新一代客机就广泛使用的复合材料,其目的是降低结构重量,减少空重,从而减少每座运营成本,提高飞机的经济性,日本在碳纤维复合材料技术乃工艺方面居全球前列,波音787就使用来自日本东丽公司的T800碳纤维,因此MRJ在使用复合材料方面 有自己独特的优势,但是在经过深思熟虑之后,MJET还是放弃了这个想法,主要原因一个是复合材料虽然重量轻,但是也增加制造和维护的难度,尤其是支线航空和机场的维护保障能力较低,对于大型复合材料结构的维护和保障能力不足,所以可能取得相反的结果,另外随着技术的发展,传统金属材料如航空铝的性能也得到了长足进步,将减轻新飞机的重量,降低成本和维护费用,部分性能可与复合材料媲美,并且它对于维护保障方面的要求更低。

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 MRJ空中飞行想像图


巴西飞机公司在研制新一代E2客机的时候仍旧采用了金属机身和机翼。根据提供相关材料的美国铝业公司宣称,它已经开发出了新型铝合金(包括铝锂合金),通过采用先进的设计和制造技术,以及新型紧固件,可使飞机的重量减轻多达10%,如果采用空气动力学的更高效的机身表面,还可以让蒙皮摩擦阻力降低6%,从而把燃油经济性提高了12%,这样整架飞机制造、运营和维修费用可以减少高达30%,而生产难度也将明显减少。显然MJET也接受了这个说法,降低了MRJ复合材料使用的比例,根据相关资料,MRJ的碳纤维复合材料的使用比例被降低到15%以下。

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 MRJ-90座舱布置图(全经济舱布置)

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 MRJ-70座舱布置图(全经济舱布置)

另外MRJ还对对机舱进行了了改进设计,将机舱加高3.8CM,舱顶行李舱容积增加到12%,原来的地板下的两个行李舱合并成一个大的行李舱,这样做的主要目的在于提高客舱空间,增加旅客的舒适性,从而提高飞机的竞争能力.从巴西ERJ-170/-190客机来看,其成功经验之一就是实现“大型客机体验”,就是提高客机的舒适性,随着社会经济的发展,人们对于交通工具的舒适性要求也越来越高,这样就需要飞机能够提供更多的空间,更为重要的是在支线航班上也出现了更多的公务或者商务旅行客流,因此不但要为他们提供更加舒适的空间,可能还需要提供公务舱来满足他们的需要,如E-170/-190就可以进行两级布置,提供大约6个舱位的公务舱。所以MRJ汲取了这个经验,它加大了客舱空间,为可以为乘客提供更为舒适的旅行,同时乘客也可以携带更多的行李,必要时也可以更加方便的更改座舱布局,增设公务舱。

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 新型发动机为MRJ提供了经济的性能


动力系统是民航客机的关键,它在很大程度上决定着飞机的燃油经济性、舒适等性能,MJETMRJ选择的是普惠公司新一代“齿轮传动”涡扇发动机-PW1217G,它最大的特点就是利用齿轮将风扇和低压涡轮联结在一起,而不是传统的传动轴,我们知道涡轮的转速越高效率越高,而风扇提高效率则需要降低转速,传统的传动轴很难达到这两者的统一,因此不可避免会造成发动机效率上的妥协,而齿轮传动解决了这个问题,可以让涡轮以高速转动而风扇以低速旋转,从而让发动机性能最优化,根据普惠公司的说法,PW-1000G的发动机与传统发动机相比,可以降低油耗15%以上,噪声降低大约50%,航油一直是航空公司经营成本最主要的部分,占到总成本的近一半以上,本世纪最高峰的时候曾经达到60%,所以发动机油耗一直是航空公司最为敏感的指标,通过采用PW-1217G发动机,MRJ降低了飞机的总油耗,从而有效的增强了飞机的经济性能。

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 MRJ以巴黎机场为基地的航线覆盖范围


MJET公开的计划来看,MRJERJ-170/-190一样,分为两个级别,即78座的MRJ-7092座的MRJ-90,后者除了机身比前者长2.4米以外,发动机推力增加9千牛以外,其他指标相同,每个级别都有标准型、增程型和远程型,MRJ-70/-90标准型的航程为1450/1490公里,增程型为2700/2400公里,远程型为3320/3310公里.按照MJET说法,MRJ可以满足欧美发达国家对于新一代大型支线喷气式客机的要求,特别是可以执行那些瘦长航线上的航班任务,避免使用较大的干线飞机,降低航空公司的成本,以美国丹佛机场为基地,MRJ的航程可以覆盖美国全境,如果以欧洲的巴黎机场为基地,MRJ基本上可以辐射欧洲全境乃至北非部分国家。

通过一系列新技术、系统的运用,让MRJ主要指标比目前使用的大型喷气式支线客机有了明显的提高, MJET认为未来全球大约需要5000架左右这个级别飞机,MRJ可以占据大约20%的市场,为日本以后发展干线客机打下良好的基础。目前MJET手中拥有大约200架订单,其中最大一个来自美国天西航空公司,它一次订购了100MRJ客机。

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 MRJ以丹佛机场为基地可以覆盖美国全境


不过MRJ想达到预定的目标,还要经过艰苦的努力,虽然日本在材料、工艺等方面能力突出,通过参加波音公司多个民机项目的研制,其积累了一定的客机研制经验,但是从整体体来讲,日本航空工业在研制客机的总体设计、气动布局等方面仍显经验不足,这显然会影响MRJ在未来的竞争能力。

从目前来看,支线客机尤其是大型喷气式客机市场和干线飞机差不多,呈现巴西飞机公司和加拿大庞巴迪飞机公司两强对垒局面,巴西飞机公司凭借ERJ0-170/-190系列逐渐胜出,根据相关资料,它占据目前国际市场一半左右的份额,尤其新一代E2系列客机优势尤其明显,在去年的巴黎航展上面,E2系列取得近300架订单,而庞巴迪的CRJ系列只有区区7架,可谓大获全胜,因此MRJ想在国际市场上有所作为,E2显然是一个拦路虎。因为对于航空公司来说,考虑到后勤保障、飞行员转换等方面的考虑,更倾向于采用一个系列或者一个公司的飞机,那么在巴西飞机公司已经在市场占据较大份额的情况下,后来者要付出更多的努力,才能取得较好的市场份额。

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 E2系列是MRJ最大的竞争对手


三菱公司虽然对未来支线客机市场的发展把握准确,但是在具体机型上还是有所偏差,最明显的例子就是他们认为未来大型支线客机的座位应该局限在100座以下,所以MRJ只安排了7090两个级别,但是巴西飞机公司认为未来支线客机正在向着更大型的方向发展,70座级的市场正在步50座级的后尘,所以E2系列取消了E-170这个型号,最小的E-175的座位已经达到90座级,从MRJ的订单来看,也主要集中在MRJ-90,而MRJ-70尚未有人问津,无独有偶,俄罗斯SSJ-100客机的订单也集中在90座级的SSJ-100/90上面,而70座级的SSJ-10/75则颗料无收,而庞马迪也决定不在CRJ系列上面投入资源,而集中全力发展更大的CS系列,有消息说MJET已经着手对MRJ进行加长,将座位提高到100座级,如果在早期设计就瞄准E2系列,那么MRJ在竞争中显然要更加主动一些。

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CS300也会对MRJ凌空拦截


另外就飞机来身来说,MRJ似乎也与ERJ系列有一定的差距,以MRJ-70远程型和ERJ-170远程为例,前者发动机推力67千牛左右,后者62千牛,空重都在21吨,最大起飞重量前者为39吨左右,后者为37.2吨,载客都在80人左右,但是航程方面MRJ-70远程为3380公里,而后者高达3900公里,需要指出的是这还是两者发动机性能有差距的情况下的数据,ERJ-170使用的CF34-8E发动机性能要低于MRJ-70PW1217G,这也一定程度上反映了三菱重工在飞机总体设计、气动布局等方面与巴西飞机公司的差距。


 本文专供网易军事,禁止商业性转载,非商业性转载请尊重网易首发权,发表十天以后方可转帖

注:

1、世界飞机手册 2011版

2、MJE官方主页

     http://www.mrj-japan.com/range_capability.html

3、民用飞机总体设计

4、本文配图来源于网上,权利归原作者所有

 

 

 

 

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