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C919飞机会出现“过度俯仰”问题吗?(时评.科普.原创)

已有 4274 次阅读 2019-7-29 20:26 |系统分类:科普集锦

沈海军

一、问题的提出

2018年10月,一架载有190余人的印尼狮航公司波音737MAX8客机坠毁,机上人员全部身亡。次年3月,一架埃塞俄比亚航空公司波音737 MAX 8客机起飞后不久坠毁,机上150余人全部遇难。5个月内接连两次737MAX8客机的恶性空难,使得波音公司陷入面临前所未有的困境。事后调查发现, 737MAX8的防失速系统(机动性能增强系统MCAS)出现了严重问题。

无独有偶,最近,针对波音737 MAX 8的竞争机型空客A321neo(A320neo加长版),欧洲航空安全局也发出了警告。警告指出,空客A321neo机型极端条件下有可能出现 “过度俯仰”问题。而“过度俯仰”问题正是当初波音737 MAX引入MCAS的重要原因。

作为波音737MAX、空客A321neo未来的竞争对手,我国C919客机和前两者同属于150座级别的中型客机,外形及尺寸相近,且动力均为CFM公司的Leap-1系列发动机。

波音737 MAX、空客A321neo不约而同出现了同一问题,于是许多网友纷纷来信询问:“国产C919飞机也会出现'过度俯仰'问题吗?”

二、空客A320neo为何会出现“过度俯仰”问题?

我们先来回答空客A321neo为何会出现“过度俯仰”问题。

飞机的操纵性是指飞机在飞行员操纵升降舵、方向舵和副翼下改变其飞行状态的特性,又称为飞机的操纵品质。其中,俯仰操纵靠升降舵和油门(发动机拉力线和飞机机身轴线不重合)产生的俯仰力矩来实现。

空中客车公司发布的通告表明,在极端条件下,A3210neo飞机可能会出现“过度俯仰”情况。这里的“极端条件”特指“1)机组进行动态机动(如复飞),且2)飞机在进近过程中处于非常低的高度(小于30m),且同时3)处于特定的着陆构型,且4)飞机的重心处于极其靠后的位置。”

根据以上通告内容可知,A321neo“过度俯仰”问题实质上是飞机在“重心非常靠后,低空跑道复飞”时俯仰操纵品质出现了问题。

为什么A321neo会“过度俯仰”呢?不妨分析一下A321neo飞机在上述“极端条件下”会发生什么。

飞机低空跑道复飞,由安稳状态转入复飞状态,需要时刻精确把握好俯仰飞行姿势。飞行员需:逐渐推满油门,收起襟翼至“复飞”位置,拉拉杆,将机头抬到恰当的上仰姿势。在这一过程中,

1)由于A321neo是安装的Leap-1发动机直径及推力比先前的CFM56发动机要大许多,发动机拉力线和机身轴线垂直方向的不重合度加大,当飞行员推油门时,飞机会产生一个较大的抬头力矩;

2)飞机从近地复飞爬高时,飞机的地面效应逐渐减少,飞机升力会快速减小,同时会自动引起一个显著的附加的抬头力矩。这里,所谓“地面效应”是指飞机近地高度小于1个翼展长度时,机翼下洗气流会显著影响气动升力,得到一个额外的气动力变化(增加);

3)飞机襟翼从“着陆”位置收起至“复飞”位置,飞机升力会减小;

4)飞机的纵向稳定性与其重心息息相关。“重心非常靠后”,则意味着飞机俯仰稳定性变差,同时俯仰操纵性灵敏度增加。

综上所述可知,在上述“极端条件下”,飞机升力减小,容易抬头,纵向稳定性变差,且操纵性非常灵敏,故A321neo容易出现所谓的“过度俯仰”问题。

三、C919飞机会出现“过度俯仰”问题吗?

现在,为应对“过度俯仰”问题,空客已向A321neo用户提供了一种临时解决方案,即通过限制飞机装载重心(飞机重心不要过于靠后,不超过37%),来防止在实际运行中出现该情况。同时,空客也加快了技术攻关,预计在2020年第三季度推出解决A321neo飞机“过度俯仰”问题的最终方案。

目前,中国已有3架919飞机在进行运营前的适航试飞,预计2年后投入市场运营。由于和波音737 MAX、空客A321neo有较大的相似度,且使用了同款的Leap-1发动机,因此,C919飞机是否也存在类似的“过度俯仰”情况,尚难以断言。

不过,值得幸运的是,波音737 MAX和空客A321neo暴露的问题为我们敲响了警钟。前车之鉴,后车之覆。中国的C919飞机在投入运营之前,尚有2年的试飞、改进时间。我们要向空客学习,加紧模拟实验和试飞工作,尽快确认C919不存在类似的“过度俯仰”问题;与此同时,也要紧密关注、跟踪、借鉴空客和波音应对该问题的做法和经验。

我们有理由相信过,借助后发优势,周全考虑、得当设计,“过度俯仰”将不会在国产C919飞机上出现。



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