未来客机发展方向

未来客机发展方向预测

一、分工明确

未来不可能由一个机型统一全部航线。主要分为以下四类。

第一是以A380、波音747-8为主的超大型客机，适合于执行跨洋的远程航线；第二是以波音787和A350为主的大中型节能宽体客机，适合于执行中远程飞行线路以及适当的中短程高密度客流量的飞行线路；第三就是以波音737和A320为主的单通道客机，适合于在主要城市间高密度往返飞行。以及第四类，支线客机。适用于中低客流航线。

超大型客机载客量大、航程远、运输能力强，但是价格非常高昂，对场地设施、人员培训、燃油消耗和后勤维护要求极高，看看A380带给这个世界的机场改造风暴就知道了，而且，这成本可不是一朝一夕能收回来的，这样的客机单价从来都不少于2亿美元，一般的运输公司根本用不起。

大中型节能型远程客机在保持载客量大、运输能力强的同时，耗油量少、噪声比低、对机场设施要求较低，同时航程的覆盖范围极广，像波音787，它的载客量覆盖从250到400座的每一个范畴，航程覆盖了从6500到16000公里的每一个距离段，是未来使用量最大的客机类型，但是，这样的客机并不适合于中小城市和小城市之间的运输飞行，典型的例子是777，国航当年购买了大量的777-200投入国内的航线运输，结果客流量少的可怜，客机的上座率一度连三成都不到，一个乘客能平均上3到4个座位，企业完全是在亏本运营，但是，如果投放到3000公里以上段的运输，777的效费比就很高

对于中国来说，将来需求量最庞大的干线客机仍然是以波音737和A320为主的单通道中型客机，首先是载客量适中，都在100到250座之间，能够快速弥补城市间空中交通的需求；其次是对机场需求不高，多数机场都能起降；而且，总体价格也不算昂贵，一般都在3500到6000万美元之间，适合于收回成本实现盈利。

支线客机，以中国为例，目前中国拥有的896条国内航线中，三分之二属中低客流航线，这些航线，用波音空客等干线飞机运营，客座率较低，资源浪费，因此，据统计，全国有482条航线不能保证每天一个航班，造成大批二三线城市航空出行不便。而这些中低客流航线如果用支线客机运行，则可以大大降低成本，还可以提高航班密度。因此，近几十年，支线客机在国内有着良好前景。

二、强调安全性、经济性、环保型和舒适性

安全性、经济性、环保型和舒适性仍然是下一代大型客机发展的主要设计要求．也是客机的评价准则体系。波音公司将重点从气动、推进、材料和系统技术人手，力求从提高系统可靠度、材料、电击保护、结构和系统健康监测等方面增强飞机安全性，从减少耗油率和维护费用，减轻材料和结构重量降低制造成本等方面提高飞机的经济性，从降低推进系统噪声，减少排放物污染、能源优化等方面加强环境保护；从降噪和人性化客舱设计等方面提高乘坐的舒适性。空客公司也提出了下一代民机发展的战略目标．明确了更安全、更经济，更环保和更舒适的设计思想。

针对未来航空环境．美国航空航天局(NASA)对满足2030年代能源效率，环境和运营目标要求的未来商埘飞机的先进概念进行研究，即、提出N+3代客机计划．也就是在20～25年之后投入使用、比现役客机先进一代的客机。N+3代客机的初步设计目标如下：

(I)运行噪声比现在联邦航空管理局噪声标准低7ldH．

(2)氮氧化物排放比现在标准减少75％以上.

(3)燃料消耗降低超过70％．

(4)具备在夫都会地区优化使用多个机场跑道起降的能力，以减轻空中交通拥堵和

延误，具体说就是要能在1500m长的备用机场跑道起落：

三、未来飞行器主要设计模式——翼身融合

半个世纪以来，大型民用客机的气动布局形式一直没有取得重大突破，气动效率基本没有大的提升。美国国家航空航天局（NASA）对在2020年使用的N+2代民用飞机提出的环保目标是，噪声要比目前对民用客机的第四阶段的标准降低42分贝，油耗要比采用GE90发动机的波音777减少40%，氮氧化物的排放量降低至少75%。面对如此苛刻的环保技术要求，采用传统气动布局的客机几乎是无能为力的，只有通过采用创新的非常规布局才能实现这些环保目标，而机翼/机身融合体（BWB）或称为混合机翼/机身（HWB）被认为是能够大幅提升民用客机的气动效率和环保性能的、最有发展前景的一种非常规布局。

翼身融合体布局的四大优势

1、气动优势

亚声速民用客机在典型的巡航状态下的最主要飞行阻力来源于摩擦阻力，而决定摩擦阻力大小的主要因素就是飞机的浸润面积，在机体内部容积相同的前提下，BWB布局的浸润面积相对于常规布局减少了1/3，从而可以大幅减少摩擦阻力。此

外，BWB布局的展弦比较大，相应的诱导阻力也较低。据NASA德莱顿飞行研究中

心估算，BWB客机的巡航升阻比至少将超过23，气动效率远高于传统的常规布局

客机。

2、结构优势

与常规布局相比，没有传统的圆柱机身和尾翼，融合的飞翼外形既没有常规飞机的机翼-机身结合区的整流罩，更没有结构复杂的开缝式后退襟翼，因此，飞机的

部件数量少，生产难度低，生产周期短。常规布局客机的结构载荷是沿着圆柱形机

身纵向分布的，因此飞机的大部分惯性载荷集中于两个机翼之间狭窄的机身内，而

机身本身又不产生升力，因此机翼要承受较大的弯矩和剪力。相反，BWB客机的结

构载荷是沿着机翼横向分布的，而中段机体本身提供的升力就占了全机总升力的20%以上，不仅气动载荷分布和惯性载荷分布相对于常规布局更为合理，而且机翼承受

的弯矩和剪力大约是常规布局的一半，从而大幅度降低了飞机的结构重量。

3、环保优势

由于气动效率高，相对于常规布局客机，其单位载荷推力要远小于常规布局客机，这就意味着在同等载荷下飞行时更环保、更节能。它的噪声也要比现在民用客

机的小得多，首先是BWB客机的发动机被置于机体的后上部，发动机噪声不会像

常规布局客机那样被机翼反射到地面，而且V形尾翼和后机身也起到了很好的屏

蔽作用。其次是BWB客机在起降时，后缘襟翼偏转角度较小，主要用于配平而非

增升，而且没有设置常规布局客机机翼在起降阶段必备的开缝式后缘后退襟翼，进

一步消除了噪声源。

4、模块化设计优势

目前常规布局客机通常只能在基本型客机基础上，通过加长或者缩短圆柱形机身的方法来发展加长型或者缩短型系列，但是，因为圆柱形机身本身并不提供升力，所以如果过度加长或者缩短机身就要涉及机翼的重新设计和换发工作，导致成本的急剧增加，