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盘点民航界主流的那些“电风扇”们

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发表于 2015-5-21 21:00:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
[摘要] 涡轮螺旋桨(涡桨,Turboprop)作为与涡轮喷气式(涡喷,Turbojet)和涡轮风扇式(涡扇,Turbofan)并存的三种涡轮发动机之一,原理其实大同小异,都是利用加压空气与燃料混合燃烧产生动力。
  图:复兴航空 ATR72-600


  民航资源网2015年5月19日消息:涡轮螺旋桨(涡桨,Turboprop)作为与涡轮喷气式(涡喷,Turbojet)和涡轮风扇式(涡扇,Turbofan)并存的三种涡轮发动机之一,原理其实大同小异,都是利用加压空气与燃料混合燃烧产生动力。涡桨动力较弱但是经济性好,主要用于100座级以下的支线飞机;涡喷动力强劲但是比较吃油,更多出现在战斗机上,协和客机为了达到超音速飞行也使用了带加力的涡喷发动机;而目前中、大型民航客机则几乎都在使用涡扇发动机。三种发动机各自的优缺点使得他们在不同的领域受到青睐。

  涡桨发动机由涡轮机带动前部的螺旋桨,通过螺旋桨产生推(拉)力。由于螺旋桨裸露在外,因此也俗称“电风扇”。由于螺旋桨的效率随着速度的上升而下降,所以一般来说在速度较慢的20-70座级别的支线飞机上较为常见。但是由于在低空的效率较高、适合在简易跑道上起降、维护容易等原因,在军用运输机领域也广泛应用,如C130、A400M等均采用涡轮螺旋桨发动机。由于噪音、飞行速度等原因,民机市场上50-100座级的支线客机趋向喷气化,诸如SAAB萨博公司等生产的涡桨式支线运输机纷纷以停产告终,而ATR公司设计制造的ATR系列以及庞巴迪公司设计制造的DASH8系列以及我国生产MA60/600的西飞等,是少数还在研制生产的飞机制造企业,特别是前两者目前已占据大部分涡桨式支线运输机市场。

ATR-42/72 系列

  ATR系列是采用了双发涡轮螺旋桨上单翼 T 尾设计的支线飞机,由法国和意大利合资的区域运输机公司研制生产。 ATR(法文Avions de Transport Regional 意文Aerei da Trasporto Regionale)是法文和意大利文“区域运输机”的缩略语,由法国航宇公司和意大利阿莱尼亚公司联合于1981年10月成立,1982年2月5日正式建立经济利益集团(GIE),总部设在法国图鲁兹。

  ATR至今为止仅生产了两个系列的客机:ATR-42及ATR-72,它们区别在于载客量上,均采用了两人制驾驶舱,至今已量产超过1100架。由于造价和油耗都比市面上主要竞争对手庞巴迪的Dash-8 Q系列低很多,所以在订单数量上大幅领先于后者,使得ATR成为同级市场上最受欢迎的涡桨客机。

  法国和意大利在1981年成立ATR,随即推出公司第一款机型,标准客量42座的ATR42,并于1984年进行了测试原型机ATR42-200的首飞。1985年8月ATR42获得欧盟适航认证,并于同年12月开始交付ATR42-300型,启动客户为海岸航空Air Littoral。由于ATR42推出后销售未如理想,ATR于1986年宣布推出加长版ATR,即载客量提升至72人的ATR72,并且于1989年投入使用,启动客户为芬兰航空Finnair。不过在随后的10年中,ATR的销售量依然不如期望。直到2000年下半年,随着油价飙升,加上新兴支线客运市场的兴起,ATR72订单开始迅速增长,逐步使其成为市面上最受欢迎的涡桨客机。

  ATR42/72均采用普惠的PW120引擎,初期版本推力仅有2000-3000匹马力左右,使其航速远低于竞争对手庞巴迪的Q系列,不过ATR系列却比庞巴迪Q系列使用成本降低2-3成,所以更受航空公司的青睐。而第一代的ATR和第二代的ATR在外型上并没有太大区别,唯一的外观区分是第二代ATR42/72-500引擎叶片从第一代的4片增加到6片。从2011年开始,ATR推出了第三代ATR72-600和ATR42-600两款机型,进一步改进了航电系统,也采用全新引擎和轻量化机身,使飞机性能更为突出。ATR系列飞机的另外一个卖点是各款ATR机型均可以在客机与货机间轻松转换,令ATR成为了三大货运公司FEDEX、UPS和DHL的支线机队里不可或缺的一员。

  截至2014年底,ATR合共交付超过1100架飞机,并且有近200架的储备订单。最大运营商为巴西蓝色巴西航空Azul LinhasAereas Brasileiras,其机队拥有超过50架ATR各款机型。我国新疆航空曾拥有5架ATR72-500型客机,新疆航空被南方航空合并后加入南方航空机队并于2013年退役。台湾地区立荣航空运营一批全新的合共13架ATR72-600,复兴航空过去和现在一共拥有超过20架ATR72-200/500/600。虽然ATR过去半年接连在台湾发生了两起致命事故,但纵观迄今为止运营30年间,ATR系列飞机仅发生过10起致命事故,其中台湾复兴航空占了4起,因此在全球各款机型中,并没有显著的飞行安全问题。

  图:澳洲航空支线 Dash-8 Q400


DASH-8 系列

  现在由庞巴迪负责销售的Dash8-Q系列涡桨客机,原本是由加拿大德哈维兰飞机公司(de Havilland Canada,DHC)于1984年推出的DHC-8(Dash8)系列。DHC于1992年被庞巴迪并购后,1997年这款飞机在机舱得到改良更新后更名为Dash8-Q系列,其中Q代表QUIET 安静的意思。Dash8系列旗下型号有(Q100,Q200,Q300和Q400),作为西方客机制造商中最资深的涡桨客机制造厂商,DHC推出的每一款客机都深受客户的喜欢和信赖,也使Dash8系类自1984年推出40座版本Dash8-100开始,就迅速成功抢占了涡桨客机的市场。

  Dash8系列的设计基本是沿用DHC-7系列作为蓝本,并配以两具推力更强的普惠PW120系列引擎取代DHC-7的四具PT6A引擎。从四发飞机变为双发飞机,会令飞机在短跑道起降的性能大打折扣,但却能大大降低油耗,提升飞机的成本优势。此外Dsah8保留了Dash7的主起落架配备模式,也就是把主起落架直接安装在引擎下面。

  在Dash8家族里,最先推出市场的是1984年投入使用的40座的Dash8-Q100,然后是1989年开始推出的Q300型。1995年在Q100型的基础上通过更换更有力的引擎,Dash8-Q200型应运而生。Dash8系列里载客量最高的Q400型则是在2000年开始推出市面,可以搭载80名旅客。四款子型号中,Q100、Q200和Q300的性能相差无几,航程均在1500-1900公里左右,时速介于270-290海里之间。最新的Q400则在性能上高出一筹,航程达2500公里,速度提升至每小时360海里。

  迄今为止,整个系列Dash8系列飞机总销售接近1200架,其中2000年才推出的78座的Dash8-400销量接近500架。不过随着过去数年国际油价持续飙升,加上Dash8发生多起起落架的故障,使市场上涡桨客机的订单逐步流向ATR公司。目前Dash8系列飞机订单基本已经消化完毕,庞巴迪公司现在正努力推销Dash8客机,使其不至于需要停产。

  由于2000年代之后曾出现过几次关于Dash8-400的起落架安全事件,导致部分原来的DASH8-Q400运营商提早废弃了该机型,不过总体上Dash8系列目前在螺旋桨飞机市场仍然占有相当比例。在大中华地区,90年代中后期浙江航空曾运营3架Q300,海南航空旗下的长安航空也在2000年代运营3架Q400,可惜其中一架在某次试车中由于操作失误,撞入了西安机场的客运大楼,也加速了其余2架飞机的退役进程。另外台湾的立荣航空层曾运营超过10架DASH8-300,在2014年已经全数被ATR72-600取代。

  图:原厂涂装的SAAB340和SAAB2000


SAAB 340/2000系列

  说起瑞典SAAB萨博集团,很多人第一反应是他们是一家生产汽车的公司。其实萨博还是一家创立于1937年的历史相对悠久的航太制造商,由于瑞典在军事上实行自给自足的政策,所以瑞典空军历代战机都是由萨博集团研发制造的,同时萨博还为空客和波音生产飞机机身和零件。

  1980年代,萨博开始研发民航客机。为了避免与ATR生产的40座级别的ATR42正面竞争,萨博决定研发30座级别的SAAB340。SAAB340采用了GE生产的CT7系列涡桨引擎,前后一共研发了3个版本,分别是SAAB340A、340B和340B plus,后两者分别采用了推力更高的引擎以及提升油耗效率的翼梢小翼。由于SAAB340的机身横截面较窄,所以该机型客舱采用了1+2的座位布局,载客量介于30-36座之间。 SAAB340A推出初期市场反响不错,萨博也因此陆续推出改进版本,并在20世纪90年代研发出航速更快、机身更长的SAAB2000,该机型采用了劳斯莱斯AE2100系列引擎,载客量也上升至50座级别。

  不过,近年来航空公司更偏好于20座以下或者45座以上的支线客机,导致30座这个级别的飞机生存空间进一步减小,订单不足最终迫使SAAB340于1999年停产,萨博更宣布不再参与民航飞机的生产。萨博340的安全性也颇高,过去30年只发生过10来起事故和意外,但真正致命的只有3起意外,最严重一起是98年3月,台湾国华航空一架从新竹飞往高雄的SAAB撞山,导致机上8名乘客和5名机组全数罹难。

  SAAB340在停产前获得超过450架订单,单纯从订单数量来说,这款机型并不算失败。我国的南方航空以及山东航空曾经在90年代相继运营过SAAB340,另外台湾地区的马公航空也有同款机型在服役。但是SAAB2000推出后销售表现并不理想,最终只生产了60架左右。SAAB2000最终于1999年随SAAB340一起停产。

  图:瑞士空军的 Beech 1900D


BEECH 1900系列

  比奇飞机公司主要生产小型通航飞机,产品目录上几乎全是通航飞机,比如说颇为出名的空中国王Beechair 350D。光看产品线,比奇基本上和民航扯不到一块,除了他们最大型号的Beech1900。该机型堪称是超迷你支线航空的宠儿。许多航程短、客流低,却又有定期航班需求的支线航线,恰恰是Beech1900的独特市场。Beech 1900在全客机布局下只有19座载客量,机体虽小,却拥有完整的增压系统,使客机可以在25000英尺高度巡航,巡航速度可以媲美ATR和DASH 8系列,且油耗很低。因此,Beech 1900非常适合在北美地区很多有固定客流的迷你支线航线上运营,是北美民航著名的feeder aircraft 之一。所谓feeder,顾名思义,就是给长途洲际航线和东西岸干线输送客流,相当于北美民航Hub-and-Spoke模式的末端毛细血管一样。

  自从1984年开始生产以来,Beech1900已经生产了超过700架。现今还有超过400架在民航中使用,在美国和加拿大地区的偏远地区的小机场最为常见,另外非洲、新西兰等地地广人稀的地方,Beech1900也有相当市场。除此之外,比奇1900也是各国空军用来改装做行政专机的选择之一。这些年来比奇1900合共发生了10数起事故,致命率相较其他机型来说算是略高一点。

  图:老挝航空MA-60


MA60/600系列

  我国仿制俄制运输机中,最成功的一款可以说是由安东诺夫AN24所仿制过来的运7涡桨飞机。西安飞机公司于1966年开展了运7的计划,并于1970年完成首飞,随后由于文革原因而停止发展,直到1980年代才又恢复生产。从研发到量产超过20年,也注定运7成为一款未推出已经落伍的飞机,早期的型号甚至需要5名人员在驾驶舱操作。1980年代后期,飞机得到了改良,引入了新的航电技术和改进了新舱,也采用了西方生产的引擎,驾驶舱需要的组员也减少到3人,可是运7最终也就是获得了大约100架订单。

  1990年代后期,我国进一步把运7的系统西方化,并且加长了机身,驾驶舱所需飞行员进一步减至2名,载客量达到66名人,当时命名为运7-200,随后改名为新舟60(MA60)。由于在不断改进中该飞机的性能已经接近西方的同类飞机,但是价格相对比较低廉,所以新舟60受到了不少发展中国家的欢迎。2000年代后期,经过再一步轻量化以及其他小改良,MA60进一步改名为MA600(但至今出产的飞机都是命名为MA60)。MA60/600系列合共获得超过200架订单,并已经交付了约80架飞机。目前我国正研制MA600的机身延长型MA700,将乘客数提升到70座,并且在使用新款引擎后能减少20%油耗,MA700预计会在2018年投入市场。MA60/600被销往24个国家和地区,不过相当部分是以援助或者补贴的形式交付。在历史中,涉及MA60的事故有9起,部分跟起落架关系比较密切。泛真正致命事故只有一起,就是2011年5月发生在印尼的鸽航航班事故。


  图:法航旗下CityJet F-50

Fokker 50系列
  福克公司在1950年代末研发出F27螺旋桨客机,并且成功进入客机市场,之后的20年订单不断。至80年代,随着市场上陆续出现了ATR、DASH8、SAAB等新世代涡桨客机,F27已经开始显得落伍,福克公司也于1987年推出了后续机种FK50涡桨客机。由于采用了相同的机身,所以除了使用较大体积的引擎以及引擎桨叶增加到6片外,FK50和F27并没有太大的外观上的分别,载客量也同样是在50-55座之间,不过FK50拥有更好的性能,航速达到280海里,在同级别飞机中算是非常出众的表现。而且FK50的载货量也是同级飞机的翘楚,受到不少公司的青睐。

  FK50于1987年 首度交付给德国的DLT公司,并且在接下来的9年交付了逾200架客机,销量可不算差,但由于1996年福克公司破产,所以旗下的FK50/70/100也随着公司的倒闭而停产,结束了航空界上属于福克的时代。台湾地区的华信航空一直用运营FK50机队用于岛内航线,直到2010年才全数退役,另外还有3架FK50服务于台湾当局的专机机队。

  在当今航空业界中,涡桨飞机以其不及喷气飞机的地位,成为了航空界的一个配角,但是还是在支线市场上发挥着不可取代的作用。除了上述所介绍的机型,还有诸如英国宇航生产的JS31/41系列、德国仙童多尼尔生产的METRO23和D228等螺旋桨飞机,也继续发挥着余热。公平地说,涡桨飞机的安全性也随着科技进步不断提升,并不逊于喷气客机。希望大家下次看到这些我们日常口中的“小飞机”时候,能对他们有多一份了解,少一分恐惧。



发表于 2015-5-23 13:14:58 | 显示全部楼层
现在还有种变循环发动机,可以通过改变涵道比来实现涡喷和涡扇的转变,低速时用涡扇,高速时用涡喷
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