转载：波音-797即将面世的经济学意义

2018-11-21 23:44| 发布者: 采编员| 查看: 488| 评论: 0|原作者: 但斌|来自: 新浪博客

摘要: 波音-797即将面世的经济学意义正业 2018.11.20 00:00 转帖发表在经济风云波音-797的面世让中国客运交通又落后了一步？！（本文部分数据、内容和图片引用于维基百科或来自学者、记者公开发表的网络文章和评论，但 ...

波音-797即将面世的经济学意义正业 2018.11.20 00:00 转帖发表在经济风云波音-797的面世让中国客运交通又落后了一步？！（本文部分数据、内容和图片引用于维基百科或来自学者、记者公开发表的网络文章和评论，但多数内容为笔者原创，如转载请注明出处。）前段时间，波音新研制797新型客机的图片在网络疯传，网络媒体说它：有如同“蝙蝠”形状的巨大机体，据传797最多可乘坐1000人，飞行距离1.6万公里，速度达到0.88音速。这种“机体和机翼融合成为一体”的飞翼式气动外形结构，可以说是民航飞机诞生以来的一次革命，有的评论甚至认为其“有望成为未来100年飞机市场的主宰”。其实采用飞翼结构的飞行器在航空界不是什么秘密，科学家和航空工程师们在二战前后就有很多尝试。但受当时的飞行控制技术和航空材料技术水平限制，加上计算机技术还没有出现。飞翼式飞机或飞行器由于飞行过程中的飞行状态难于通过人工或机械方式进行良好的控制，容易出现各种飞行不稳定的状况，严重的甚至导致机毁人亡。因此，尽管理论上飞翼式飞机或飞行器有很好的升力特性等优点，但一直没有得到有效的应用。近几十年来，随着飞行电传操纵控制技术的提高和高性能计算机的出现、以及碳纤维等高强度航空材料、复合材料的不断发展，飞翼型的飞行器已经在军用和无人控制飞机领域得到很多成功应用，典型代表就是美国的B-2隐形轰炸机和RQ—170型无人侦察机。当飞机进入喷气时代后，航空专家和航空爱好者都期待商业民用的飞翼型客机能尽早进入民航市场，但都没想到这一天将会这么快到来，毕竟军用和民用飞机的差别还是很大的，此前也没有此类飞机进入研制阶段或能够成功试飞的消息。类似797飞翼型客机这样的气动外形，不论对民航飞机的结构材料或是飞行控制技术都是全新的挑战，由于并无成功的先例可循，即使对波音公司这样的巨无霸，能否研制成功都有很大挑战性和冒险性。因为对于民航飞机来说，安全性、可靠性永远是第一位的。此次波音飞机公布飞翼型的797大型民用飞机的实验样机飞行图片，某种程度也标志着美国波音飞机将力图重新夺取大中型民航飞机市场上被空客A380飞机抢去的头把交椅地位，并将力图重塑中远程民航飞机制造商的王者地位。同时，797的出现也进一步表明，全世界包括中国的高速铁路生产商在内的所有中远程高速交通运输工具制造商，不要奢望有任何陆路运行的高速交通工具能够与航空民用飞机争夺高速运输市场的可能。相对于中国近年来政府巨额投资建设的高速铁路，在运营后都出现了巨大的财务亏损，社会效益也远不如期待。商业化程度要更高得多的中国民航业一直保持较好的发展势头和维持不错的利润（尽管国内的三大航空公司的利润在相当程度是垄断和排斥国内外廉价航空公司进入国内航空市场或热门航线取得的），国内很多票价高昂的热门航线目前也依然一票难求。同时，波音797的即将问世，也更加表明，美国人和西方国家政、经、商、学、媒界忽悠中国人不计成本、不考虑实际需求的滥建高铁，是个诱导中国人将宝贵而有限的资金、科研人才力量、时间和精力投向一个低效而入不敷出无底洞的阴谋。也进一步证明，相对于国产航空业艰难地引进发达国家先进航空技术到中国，为何铁路系统能够较轻易的获得某些高速铁路技术和高速磁悬浮列车技术的原因。我们都知道飞机是重于空气的飞行器，在了解飞机升力和阻力的产生之前，我们还要认识空气流动的特性，即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流，既一种流体。根据空气流体力学的连续性定理和伯努利定理的定义，流体的连续性定理：“当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的”。伯努利定理： “流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。” 任何飞行在大气层中飞行的飞机，理论上都遵循这两个定理。目前传统气动外形飞机的升力绝大部分是由主机翼产生，尾翼通常产生负升力，飞机其他部分产生的升力很小，一般不考虑。当空气流到主机翼前缘，分成上、下两股气流，分别沿机翼上、下表面流过，在机翼后缘重新汇合向后流去。根据连续性定理和伯努利定理，机翼上表面比较凸出、呈弧形，当气流流过时，流经的路径长，流管较细，流速加快，压力降低。而机翼下表面相对平直，气流受阻挡作用，流管变粗，流速减慢，压力增大。于是机翼上、下表面出现了压力差，垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力，从而飞翔在天空中。（此段引自相关文献）传统的民航飞机的机体机构一般由圆柱形或椭圆柱形的机身、两只长而宽大的主机翼、两个水平尾翼、一个垂直尾翼和2到4个发动机构成。其中两只主机翼提供飞机飞行所需要的绝大部分的升力，其他部件提供的升力很少，几乎可以忽略不计。目前绝大多数民航飞机的圆柱形或椭圆柱形的机身不能提供飞行所需的升力。飞机气动外形的好坏，基本上可以通过其外形看得出来，航空专家们说:“一架外形漂亮的飞机通常就是好飞机”。如果某架飞机的气动外形非常好，飞行员驾驶时通常就会感到非常得心应手。如果某型飞机得到“整架飞机气动外形就像一个大的飞机机翼”的时候，可认为是对一架飞机气动外形的很高评价。而波音797的气动外形从空气动力学上看就是这样一个大的机翼。波音797的整体飞翼型气动布局，完全突破了以前的所有民用航空器的气动布局，将民航飞机的设计和使用带入一个全新的时代。我们从飞机的飞行原理得知，现有的民航飞机的圆形或椭圆形机身因为外形的原因是不能在飞行过程中提供升力的。但波音797的飞翼布局完全改变了这一趋势，它的设计使机身与机翼平滑的连接成为整体，整架飞机的侧视图与普通飞机的主机翼侧视图没有太大的差别，机身上表面成弧形，下表面相对平直。当飞机飞行的时候，气流流过弯曲成弧形的机体上表面与机体相对平直的下表面时，也能产生的压力差，提供向上的升力。这样的独创设计使整个机体能够像传统气动布局飞机的主机翼一样在飞行中产生巨大的升力。从而使得797飞行时提供升力的面积，由目前普通民航飞机的两只主机翼变成包括飞机机身在内的整架飞机机体。有国外的研究表明，在相同的发动机推力和同样的飞行负荷下，类似797这样整体飞翼式气动布局的飞机与传统气动布局的民航飞机相比，飞翼式飞机或飞行器在同样的飞行距离中，可以比后者节约35%到50%的燃油，可以缩短25%到35%起降滑跑距离。另外，797飞机翼身一体的气动外形也有助于减少飞行在空气中会产生的各种阻力。由于航空公司运营成本的45%到60%是燃油费用，如果一架大中型民航飞机在搭载相同乘客的一次飞行中可以比原来降低35%到50%的燃油消耗，几乎意味着分摊到每张机票的成本可以在原有基础上降低20%到30%，这是相当巨大的一个进步。如果797能够成功的完成所有测试进入商业应用阶段，全球的航空公司和飞机制造商受到类似797气动外形民航飞机所具有的良好节能效果与低成本飞行所带来的利润刺激，无疑将竞相购买或研制各种大中小型、干线或支线飞翼式民航飞机，此类飞机也将有巨大的市场前景。由于目前国外廉价航空公司的机票价格与同等运输距离的高铁票价已经相差无几，有的甚至更低，民航飞机的运输速度却是高铁的2到3倍。而高铁的票价由于其高昂的建造和运行成本，基本已经没有下降的空间。在运输速度远低于对手的情况下，同等区间和距离内飞机的机票如果再降低20%到30%，对高铁的打击无疑将是致命性的。目前的民航飞机已经将节能环保要求逼近设计制造能力的极限，如A380在更大范围内采用了复合材料，改进了气动性能、飞行系统和航空电子设备，飞机约25%由高级减重材料制造，其中22%为碳纤维增强塑料（CFRP），3%为首次用于民用飞机的GLARE纤维—金属板。A380还首次采用了复合材料制成的碳纤维），20%铝，11%钛，8%钢。按体积，占787全机物料的80%均为复合物料。现在已经处于商业应用阶段的新一代大中型民航飞机为了节能普遍都采用高效率、大推力涡扇喷气发动机为动力，大的载客量设计。A380按其全经济舱布置，载客量将为853人。A380的单人每百公里燃油消耗量已经低于3升，这个比例已经相当于一辆经济型家用汽车在同等行驶里程的人均燃油消耗数值，而A380飞机的速度是普通小轿车在高速公路行驶时速的8到10倍，是高铁的3到4倍。而波音787的单位节油性能数据则比A380还要更低。797的人均里程单位燃油消耗量估计将比787和A380的油耗降低30%到40%以上，既几乎肯定低于2升/单人每百公里燃油消耗量。由于飞翼结构提供给飞机巨大的升力，使飞机不仅在的能方面有巨大的飞跃，对提高飞行的可靠性、安全性和降低机场硬件条件方面也有重要意义。我们知道，机场的建设是航空交通运输设施的重要方面，跑道的长度是机场的关键参数，是机场规模的重要标志，它直接与飞机起降安全有关，设计跑道长度主要是依据预计使用该机场飞机的起降特性（特别是要求跑道最长的那种机型的构形和性能特点)。飞机起降质量与速度小，通常意味飞机需要更短距离的跑道，建设机场的成本更加低，对土地的占用更少，对机场的净空环境要求更小。目前民航飞机的起飞速度在200-300公里/小时。比如： 747的进场速度约为270公里/小时。超音速协和客机的起飞速度约为320公里/小时。安-26的起飞速度为200公里/小时，着陆速度为190公里/小时。因为飞翼结构提供给飞机巨大的升力，相同发动机推力和起飞质量的飞翼式气动外形结构的民航飞机或飞行器的起降速度，将比采用传统气动布局、类似型号的民航飞机的起降速度降低25%到35%左右。起降速度的降低可以给飞行员和飞机的飞行系统和航空电子设备无论采用自动或手动控制起降模式，均能提供更多的判断、反应和处理时间，让起降过程变得更加平稳和安全。采用飞翼式结构飞机由于升力特性好，将可以用较低的飞行速度飞行而不会导致失速。即使飞机发生故障不能正常着陆，也可以让飞机驾驶员用更低的速度、更多的时间进行迫降或减低飞机迫降时着地的冲击力，让机上人员有更多的生存机率。飞翼式结构民航飞机的气动布局也能降低传统民航飞机起降时遇到侧风和不稳定气流对飞行安全的影响。同时，其发动机置顶、置尾的气动布局也使飞机在起降过程时不易吸入跑道的尘土、沙石或其他异物，有助于延长发动机的使用寿命，飞机也能够在条件更简陋的机场起飞和着陆，使飞机和机场维护工作更加简易，降低维护人员的劳动强度和时间。由于797飞机飞翼式气动布局的带来的民航革命，有评论认为：这种“机体和机翼混为一体”的结构，完全颠覆了现有客机构架，有望成为未来100 年飞机市场的主宰。现在对于797的问世，相关说法还有很多，有人认为它将是空客A380的终结者。也有人认为：多年前波音就已秘密启动研制计划，但一直对外界进行了严格的保密，除了保护商业秘密的原因外，还与近来由于空客A380的风头已经压过所有型号波音飞机，空客与欧盟在碳排放导致全球变暖等话题取得的主导权和清洁能源标准制定的领导地位有关。同时，也是外界对美国经济发展前景和美元霸权产生质疑的背景下，被适时披露出来的。其目的就是要外界保持对美国国力和科技创新能力的信心，保持美国的全球霸主地位。可以预料，797将带来的民航革命。如果797 完全定型后正式进入民航商业市场，世界几乎所有国家的各型民用航空器可能将会主动或被迫模仿或“山寨”其气动外形设计，以免自己被激烈的市场竞争淘汰。因此，建议国内的航空科研机构、飞机制造厂商和其他航空设备制造商应该立即着手进行相关研究，力争“山寨”成功其气动外形和掌握其控制原理、技术，让中国的民航业也能使用自己高效节能的各型国产民航客机。

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