漫談螺旋槳客機(jī)

李會(huì)超

曾幾何時(shí)，螺旋槳飛機(jī)曾經(jīng)占據(jù)了整個(gè)地球的天空。從零式、野馬等靈活的戰(zhàn)斗機(jī)，到C-3、B-29這樣的龐然大物，使用螺旋槳的發(fā)動(dòng)機(jī)為它們?cè)丛床粩嗟靥峁╋w行的能量。后來(lái)，為了追求更高的速度，航空界又發(fā)明了渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，使民航業(yè)跨入了噴氣時(shí)代。如今，我們?cè)谌魏我粋€(gè)繁忙的大型機(jī)場(chǎng)看到的飛機(jī)，大都使用的是渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，螺旋槳這種驅(qū)動(dòng)方式并沒(méi)有被完全丟棄。在民航界，使用螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的支線客機(jī)仍然發(fā)揮著重要的作用。

螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)與支線航空

螺旋槳的基本原理和我們家中使用的電扇類(lèi)似，通過(guò)葉片與空氣的相互作用來(lái)改變空氣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)作用力-反作用力原理，當(dāng)空氣在螺旋槳的作用下向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺旋槳也就獲得了向前的反作用力。除了通過(guò)這個(gè)途徑獲取動(dòng)力外，螺旋槳葉片的形狀使得發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，螺旋槳后方的氣壓比螺旋槳前方的氣壓高，氣壓的差異使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得了另一部分動(dòng)力。早期的螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)使用與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)相似的活塞驅(qū)動(dòng)，而現(xiàn)代大型螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)基本都采用了渦輪驅(qū)動(dòng)，來(lái)獲得更高的效率與功率。

相比于渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪風(fēng)扇式發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)最大的外觀特點(diǎn)是從發(fā)動(dòng)機(jī)中間延伸出去的幾片修長(zhǎng)的葉片。當(dāng)飛機(jī)的飛行速度達(dá)到0.6馬赫左右時(shí)，流過(guò)螺旋槳葉片附近的空氣可能會(huì)接近聲速，出現(xiàn)音障現(xiàn)象，飛行速度不能再進(jìn)一步提高。使用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的亞音速民航飛機(jī)，航速可達(dá)0.8馬赫以上。在速度上的先天劣勢(shì)是螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸被淘汰的原因。但是，如果飛機(jī)的飛行任務(wù)要求飛機(jī)必須長(zhǎng)時(shí)間以較低的速度飛行，螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的效率反倒要好于噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，使用螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)，對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道與其他配套設(shè)施的要求比使用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)低，從而能夠在一些相對(duì)比較簡(jiǎn)陋的機(jī)場(chǎng)降落。如果計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)造價(jià)、油耗費(fèi)用等使用成本，螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)也要比噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)更加經(jīng)濟(jì)。

連接中小城市、距離較短的航線，客流量一般也不火爆，這類(lèi)航線被統(tǒng)稱(chēng)為支線航空。在航空業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，支線航空是干線航空的重要補(bǔ)充，可以方便中小城市的乘客出遠(yuǎn)門(mén)。在一些交通不發(fā)達(dá)的國(guó)家，支線航空甚至是一些偏遠(yuǎn)地區(qū)出行的唯一選擇。采用螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)因?yàn)槌杀镜?、?duì)機(jī)場(chǎng)的硬件條件要求不苛刻，很快就在支線航空的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了一席之地。在國(guó)際上，比較著名的螺旋槳支線客機(jī)有龐巴迪沖8、A-TR72等型號(hào)。在軍用運(yùn)輸機(jī)運(yùn)7的基礎(chǔ)上，我國(guó)的飛機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)通過(guò)采用大量西方成熟的民航技術(shù)與設(shè)備，對(duì)運(yùn)7進(jìn)行了一番改動(dòng)，推出了新舟60型飛機(jī)。與運(yùn)7相比，新舟60的舒適度、經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)均有較大改善。新舟60大量采用集成國(guó)外技術(shù)成熟的部件，將原來(lái)的國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)替換為普惠公司PW-127J型渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，將螺旋槳葉片替換為美國(guó)漢密爾頓公司247F-3型低噪聲四葉螺旋槳。按照民航飛機(jī)設(shè)計(jì)要求，科研人員對(duì)駕駛艙內(nèi)操縱系統(tǒng)、電子設(shè)備、警告系統(tǒng)、儀表板和操作臺(tái)等進(jìn)行了全新配套設(shè)計(jì)，駕駛艙的自動(dòng)化程度有了不小的提升，還具備了自動(dòng)駕駛和盲降進(jìn)近的能力。在這樣的改動(dòng)下，雖然整個(gè)飛機(jī)的國(guó)產(chǎn)化程度降低了，但能夠更好地適應(yīng)民航客戶(hù)的需求，提高飛機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力。

體驗(yàn)螺旋槳支線客機(jī)

乘坐螺旋槳客機(jī)到底是怎樣一種體驗(yàn)?zāi)?？為了回答這個(gè)問(wèn)題，作者購(gòu)買(mǎi)了一張」R1601航班的機(jī)票，親身乘坐了從石家莊正定機(jī)場(chǎng)飛往天津?yàn)I海機(jī)場(chǎng)的航班。這次航班使用的飛機(jī)就是新舟60，飛行距離只有384千米，飛行時(shí)間也只有1小時(shí)左右，但“麻雀雖小、五臟俱全”，飛機(jī)在爬升、平飛和降落階段的感覺(jué)都能體驗(yàn)到。

新舟60的載客量只有50到60人，機(jī)艙的寬度比大中型噴氣式客機(jī)小，起落架離地的高度也更低。因?yàn)閭€(gè)頭比較小，航站樓的廊橋不能與飛機(jī)連接，乘坐這次航班的乘客必須由擺渡車(chē)運(yùn)送到遠(yuǎn)機(jī)位登機(jī)。同樣因?yàn)轱w機(jī)機(jī)艙尺寸較小，在客艙之下已經(jīng)沒(méi)有足夠的空間設(shè)置貨艙，乘客托運(yùn)的行李是儲(chǔ)存在飛機(jī)尾部的。飛機(jī)只有一個(gè)尾部的艙門(mén)可以上下乘客。機(jī)艙中的經(jīng)濟(jì)艙座椅按照每排4個(gè)設(shè)置。

即便是這么小的飛機(jī)，居然也設(shè)置了兩個(gè)頭等艙座椅。和一般客機(jī)將頭等艙設(shè)置在機(jī)艙頭部不同，新舟60的頭等艙設(shè)置在機(jī)艙尾部。這一方面是為了讓頭等艙的乘客從飛機(jī)尾部上飛機(jī)后能盡快落座，另一方面飛機(jī)尾部的噪聲也相對(duì)較小。經(jīng)濟(jì)艙內(nèi)座椅之間的間隔還比較理想，像作者這樣人高馬大的大塊頭坐進(jìn)去之后，也并不覺(jué)得十分擁擠。狹窄的機(jī)艙還是會(huì)造成一些不便，客艙過(guò)道兩邊的行李架不能同時(shí)打開(kāi)，否則蓋板就會(huì)擠到過(guò)道上的旅客。

支線飛機(jī)的個(gè)頭兒小、重量輕，在飛行過(guò)程中受到氣流顛簸的影響也就更明顯。本次航班在離地爬升的一段時(shí)間里，作者交替地感覺(jué)到了超重和失重，像坐過(guò)山車(chē)一樣。在天津?yàn)I海機(jī)場(chǎng)降落前，飛機(jī)穿過(guò)了一片云層，這種過(guò)山車(chē)的感覺(jué)在穿云過(guò)程中更為明顯。飛機(jī)在巡航高度飛行時(shí)，就比較平穩(wěn)了。螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲比噴氣式飛機(jī)的噪聲要大一些，但也還可以忍受?？紤]到支線飛機(jī)的飛行時(shí)間一般不長(zhǎng)，稍微大一些的噪聲不會(huì)給乘客帶來(lái)太多困擾。

這次航班的乘客中有幾位一同出游的天津乘客，他們送給了新舟60—個(gè)貼切的昵稱(chēng)：“空中夏利”。的確，新舟60客機(jī)就像夏利車(chē)一樣，雖然乘坐條件相對(duì)簡(jiǎn)陋，但可以將中小機(jī)場(chǎng)的乘客安全快捷地送到目的地。目前，新舟60的改進(jìn)版新舟600已經(jīng)被設(shè)計(jì)出來(lái)。未來(lái)，它將和國(guó)產(chǎn)大型噴氣式客機(jī)C919、支線噴氣式客機(jī)AR」21—起，共同撐起國(guó)產(chǎn)客機(jī)的一片藍(lán)天！