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不用跑道的旅客机即将问世

■ 李有浩

《航空知识》2003年第12期  浏览 人次


  
  不用跑道的旅客机势在必行
  
   20世纪80年代以来,随着社会的发展,民航乘客逐年增加,即使航空港一再扩大也不能满足需要,经常延误航班出发和到港的时间。有的国家如日本,在国内支线航班也使用超大型喷气客机。使用这种大型客机必须留出客机之间足够的出发和到达的时间间隔。航班的间隔时间加长了,航班的数量就会减少,因此,虽然采用了大型客机以后也未必能使旅客流量增大多少。
   美国现有大约850个航空港飞定期航班,除此之外还有5000多个小机场。据计算,现在每一个航班延误1分钟,全美国1年就浪费20万小时。按普通旅客机每飞行1小时有5100美元的收入计算,全年就将损失10亿美元以上。此外,时速330公里的直升机飞320公里的区间,到达目的地的时间要比固定翼飞机要早。据计算,如果中心航空港全部航班的1/10采用不用跑道的客机,剩下的固定翼班机每1个航班的出发和到达的延误时间平均缩短2分钟的话,1天就能节约75000美元,一年就可以节约2700万美元。如果旅客在800公里范围内搭乘垂直起落飞机的话,不仅缩短了飞行时间,而且整个航空港的客流量可增加40%。2001年,美国国家航空航天局(NASA)在给美国众议院航天航空委员会的研究报告中提出,典型的中心航空港进出飞机的40%是近距离航班,而乘坐这种飞机的旅客只占客流量总数的20%。这就说明,近距离航班如果使用不用跑道飞机,那么长距离航班的客流量将会大增。
   说起不用跑道的飞机,人们自然首先想到的是直升机。直升机机动灵活,不需要修建占地很多的机场,在军事上也占有重要地位。直升机这些独特的优点,很适合在距离比较近的中小城市或大的中心城市与邻近的中小城市之间的航线飞行。从20世纪60年代开始,就有一些国家的航空公司在一些城市开辟了直升机支线航线,作定期航班飞行。在美国的纽约、洛杉矶、芝加哥、旧金山等城市之间就有这种直升机航线。在欧洲,萨贝纳·比利时航空公司经营从布鲁塞尔到巴黎、伦敦、安德卫普、科隆、波恩、卢森堡的直升机航线,采用是S-55和S-58直升机。在亚洲,东、西巴基斯坦之间也有直升机定期航班飞行。在日本,有从大阪到伊丹,从大分到别府、阿苏、熊本,从福冈到对马,从东京到伊豆的多条直升机航线。至今全球还有一些定期直升机航线仍在开通,见直升机航线一览表。
  
   旋翼机引人注目
  
   不少国家和地区经过几十年的飞行实践表明,直升机作为旅客运输工具还是有它的局限性,虽然研究人员和工程技术人员为了解决直升机的速度低、载客人数少、安全性差、噪音大、成本高等问题专门进行了10年的努力,结果还是没有达到要求。随着军用旋翼机XV-3、XV-15和V-22的飞行成功,到了20世纪90年代,倾转旋翼机为运送旅客展现了光明的前景。倾转旋翼机是在垂直起飞和降落阶段利用旋翼产生升力,而在平飞阶段则利用旋翼旋转90°产生推力前飞。1992年,美国国会设置了包括航空工厂、航空公司、研究人员、工程技术人员等约30人的倾转旋翼机开发咨询委员会,用了3年的时间进行调查和研究,于1995年底发表了研究报告。结论是民用型倾转旋翼机在技术上是可行的,可以扩大航空港的吞吐量,减少航班延误时间。在中心城市或近郊设置“垂直飞行航空港”在经济上也是划算的。
  
   创航空史新的一页
  
   2003年3月7日,在美国得克萨斯州厄灵顿的贝尔直升机公司的研究中心,由贝尔直升机公司和阿古斯塔公司联合研制的BA609民用型倾转旋翼机首次试飞获得成功(参见题图)。根据贝尔直升机公司发表的消息,有2位试飞员组成的试飞组,驾驶BA609原封不动地悬停在离地面15米的地方,然后时而左右旋转,时而做前进与后退的飞行,一边做稍微倾斜旋翼,反复操作并进行了4次起飞着陆。据说旋翼倾斜到75度。
   驾驶该机的试飞员说飞机的反应与用模拟器预测的是一样的,没有发生异常现象。他说:“36分钟的飞行是完美的,发动机的输出功率也充足。”试飞时,该机的重量是其最大起飞重量7620公斤的2/3左右。当时的气温和气压接近于标准大气状态。
   BA609的巡航速度为509公里/小时,续航距离1400公里,增加油箱的续航距离可达1850公里。该机全重7620公斤,旋翼直径7.9米,机身长度13.4米,翼展18.2米。机体有防冰装置,客舱是加压的。
   对于这次BA609初飞成功,原贝尔直升机公司总裁这样评价:“这次试飞成功地掀开了航空历史新的一页,证明了民用型倾转旋翼机既可以垂直起飞着陆,也可以高速、长距离的飞行。”他还说:“迄今为止,直升机的巡航速度只有300公里/小时以下,而BA609的飞行速度是其2倍。这一成就可与50多年前贝尔直升机公司的X-1人类第一次突破音速的伟大创举相匹敌。”作为共同开发商的帕特纳·阿古斯塔·韦斯特朗德公司的最高经营负责人也发表谈话说:“BA609已经接受近70架的定货,它会给航空运输带来一场革命。”
  
  竞争中的3种方案
  
   2001年初,贝尔、波音、西科斯基三家直升机公司接受了NASA的“旋翼机计划”资金,进行了关于高速“不用跑道飞机”(RIA)的概念设计和必要的技术开发。最终,3家公司的设计方案获得通过,产生出贝尔直升机公司的四倾转旋翼机、波音公司的发展型倾转旋翼机、西科斯基直升机公司的逆速旋翼机方案。
   贝尔直升机公司的四倾转旋翼机(Quad Tiltrotor)是以前作为军用运输机提出的方案为原型,在机身前后有固定翼,在固定翼的两端安装了用于现在V-22那样的倾转旋翼。它总重33800公斤,续航距离1100公里,巡航速度650公里/小时,搭载乘客90人(参见图一)。
  
   波音公司方案是发展型的倾转旋翼机。在机身的前上方有小的鸭式翼。机翼的平面形状是折弯的W字形,这是为了把两端的倾斜旋翼下洗的影响降到最小,展长20米。左右共两个旋翼,每个旋翼有5个直径15米的桨叶。其总重量56700公斤,续航距离1100公里,巡航速度650公里/小时,可乘坐120人(参见图二)。其运营成本与另外2种方案相比,被认为是最便宜的。
   西科斯基直升机公司的逆速旋翼飞机(Reverse Velocity Rotorcraft)的旋翼翼型不仅没有降低后掠桨叶的升力,反而减少了阻力15%并改善了失速特性。桨叶共8个,每个桨叶都可以单独控制。发动机3台,变速器可以把发动机转数切换成2级,垂直飞行时发动机转数快,巡航飞行时发动机转数慢。在飞机尾部附有函道风扇。它有2种方案,一种是带有2台函道风扇并设有短固定翼的形式(参见图三A),另一种是带有1台函道风扇并设有一展长15米的短固定翼的形式(参见图三B)。固定翼可以负担巡航飞行中60~70%的升力,函道风扇虽然少了,推进效率也好。其总重量42200公斤,续航距离900公里,巡航速度650公里/小时,搭载乘客80人。
   未来的不用跑道的旅客机将会给人类带来怎样的惊喜,我们将拭目以待。