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波音757 空客A310 波音767 图204 波音737 MD-82 A320 ★ 第五代干线运输机 20世纪90年代投入航线使用,以波音777、空客A330/A340及图-96为代表。 采用宽体机身增加载客量,客舱布局宽敞舒适; 机翼进一步加大展弦比或加装翼梢小翼来提高巡航效率; 动力装置采用推力大、耗油率低、停车率低、排气污染少、噪音低的先进高涵道比(7~9)涡扇发动机; 在机体结构上广泛采用轻型结构材料,加大复合材料用量(波音777的复合材料用量占总结构重量的10%,远高于过去的3%)以较大幅度地减轻结构重量; 驾驶舱仍采用双人制驾驶舱,使用电传操纵系统对所有操纵面进行操纵,用先进液晶平板显示器代替阴极射线管显示器,所有主要的飞行、导航及发动机信息数据都显示在6块大型屏幕上,大大减轻了飞行员的工作负担。 ★ 最新一代干线运输机 A380 波音787 A350 更加安静 60%以上结构采用复合材料 更远的航程 采用双椭圆形机身,更加宽敞 ★ 民用运输机发展历程的插曲 协和飞机 图144 波音-麦道BWB方案 ★ 未来民航机的发展方向 更轻 采用更多复合材料 更快 采用新技术的超音速/超高音速民航机 更大 采用BWB布局的超大民航机 1.4.2 干线运输机技术的进步 现代喷气式干线运输机投入航线使用以来,虽然在飞行速度上没有很大提高(最大巡航速度一般为900km/h以下的高亚音速或亚音速),粗看起来外形变化也不大(一般都是大展弦比小后掠角梯形机翼、圆形或椭圆形机身,翼吊或尾部安装的发动机短舱)。但取得的技术进步是很大的。 ★ 气动外形方面 发展了翼吊和尾吊两种发动机短舱布局; 研制出带双缝或三缝后缘襟翼及前缘缝翼的大展弦比细长机翼; 机翼翼型由第一代飞机的层流平顶翼型,发展到第二、三代飞机的尖峰翼型和修型尖峰翼型,再到第四、五代飞机的超临界翼型和高效亚音速翼型等。 ★ 结构设计方面 主要是通过改进结构设计和充分挖掘材料潜力来达到减轻结构重量的目的。 据论证,干线飞机结构重量每减轻10%,飞机可节油0.4%,可使直接使用成本下降0.2%(按1983年油价计算)。为此干线飞机结构设计准则不断改进和提高: 第一代飞机应用静强度和刚度设计准则; 第二代飞机采用安全寿命设计准则; 第三代飞机采用破损安全设计准则; 第四代飞机采用结构损伤容限设计准则。 干线运输机结构设计准则的进步不但有效地降低了飞机的结构重量,而且大大延长了飞机的结构寿命,第二代飞机的使用寿命一般为30000飞行小时,到第四代飞机则一般达到60000飞行小时。 ★ 结构材料方面 通过不断采用优质金属材料和加大非金属复合材料的用量而不断减少结构重量。 例如:波音767上因采用优质金属材料和先进复合材料分别使结构减重363kg和450kg;波音777因在平尾和垂尾上采用先进的复合材料可减轻重量680kg。 ★ 动力装置方面 不断采用先进发动机来降低油耗、提高飞机性能、减少使用维护时间、降低噪音、减少环境污染,降低运营成本。 第二代干线运输机采用的低涵道比涡扇发动机的巡航耗油率比第一代飞机所采用的涡喷发动机下降了30%左右,首翻期提高到约3000飞行小时,是后者的3倍; 第三代干线运输机所采用的高涵道比涡扇发动机巡航耗油率比上一代下降20%以上,首翻期提高到4000~6000飞行小时; 第四代干线运输机所采用的改进的高涵道比涡扇发动机巡航耗油率比上一代降低50%,采用单元体结构的高涵道涡扇发动机的首翻期可提高到8000~10000飞行小时; 第五代干线运输机所采用的先进高涵道涡扇发动机,是涡扇发动机的第三代,其各项性能指标比第二代涡扇发动机(即高涵道比涡扇发动机)又高一筹。发动机是干线运输机划“代”的重要标志。 ★ 机载航电设备和驾驶舱布局方面 第一、二代飞机的航电设备大部分是模拟式的,综合化程度低,系统重量大;驾驶舱仪表板布局以机电仪表为主,仪表数量多,驾驶员负担重,多采用5人驾驶体制; 第三代飞机航电设备开始采用总线技术,数字化、综合化程度提高,系统的体积比上一代小,重量轻,维护性和可靠性提高,仪表板以电子显示为主体,辅以机电仪表,多采用3人驾驶制; 多数第四代干线飞机的航电设备信号传输采用总线技术,实现了综合化、数字化,驾驶舱设计达到了先进水平,仪表板采用电子屏幕综合显示,驾驶员工作负担大为减轻,使用双人驾驶制; 第五代干线飞机的航电系统将在第
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