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C919高原型和ARJ21高原型呼之欲出,為何高原型飛機對中國如此重要?

2024-03-03推薦

2月21日,2024新加坡航展期間,西藏航空與中國商飛簽署40架C919高原型和10架ARJ21高原型飛機訂單。這意味著西藏航空成為C919高原型的啟動客戶。

圖源:中國商飛

此前的2023年12月,西藏航空與中國商飛公司簽署了一攬子戰略合作框架協定。雙方宣布將聯合研制C919高原型和ARJ21高原型飛機。

未來,C919高原型和ARJ21高原型的起降效能將能夠滿足中國區域內全部高原機場和高高原機場的要求。

為何被譽為「飛機禁區」?

中國青藏高原地區被譽為「世界屋脊」並不是徒有虛名。開啟世界地圖,全球最知名的三大高原分別是中亞地區的帕米爾高原、中國的青藏高原以及南美洲的玻利維亞高原。

帕米爾高原位於亞歐大陸中部,東南部與青藏高原相連,總面積約為10萬平方千米,與中國浙江省的面積相當,平均海拔在4500米以上;玻利維亞高原位於南美洲西部地區,總面積約為35萬平方千米,平均海拔約為3800米。青藏高原總面積約為250萬平方千米,平均海拔在4000米以上,是全球面積最大的高原,並誕生了喜馬拉雅山脈這樣高聳的地理奇觀。

長久以來,青藏高原因其海拔高聳、幅員遼闊、氣象條件復雜而被譽為「飛行禁區」,甚至在現在,絕大多數不具備高原和高高原效能的民航飛機,都會在航線規劃上盡可能繞行青藏高原,而不是直接飛躍。

首先,從飛行高度來說,民航客機巡航高度一般在海拔9000米左右。如果飛行途中發生一些特殊情況導致機艙失壓,客艙頭頂會放下氧氣面具供乘客呼吸。

根據國際民航法,緊急情況下飛機客艙的氧氣面罩供應時間並不能持續很久,一般在15分鐘左右。在此期間,機長必須在將飛機迅速下降到3000米以下才能脫離危險。如果此時飛機正好位於青藏高原上空,飛機無法充分下降,極有可能撞上山脈。

圖源:CGTN

此外,當氣流穿過青藏高原時遇到高大山脈阻擋後會被擡升,在山體背後形成渦旋氣流,同樣會給飛行安全帶來威脅。

【中國機長】電影的事件原型,四川航空3U8633航班就曾經歷過駕駛艙失壓的緊急狀況。

2018年5月14日,當川航3U8633航班抵達青藏高原東南邊緣時,駕駛艙的風擋玻璃突然爆裂。機長與機組、乘務組一起冷靜配合,忍受極端低溫、缺氧、強風、極噪條件,全手動操縱飛機飛越高原、高山地形,最終平安著陸。

圖源:四川線上

高原地形帶來的惡劣飛行條件,對普通的民航客機形成了巨大的挑戰。因為飛機發動機需要短時間內吸入大量的空氣來運轉,空氣減少,發動機的執行效率就會下降,推力相應也會減少,起飛和降落耗費的時間也就更長。

因此,在高原機場,飛機起飛和著陸的距離也需要相應增加,這就對飛機改裝和高原機場建設有了更高要求。

飛躍禁區的必備條件

中國民用航空局對高原機場的定義是海拔高於1500米的機場。其中機場標高1500米(含)~2438米的機場為一般高原機場,2438米(含)以上的機場為高高原機場。

機場的海拔高度越高,稀薄的空氣就會對飛機飛行和操縱影響更大。一般來說,高原地區的機場跑道長度會更長。以西藏昌都邦達機場為例,海拔4334米,跑道全長5500米,是世界最長的民用飛行跑道。

昌都邦達機場俯瞰圖。圖源:西藏衛視+

除了機場要滿足飛機的高原執行條件外,飛機也要進行高原改裝,特別是在青藏高原這樣的高高原,除了要滿足應急下降和急救用的補充氧氣要求外,座艙增壓系統還需經過型號審定或者其他方式批準適應高高原機場起飛和著陸執行。

此外,任何一台發動機的排氣溫度裕度平均值高於8℃或者等效限制。對於雙發飛機,其動力系統的可靠性應當達到120分鐘雙發飛機延伸航程執行(ETOPS)的標準,飛機的發動機和輔助動力裝置也應以具備在所執行機場的自主啟動能力為宜。

目前,空客A319是中國在高原地區執行的主力機型之一,作為A320家族的一員,A319主要透過縮短機身以獲得更多動力。

西藏航空目前營運著27架A319和1架A319neo。根據空客官網介紹,A319neo與A319相比配備了普惠PW1100G-JM或LEAP-1A發動機,並設計有鯊鰭小翼,為高海拔條件執行提供了更多運載能力和靈活性。

此外,巴航工業最新推出的E2系列中,E190-E2與E195-E2也具有較強的高溫高原效能。雖然中國目前還沒有使用這兩種飛機的營運商,但二者已獲得中國民航局頒發的型號認可證,將來或在運力上能夠與國產飛機ARJ21和C919形成互補關系。

2019年5月,E190-E2成功飛抵海拔3950米的玉樹機場。

圖源:巴航工業

中國也正在加速推進ARJ21和C919高原型的研制和執行。

2020年7月30日,ARJ21飛機103架機在全球海拔最高民用機場——稻城亞丁機場(海拔4411米)完成最大起降高度擴充套件試驗試飛。在2022年珠海航展飛行表演結束後,C919測試機也曾從成都雙流機場飛往阿壩紅原機場,進行一系列高高原試飛工作。

圖源:中國商飛

據現場展示模型和資料來看,C919高原型(也稱「縮短型」)是在基本型的基礎上,透過縮短機身提升推重比,實施高原改裝來滿足高原地區運輸要求。能看到緊急出口門的數量也有所變化。而飛機座位數為140~160座,起降效能滿足中國區域內全部高高原機場。ARJ21高原型最大起降高度14500英尺,具備良好的高原機場起降效能和抗側風能力,能夠覆蓋中國區域內大部份高高原機場。

圖源:中國商飛

圖源:人民網

高原實力邁向未來

中國國土廣袤,地形復雜,搜尋全球排名前十的高高原機場,中國境內的機場占了大多數。能在高高原機場執行,就能進一步豐富C919飛機交付後能執飛的航線,滿足中國西部地區的營運需求。因此,高原效能一直是中國商業飛機的重要設計目標之一。

此次新加坡航展上,西藏航空訂購了50架國產大型高原型飛機,不僅充分展示了中國在航空技術領域的突破和創新能力,更代表了中國民用大飛機制造技術正向著高高原環境常態化執行的目標邁進。這種技術突破不僅增強了中國航空業的競爭力,也為中國在全球航空市場中的地位提升奠定了基礎。