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为什么波音737没有起落架舱门?

波音737的前起落架采用两组轮子,主起落架则采用两组轮子。这种布局在单通道飞机中很常见, 例如空客A320也采用了这种布

波音737的前起落架采用两组轮子,主起落架则采用两组轮子。这种布局在单通道飞机中很常见, 例如空客A320也采用了这种布局。然而,波音737与空客A320的不同之处在于起落架的运作方式。虽然主起落架的伸缩方式基本相同,但A320的起落架舱门是封闭的,而波音737则没有。

这很不寻常,因为几乎所有其他客机都会遮盖主起落架舱门。例如,空客A320或 波音757都是如此。此外,从来没有哪款宽体客机的主起落架舱是外露的。当起落架收起时,轮子与机身齐平,轮毂盖和橡胶密封圈确保了空气动力学性能。但是,既然起落架舱门是大多数其他客机的标配,为什么波音737却没有呢?

体重和维持

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与普遍认知相反,737的低矮机身并非造成这种现象的原因。例如,另一款低矮的客机BAC 1-11,其主起落架就设有舱门。但低离地间隙和没有舱门这两个设计理念都有一个共同的原因,那就是:结构简单。737最初的设计用途是执飞20世纪60年代小型、欠发达机场之间的短途航线。

设计理念是打造一款尽可能坚固耐用且结构简单的飞机。低矮的机身便于地勤人员进行维护。由于没有主起落架舱门,因此故障部件也更少。如今,在大多数波音737客机停靠的机场,维修起来都相当便捷,但在上世纪60年代波音737客机所到访的机场,维修损坏的起落架舱门则要复杂得多。因此,波音公司决定省略起落架舱门。

此外,起落架舱门虽然能提高空气动力学效率,从而节省燃油,但也会增加重量。空气动力学优势带来的燃油效率提升主要体现在巡航阶段,但737-100和737-200是纯粹的短途飞机。与起落架增加的重量所带来的燃油节省相比,它们实际节省的燃油量微乎其微。考虑到所有这些因素,波音最终决定保留外露的起落架。

近60年来一直生产同一款飞机

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波音737最初问世时是一款服务于欠发达机场的短途客机,但如今已不再如此。它现在是一款服务于各大城市的大型干线客机,可容纳200名乘客,甚至可以跨越大西洋。空客公司在全新设计一款具备跨洋飞行能力的单通道客机时,也融入了这一特性。但波音737项目 至今已有近60年的历史,要使其适应新的角色,必然需要做出一些妥协。

设计新型客机难度大、成本高、耗时长,因此制造商经常对现有设计进行升级改造。例如空客A320neo、A330neo、波音737 MAX和777X。但这些公司必须限制改动幅度,既要保留现有设计的优势,又要确保新机型仍能获得认证,与原机型保持一致。

737系列

变体

主要变化概述

737经典型

737-300、737-400、737-500

加长型、改进型机翼、新型垂直尾翼、CFM56-3发动机、部分玻璃座舱

737NG

737-600、737-700、737-800、737-900ER

加长机身、新机翼、翼梢小翼、CFM56-7发动机、全玻璃座舱

737 MAX

737 MAX 7、737 MAX 8、737 MAX 9、737 MAX 10

加长型、先进技术翼梢小翼、CFM-LEAP发动机、改进型驾驶舱

为未来的737机型加装起落架舱门需要进行大量的重新设计工作。这将增加飞机的研发成本,并推高价格。此外,这还会带来挑战和延误的风险。任何设计变更都可能面临无法获得认证的风险,甚至可能导致整架飞机被视为一种新型飞机。因此,波音公司采取了简便且成本低廉的多次重新设计方案,并因此获得了丰厚的回报,售出了数千架运行良好的737经典型和737NG飞机。

这带来的挑战以及如何应对

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起落架会产生巨大的阻力,因此客机通常会将其收起。然而,起落架外露会部分降低这种优势,因为机腹不再是光滑的表面。虽然减轻的重量有助于抵消燃油消耗的增加,但这仍然是一个问题。不过,波音公司确实有一个解决方案。

起落架与起落架舱壁之间存在少量缝隙 。为了消除这些缝隙,波音公司在起落架舱底部安装了橡胶密封条。这是一个简单而低技术含量的解决方案,却能显著改善机腹的空气动力学外形。此外,轮子本身也带有大型轮罩,进一步优化了飞机机腹的空气动力学轮廓。

飞机

轮子数量

波音737

6

空客A320

6

波音757

10

空客A330

10

波音777

14

空客A380

22

虽然主起落架轮子没有舱门,但起落架支柱上有舱门。这些舱门会关闭,与机翼和机腹外侧相连。因此,只有轮子会暴露在外,正如前文所述,波音公司已尽力优化这一区域。在飞行关键阶段,起落架舱门会保持打开状态,但波音公司选择接受在起落架短暂放下期间产生的阻力增加。

这其实并不罕见

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这是波音737最引人注目的特点之一,与空客竞争对手相比,这是一个显著的区别。然而,在单通道飞机领域,这几乎算不上什么值得一提的亮点。 波音727也采用了外露式起落架舱,如今的支线客机也同样如此。巴西航空工业公司的E系列和CRJ系列都没有起落架舱门。就连 现代短途客机 空客A220的起落架也是外露的。

如前所述,起落架舱门会增加重量和复杂性,但其带来的好处是降低阻力。对于短途飞机而言,由于巡航时间较短,其燃油消耗降低幅度小于远程客机。因此,许多单通道飞机设计都没有起落架舱门。DC -9及其后续机型是一个显著的例外,尽管它们在同一时期设计,用途相同,但却配备了舱门。这表明麦克唐纳·道格拉斯公司在DC-9的设计中更注重空气动力效率而非重量减轻。这并非错误的做法,只是方法不同而已。

这种设计只会在每组只有一个或两个轮子的飞机上看到。轮子更多的飞机使用的起落架结构要复杂得多,因此无法像737那样完美地安装在狭小的空间内。这就是为什么波音757以及所有双通道飞机都配备了起落架舱门的原因。

737 的其他独特功能

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波音737是一款很有意思的飞机。它设计于20世纪60年代,但到了21世纪20年代,仍然有新的波音737下线。空客A320是20世纪80年代的设计,而许多其他仍在生产的飞机要么是20世纪90年代开发的,要么是世纪之交之后开发的。因此,波音737也具有一些相当独特的特点。

它的横截面和前机身源自 20世纪50年代的波音707飞机。它的机身非常低,这在当时是刻意为之,但如今却造就了一些独特的特征。CFM56发动机的进气口并非圆形,以增加离地间隙,而MAX的CFM LEAP发动机几乎与机翼齐平。与A320相比,它的紧急出口舱门更小,并且是向外摆动的。这给操作人员带来了更大的困难,而且在今天很可能不会被批准。

正在生产的客机

当前在售版本

首航

波音737

737 MAX

1967

波音767

767-300F

1981

ATR 42

ATR 42-600

1984

空客A320

A320neo

1987

ATR 72

ATR 72-600

1988

空客A330

A330neo

1992

波音777

777X

1994

巴西航空工业公司E-Jet

E175,E2

2002

波音787梦想客机

787-8、787-9、787-10

2009

空客A350 XWB

A350-900、A350-1000、A350F

2013

空客A220(庞巴迪C系列)

A220-100、A220-300

2013

737之所以能够采用这些特性,是因为其现代版本仍然保留着737的型号合格证,这意味着这些特性属于“祖父条款”保护范围 。波音公司只需更改他们想要更改的部分,而无需满足当前的标准。此外,这些特性还能带来诸多好处。例如,其紧急出口门比新型客机上的更轻便、结构更简单。同时,低矮的机身意味着飞机无需在机翼上安装紧急滑梯,从而大幅降低了维护成本。

概要

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自1967年首飞以来,波音737已经经历了三次发动机更换和重新设计。最初,737本质上是 如今支线客机的放大版。而现在,它已经取代了之前的727和757,成为服务于更广阔市场的大型客机。虽然它保留了许多原始设计元素,但也经过重新设计以适应当今的市场需求,波音公司也充分利用了该机型的特性,将其中的一些特点转化为优势。

然而,这种设计并非罕见。许多比737更新的飞机仍然采用这种设计元素,主要原因也相同。纵观单通道飞机的发展趋势,值得注意的是,并非737采用了外露式起落架,而是空客A320没有采用。