关于业载航程图的一切:C919与窄体机远程化

终于!随着C919取得型号合格证,商飞也发布了《C919飞机特性用于机场计划手册》。在这份简称为ACAP的文件中,你可以看到飞机详细的外形尺寸、业载航程性能、起飞降落性能、机场地面服务要求等各项详细数据。注意,ACAP中的数据并不能用于实际签派,但是其作为制造商提供的纸面数据,为我们提供了一窥飞机潜力的基础。
C919的ACAP基本上像素级复刻了波音和空客的内容与格式,为我们的解读提供了方便的同时,相信也为融入国际市场做好了准备。今天,我们将借此机会介绍业载航程图的判读方法,并带来C919和737-8和A320neo两位老对手的数据对比

首先,一个好消息——919的最大起飞重量比之前外界预测的又增加了!相对网传的72.5吨(标准)或77.5吨(延程),分别增加到了75.5吨或79.3吨,后者终于追平了A320neo。
飞机制造商在网站上列出的航程往往只是一个定值,但是其背后的计算规则却千差万别,往往不可直接比较。为了具体分析不同机型的业载航程性能,我们就需要用到业载航程图。

如图,横轴为净空航程,纵轴业载,绿色的区域就是飞机性能可以满足的部分。在包线的水平部分,飞机可以达到其最大业载,增大航程只需加油,此时业载由结构业载(最大零油重量MZFW和运营空重OEW之间的差值)限制。在第一拐点时,飞机达到最大起飞重量MTOW,此时继续加油就需要卸下部分业载,这就是俗称的“减载增程”。在第一到第二拐点之间,飞机一直保持在最大起飞重量,可用航程由于业载到燃油的置换而得到显著提升,直到油箱加满。此时继续卸下业载仍可以使飞机变轻减少油耗而提升航程,但是效果相对不明显。
那么三家的业载航程图都是什么样的呢



此外,注意到商飞已经注明了任务规则(余油计算标准),波音标注的是“典型任务规则”(一般能反映真实环境),空客未注明。
因为MTOW越大机场收走的起降费用就越多,所以每种机型都有“残血版”供短途航司选用(波音没有列出72吨版本的737-8的数据)。在这里我们只比较各自的最高MTOW选型的数据
可以看出,商飞的任务规则是根据15吨商载得出的,倘若在737-8和A320neo上分别应用这个标准,得出的数据大约是3600和3400海里,相比919的3011海里仍有不小的优势,但是我们不妨继续拉出上一代A320ceo

可见二者的水平是相当的。考虑到我国A320ceo的保有量巨大,且大城市大多集中在东部地区,航班平均距离短,C919的航程已经足以胜任绝大部分国内航线并替换掉A320ceo,不仅省油,还省了起降费。
而737和320系列更长的航程则赋予了国际客户更多的玩法:


这无疑涉及了一个时下热门的话题——窄体客机的远程化。
空客之心人尽皆知,我们先拉出更大更重的A321NEO:

目前几家跨大西洋航司均在A321neo上采用了较为宽松的布局,实际座位数和大部分A320/B738相当甚至更少。如果继续按照15吨业载计算,A321LR的净空航程已经达到了4200海里
继续拉出A321LR标榜送走的老大哥757:

所以321LR真的替换掉757了吗?
答案是,On the lower end, yes!
但是757作为天生就重得多的型号,在高密度布局下仍可以甩开后辈一两条街。不过最大的问题在于,757吃了燃油容积的亏,刚过4000海里就达到了载油量极限,这也是757设计时作为中短程飞机带来的弊病。如果生产周期能够得到延长,想必757能获得属于它的副油箱吧(实际上在C-32上已经实现了)
我们再来看看这个一直不被看好的,88.5吨的737-9:

有心的读者肯定已经发现了,这张图相当“畸形”——第一拐点离第二拐点太近了,88.5吨的MTOW几乎用不上。而一二拐点之间的区域,正是大部分远程宽体客机工作的区域。长久以来,包括我们在内的许多人都认为737无法发展出像A321LR/XLR一样的远程型号是因为短腿限制了发动机直径(推力)和起飞性能,进而限制MTOW空间,但实际上的情况是,真正限制737的版图的因素是燃油容积!对于一个机型来说,这无疑是略有“可惜”的
那么有没有燃油容积不那么受限制的737呢?
有!
Ladies and gentalmen, 让我们隆重介绍——BBJ MAX 9!

此时,15吨业载下(ZFW=62.5T)的航程已经可以和A321LR直接扳手腕了!而且,由于前面提到的任务规则问题,可能实际上还具有不少的优势!历史上,波音曾经开发过基于BBJ的高燃油容量客机型737-700ER,但是仅仅卖出去了两架,原因也许是因为过于超前、容量过低,而且副油箱势必占用737本就可怜的腹舱空间,影响其在一般任务下的货运表现。但是,在目前A321LR/XLR来势汹汹之势下,波音也许会推出下放BBJ油箱容积的737-9/-10延程型号。这些更大的子型号提供了更大的腹舱空间和MTOW,在松散布局下,载客量也几乎和321系列相当。
(737-10和A321XLR因为没有取证,具体数据暂不明确)
说到这个话题上,我们就不得不提起另一个有趣的指标——结构空重
737实现这样的成绩,仅用了90吨左右的MTOW,相对321系列的97或者101吨,有着10吨的优势,而这样的成绩很大一部分要归功于737更低的结构空重——“短腿”,作为一个利害并存的特征,放到今天依然能打,更小的机身横截面也带来了更轻的机身重量和更小的风阻。
视线再次回到C919上。根据商飞的数据,C919结构空重约为45吨,和737-8相当,优于A320neo。但是得益于复合材料的使用,919在拥有737重量的同时还获得了A320的乘坐舒适性(以及增加油量的空间!),以及最新一代机型的气动表现。这些因素共同决定着,C919将是一个非常优秀的远程窄体客机平台。作为近年来的新兴(或者是自远程客机宽体化以以来的复兴)市场,目前市场上依然没有一款成熟的远程窄体客机产品。期待在919投入运营后,商飞能够改良出拥有更大MTOW和燃油容积的型号,成为这个市场的破局者!