大飞机- ARJ21-700增加2个框，不可能是技术上的
最近有网友向我提出，希望我对《中国航空报》登载的新华社解放军报记者刘济美的那篇 “为了中国——ARJ21新支线飞机深度报导”一文（以下简称为‘报导’），中为ARJ21-700飞机超重问题辩解时所说：“FAI（一飞院）在ARJ21-700飞机详细设计过程中又发现使用空机重心偏前的问题，FAI提出为了调整飞机的重心必须加两框。”，就此一说希望我对此从技术分析上发表一些看法。由于本人经历有限可能出现不妥之处，甚至差错也所难免，衷心希望知者能提出批评和指正。
一、ARJ21-700用增加2个框来解决前机身超重，是一种不可取的办法
1、机身长度是由一定的参数所决定
一般民用客机的机身长度是由驾驶舱、服务舱、客舱的长度，再加上雷达罩舱和尾收缩段的长度累加之和决定的。
而各舱的长度又分别取决于它的主要用途，如：驾驶舱是容纳驾驶员进行工作地方，它的长短与机组人数，设备多少、大小和各设备的综合水平等都有关系；服务舱则包括厨房和厕所，是用于为旅客和机组提供必需的生活服务，它的长度主要取决于旅客人数；客舱用于运载旅客，它与旅客总人数、舱位等级设置、座位排距等有关；雷达罩舱用于装载气象雷达，它的长度取决于雷达尺寸大小与活动空间的要求，以及机头外形收缩和光顺过渡需要有关；尾收缩段的长度纯属于外形收缩时能光顺过渡和达到阻力最小的要求。
2、飞机的重心是靠调整机翼机身相对位置来确定
飞机的重心主要取决于机翼安装在机身上的相对位置所决定。影响它的因素有：
⑴ 飞机的升力与载重随时都在变化
要保持飞机能浮于空中，必需使飞机的升力不小于飞机的重量。飞机的升力主要靠机翼产生，出于气动力平衡的要求，机翼向上的升力至少要达到能平衡向下的飞机总重。由于燃料和食品的消耗、人员走动以及飞行姿态改变引起升力中心变化等原因，飞机不可能设计成向上的升力中心能与向下的重量中心永远在一起，必然会产生一个不平衡的力矩，所以飞机上设置尾翼，用尾翼产生向下负升力（鸭式布局除外）来调整飞机在空中的平衡问题。
⑵ 飞机设计中确定重心方法
飞机设计过程中确定飞机的重心方法一般可将飞机重量分成三大组：由机翼结构与装于机翼上的主起落架、设备系统和燃油等为一组；机身结构与装载于机身上系统、前起落架和人员、货物为一组；另一组为尾翼结构与装于它中间的系统重量。但前2组的重量和引发的重心变化是可以确定的，而最后的第3组的尾翼面积出于平衡力的需要，在确定满足飞机的前后重心限制要求过程中、同时又要达到重量最轻的要求，这就需要对尾翼的尺寸作出不断调整。因此飞机重心的设计是在不断的调整机翼与机身的相对位置和调整尾翼面积中经过反复迭代后才能确定。
3、影响飞机设计过程中产生重量超重原因
只要参加过真真飞上过天的飞机设计过程的人都知道：首先是，飞机的总体方案时确定的飞机重量与各部件重量的分配，原则上是根据部件尺寸按统计数据和经验而设定的“计算”重量，而且是在对数据不断的调整、修改和逐步迫近中完成。出现“计算”上的超重，这是一种正常现象并不足以为奇；其次是，即使总体方案中定得很准确，但也与详细（结构）设计中设计员、特别是总设计师和他的主要助手的业务经历和水平以及组织能力有着重大关系。好的结构设计有时能将总体方案中“计算”重量指标超重减少，反之则能将正确的总体方案中估算正确的“计算”重量设计成超重；第三是，飞机设计是一个各方要求相互矛盾中进行综合平衡、妥协的过程，当真的出现了超重时，能否用正确的办法将问题处理得当，这是对总设计师业务水平的真真考验。
二、增加2个框的决定不象是技术上必须，而更象是派性的决策
根据对飞机设计过程中重量与重心确定形成过程的上述分析，ARJ21-700即使在总体方案中有前机身超重问题，也完全可以通过调整机翼与机身的相对位置来解决，并不需要加2个框，从而引起付出增加1吨多重量那样巨大的代价。
那为什么会产生这样的结果呢？作者是局外人并不知道其中的决策过程，但也可分析出无非是两种可能而必居其一，一种是限于总设计师的技术水平问题而选择了不合适的解决办法；而另一种原因是派性在作怪，借口前机身超重问题欲推翻前任总设计师确定的方案，这可以明显地从‘报导’的文字中看到，“FAI向AVIC—1提出了一个采用翼吊布局、座舱采用2＋2布局的设计方案，这与当年因资金链断裂而没有飞起来的NRJ飞机几乎一样”这不是一既可推翻前任总设计师的方案，二可贩卖自己的存货，不是一举两得吗？但“以顾诵芬院士为组长的专家评审组否定了FAI的这个建议，他们非常明确的表示，目前，ARJ21-700飞机没有重大的颠覆性问题，看不出有改为翼吊布局、或将机身缩小为4排座等，做出重大方案性改动的必要。”，这个专家评审结论，同时也无形中显示出了对FAI技术水平的一个公正的评价。对这样的被否定而又不甘心之下，为了显示与原有方案的区别，创造自己的“特色标签”，增加2个框可是接管了老640之后的新领导权限之内的事了，这种做法不是可以从‘报导’中的一种说法“……但后面的新领导没准就认为是前任的余孽是包袱，就要砍除！”中得到了答案吗？
三、后果难以预测
给ARJ21-700后机身增加2个框决不是一个小问题，因为它至少会产生以下一些不利结果：
1、降低了飞机的使用经济性
由于增加了废重，会降低有效商载，这必然会降低航空公司的飞机使用经济性；由于飞机起降重量增加，进一步会引起起落架、机翼及某些受力件的载荷加大，从而处于需要加强、增重的恶性循环之中；由于飞机重量的增加，还可能需要增加发动机提供的推力。以上这些因素都要增加飞机的耗油量，必然会降低飞机的使用经济性。
2、由于飞机起降重量的增加，增加了对增升装置设计要求的难度，否则只能增长飞机起降长度；
3、增加重心的调配难度，严重时甚至可能出现象伊尔-76那样飞行要加配重，仃机拄“拐仗”的丑陋现象；
经济性下降，必然降低航空公司盈利空间，弄不好会严重影响ARJ21-700的商业价值，最严重时甚至可能会危及到ARJ21-700研制的成败。所以刘济美在为ARJ21-700飞机超重问题辩解时所提到的“FAI在ARJ21-700飞机详细设计过程中又发现使用空机重心偏前的问题，FAI提出为了调整飞机的重心必须加两框。”的说法，至少从技术上讲是站不住脚的。
吴苕溪
2009年1月23日
网友留言：
1.我有同学在空军，他说我们自主知识产权的东西，基本下都是把人家的猫弄到咱家，改教咪——就成了......嘿嘿
2.中国航空工业集团公司主办的《航空档案》杂志2008年12A期中曾详细提过：“从‘北京一号’到‘翔凤’——中国支线客机的发展历程（二）”，P26-P27。文中提到： “西安飞机工业公司从1987年就开始着手研究新一代支线客机……要想在运-7飞机基础上自主改进出满足民航要求的新一代支线客机也是非常困难的……为了能更好地吸取国外先进技术，当时西安飞机工业公司和美国波音公司签订了运-7飞机改进的咨询协议，并派出部分设计人员到美国与波音公司的技术人员共同研究飞机的具体改进设计方案，并进行了一部分的打样设计工作。1988年1月，运-7飞机大改的总技术方案正式上报……”
3.所以刘济美在为ARJ21-700飞机超重问题辩解时所提到的“FAI在ARJ21-700飞机详细设计过程中又发现使用空机重心偏前的问题，FAI提出为了调整飞机的重心必须加两框。”的说法，至少从技术上讲是站不住脚的。
4.不知道当初是谁把MD82图纸原样缩小照抄，就成了ARJ21，还蠢到把驾驶舱也按比例缩小，结果飞行员都坐不进去，到发图才发现，你们把钱花完了，飞机没出来，就找西安的冤大头来重新设计，老人家说话要有良心啊，你对得起西安那边连续几年加班加点为你们擦屁股的人吗！
5.ARJ21项目预发展阶段，ACAC工程部只有60多人，主要设计人员都是从原上海飞机设计研究所（640）和原西安飞机设计研究所（603）借过来的。2003年，当工程进入详细设计阶段后，工程设计人员短缺的情况已经非常严重，即使加上640所的设计人员，也无法满足工程发展的需要。更为重要的是，没有参加过高新工程锻炼的640所几乎没有完整的现代飞机设计能力。 640所人力资源负责人比喻说：“运-10飞机下马后，640所像一筐螃蟹被国家一脚踢翻。为了解决生计问题，‘身强力壮’的都流失到了别的领域，有汽车领域、有IT领域，甚至，还有去当酒店大堂经理的，留在所里的都是些‘老弱病残’，所里人员最多的时候连二楼食堂的20张圆桌都坐不满！ARJ21项目，犹如惊蛰的春雷唤醒了沉睡多年的人们，但是，苏醒后就要参加奥运会，还要在竞争中获得胜利！这的确是件很难完成的任务！” 2003年6月28日，为了弥补ARJ21项目设计人员数量与质量不足的问题，AVIC-1将原“上海飞机设计研究所”与原“西安飞机设计研究所”整合为“中国一航第一飞机设计研究院（FAI）”。2003年8月，ACAC最终将工程发展责任正式移交给FAI，希望西安能够将骨干力量投入到ARJ21项目中，加快研制速度。FAI对ARJ21-700飞机进行了半年多时间的设计质量复查工作，2004年3月，FAI向ACAC提出了651项的技术和管理问题。 西安的设计师则认为，整体的技术体系偏于落后是ARJ21项目的主要问题。上海的设计队伍没有经过高新工程的锻炼，没有完整的产品研制经验，他们的经验多集中于方案阶段，而缺少飞机的系统集成能力，而这一点恰恰是ARJ21项目核心技术的体现。
6.原FAI院长黄强在其2007年4月出版的《中国民机产业崛起之探索》一书中提到：如果在2000年就下决心，以一个完整的设计体系为主进行方案论证，而不是“选了谁当总设计师，就意味着选择了他的方案”；如果2001年FAI第一次整合的时候就能成功；如果2003年FAI能够正常地开展工程发展工作；如果2004年就能理顺FAI与ACAC之间的关系；如果2005年9月对ARJ21项目总设计师系统人员和任务分工的调整能再提前半年，哪怕有一个“如果”当时能够实现，ARJ21-700飞机的研制会比今天顺利得多。 飞机超重、进度拖延、告状、谣传、批评以及来自于国家政府部门的问责，种种这些情况叠加在一起，成为AVIC-1在2004年—2006年期间所面对的最大困难。而FAI与ACAC工程部之间，由ARJ21-700飞机超重问题所展开的一系列关于设计方案选型的争论，则成ARJ21项目不断延迟的直接原因。
7.老朽们因为政治技术上的原因，死守米格-21的机头进气方案，从J7，J8死不改悔，严重耽搁的我国大型机载雷达的发展，乃至空军作战模式的进步。曾有机翼进气改进J8的方案，因为社会主义国家都是机头进气，我们的专家不敢承担意识形态、技术的风险，那个双发的J8早期还是开发成米格-21模式直到美国人帮助改造J8.愚蠢、搞笑。
