飛機設計 - 為廉價航空設計一架短程新飛機!

Question

日前 easyJet 自行設計ㄧ架符合他們需求的短程新飛機- ecoJet!
http://www.easyjet.com/common/img/ecojet11.jpg
http://www.easyjet.com/en/News/easyjet_ecojet.html

1.請針對ecoJet的外型,說明您認為這架飛機有何優缺點?

2.若是讓您來設計ㄧ架符合廉價航空運作的短程下一代飛機,您會如何來設計? 您必須考慮下列因素,Capital cost, Performance, Ground operation, Fuselage design and Aircraft operating life.

3.新飛機將會用來取代A320s/B737s,您會有些什麼樣的考量?

大家都可以發表意見喔! 說不定您會成為新飛機的代言人!

更多關於 ecoJet 的照片如下,
http://www.flightglobal.com/articles/2007/06/15/214662/pictures-more-images-of-easyjets-ecojet.html

當我看到這架飛機時,我的直覺就是easyJet的花招!以省油及效率來說,B787 Engine-GEnx跟之前CF6-80s來比較,若是輸出相同的推力,GEnx才省下8%.十多年的研究發展,燃油效率才省下8%,可看出目前商用飛機引擎的燃燒效率幾乎都已經達到了極限了,航空燃油使用效率對環保的貢獻應該是最大了!所以影響耗油最大的因素還是飛機本身的重量,然後加上新空氣動力學所帶來的ㄧ點效益.這也就是為什麼B787對於重量"斤斤"計較的原因,例如複合材料機身,大量使用電子控制系統及無線網路的客艙娛樂系統.這些新設計發明,才能讓B787省下25%的燃油(跟相同大小機型比).

廉價航空在歐洲地區已經非常成熟,美國也發展開了,但是亞洲國家才慢慢開始.所以他們的經營方式,對於我們也相對較不熟悉,最直接的考慮就是飛安問題.但是以easyJet來說,成立十年了沒也重大飛安事故,目前ㄧ天500多個航班也飛的嚇嚇叫.easyJety在Low-cost業界,也算是個非常成功的例子.新的創意往往會刺激新的發明,所以我也很樂意見到新的想法!

更多關於Open rotor,
http://www.flightglobal.com/articles/2007/07/03/215261/pratt-whitney-considers-geared-open-rotor-concept.html

Answer 1

廉價航空要的飛機，基本上的要求就是能省油、機場操作快速(據說EASYJET的機場TURN AROUND時間只有20分鐘，連續三趟超過20分鐘，機長得去喝咖啡，說明原因)。
光這兩個領域就牽涉到所謂的Capital cost, Performance, Ground operation, Fuselage design and Aircraft operating life。
要省油必須機身設計夠流線，需要流體力學、空氣動力學整體考量。一般而言除了AIRFOIL形狀的選擇、還有機翼面積、翼展等的考量，這些考量的前提是所需要的飛行速度，先選定速度之後才能決定哪一種AIRFOIL、哪種翼展最適合。

圖片參考：http://history.nasa.gov/SP-4305/p115a.jpg

另外還有WING SHAPE、WING SPAN、WING LOCATION(UPPER、LOWER)的考量。省油的飛機WING SPAN要夠長，翼展夠長可以減少WINGTIP VORTEXES，但是翼展要夠長機翼的強度就不可不考量。為何MD90的翼展如此之短？因為是LOW WING DESIGN，飛機側風落地BANK太大，機翼容易觸地(國內也的確發生過)。機翼面積越大升力越大(但是升力越大阻力也越大)，找出L/D(升力/阻力)比值最佳的WING DESIGN。
然後要省油另外一個因素是飛機的整體重量，使用新的複合材料減輕重量、減少不必要的管路、不必要的航電儀器，如果要飛進入RVSM空層另外考量必須符合RNP規定。要不然就設計最佳空層290以下的飛機，這些RNP、RVSM規定的航電儀器又可省下來。
省油另外一個因素就是發動機的選擇，ECOJET選擇OPEN ROTOR，小弟的看法並不見得省油，為何TURBOFAN發動機都還有一個DUCT？而且FANBLADE尾端還要越靠近DUCT越好？就是能量集中，OPEN ROTOR我是覺得應該會損失很多的能量，還不如另外發展SUPER HIGH BYPASS TURNOFAN，加長FANBLADE，就可達到OPEN ROTOR大螺旋槳葉的目的，又有DUCTING集中氣流方向，也就是推力集中，噪音也可以由DUCTING來減少部份。此外787的引擎利用外殼型狀的設計來抵消引擎噪音，藉此減少引擎內部隔音材料的重量，當然也是目前最新的發動機設計方向！

圖片參考：http://seattlepi.nwsource.com/dayart/20050811/450engine777b.JPG

相關新聞：http://www.freerepublic.com/focus/f-news/1462851/posts
廉價航空的旅客應該不會有太多的旅行行李(短程飛行)，所以應該也不必用到大型ULD，小型貨櫃裝行李，會不會比人工一個一個妝到貨倉快，您應該也滿清楚的。因為貨櫃大小影響飛機的直徑大小，飛機直徑大小又會影響OVERHEAD BIN大小與座位安排。
說實在的以一般737飛機要達到20分鐘TURN AROUND就有點困難。上下客要多少時間？還有飛機停妥、再做下一趟飛行準備，中間有檢查表要做、要加油、要輸入FMC DATA、要做飛機外部檢查、關門發動引擎飛往下個目的地。一個環節沒有接好就DELAY。機務部門人員飛機維護必須妥善，要不然每個停靠站光修飛機時間都不止、加油人員時間的掌握、乘客的掌握，不可以有人到處逛DUTYFREE，找不到乘客，又搞算人頭的遊戲！
飛行員能做的，落地之後在滑行到機坪的時候趕緊輸入下一段的飛行資料，但是滑行中有人分心打電腦只剩下一個人在看機場外頭實在是ACCIDENT WAITING TO HAPPEN。據說有人資料都沒打還是給他起飛，起飛之後再補打資料。飛機外部檢查可能也是形式上快步走一圈，能發現什麼問題也有待商榷。這種LOST COST AIRLINE的飛機操作方式聽多了，對廉價航空越沒信心。


圖片參考：http://bp2.blogger.com/_1k8EaNN4TaA/RnRlfJPcDqI/AAAAAAAAAEY/uO2FObvCPzQ/s400/ecojet09.jpg

說了那麼多，那就小弟自己的看法評論ECOJET的優缺點。
1.NO SLAT DESIGN→ 減少機構的重量，減少維修。優！
2.TAIL MOUNT ENGINE→對重心比較不利，可以減少客艙噪音，OPEN ROTOR還在討論中的科技，不見得省油、低噪音。優缺點都有！
3.LOWER CRUISE SPEED→省油，但是其他飛機要跟著飛慢，對航空公公司而言是優點，但對整個航空業是惡夢的開始！(有點像自己喜歡抽菸、其他週遭的人要跟著遭殃的感覺)
4.飛機很低，客人行李上下方便，人跳進貨倉即可，不用專用貨梯。但是相對翼展不能太長減少機翼的翼展效應(翼展越長WINGTIP VORTEXES越少)。也就是說，翼展更長的話還會更省油！這個可以把機翼換到機身的上方改成HIGH WING設計，或者靠移動主起落架位置往機翼外側移動，或者加長起落架長度！客人上下也方便，推個自己家裡鐵工廠焊的梯子就行了，不用等踢車，加快上下乘客速度！

2007-07-01 12:16:57 補充：
根據飛過B737新舊各型的同事指出，B737NG(NEW GENERATION)在空氣動力的表現上進步很多，也就是所謂的LOW DRAG，只要LOW DRAG，LOW WEIGHT不難達到省油的目的，能省油自然減少二氧化碳排放。當然發展更新的省油發動機、或者燃燒生質柴油的引擎，在石油越來越少的世代，才能永續飛行下去。

ECOJET說可以減少二氧化碳排放達50%，25%是省油的發動機、15%是飛機使用質輕的材料、10%是航管(AIR TRAFFIC CONTROL)科技的貢獻。航管又不是他家開的，如果到繁忙機場都可以優先落地，當然省油。這10%實在有點放"肚子裡的空氣"。

2007-07-01 12:17:21 補充：
說實在的要幫LOW COST AIRLINE設計一架飛機，不是簡單的是。MD90一趟北高耗油2噸。MD11由平飛高度到落地這樣的滑降過程要耗油1.5噸左右。這樣算來MD90真的是省油到極點(沒有比較A320與B737-800，僅是自己的經驗)。

MD90有點像ECOJET，也是發動機在後的設計，只是LOW WING限制了WING SPAN，變成MD90也是靠大推力，高速度來達到升力的需求。如果可以增加WING SPAN(WING LET?)肯定可以更省油！就由MD90為模型去修改如何？呵呵！

2007-07-01 12:17:45 補充：
引擎的BYPASS RATIO加大！機翼加長，ECOJET的頭看起來阻力不大，可以沿用，機身不塗漆，學AA。減少重量！但塗防腐蝕，減少阻力的塗層(什麼？沒這東西！去發明ㄚ！可以吸收雷達波的塗層都有了)！

厚！好累！希望有幫上忙！

Answer 2

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Answer 4

大家有沒沒有注意到，低價航空公司的CEO都很愛在媒體上作秀，因為本小利薄不像大型航空公司有數百萬美元的廣告費用。所以他們靠製造新聞上媒體打知名度，讓自己的航空公司的新聞免費出現在媒體上。例如大家熟知的美國西南航空總裁Gary Kelly、Michael O'Leary英國Rynair總裁Michael O'Leary、以及故事的男主角Andrew Harrison都是媒體寵兒。
EasyJet總裁Andrew Harrison在今年六月公開發表了他所謂的EcoJet的短程民航噴射機的概念機型。我在網路上做了一些功課，發現Andrew Harrison所推崇的這款二氧化碳排放極低的短程民航機，在航空市場上並沒有太多的回應。是不是業內人士又認為是這些低價航空公司老闆搶媒體頭條的噱頭？我沒有答案，好像也不應該懷疑人家推廣「綠色民航」的願景。不過我倒是在網路上找到的一些「另類」的看法，供William康康與網友們參考。
首先我發現許多環保組織都是低價航空公司的反對者。因為這些低價航空公司為了省錢都把飛機調度的基地設在小型的機場。這些機場本來不是作為大量飛機起降用的，所以機場距離當地社區很近。因為這些「小氣財神」們的光臨，雖然增加了當地的就業，但也帶來了噪音的污染，成為又愛又恨的對象。尤其是低價航空公司最愛玩的「一元機票」把戲，造成空中交通的壅塞與機場噪音，更是讓環保組織深惡痛絕。因此EasyJet總裁Andrew Harrison推動EcoJet環保短程機，難免予人「做賊的喊捉賊」的感覺。
總裁Andrew Harrison自己承認他的「環保願景」並未為其顧客所認同，因全球為民航機帶來的二氧化碳排放總量只佔全球的1.6%，即使能夠減下來，也不過是九牛一毛，根本對地球暖化的緩和貢獻不大。
EasyJet的EcoJet原型機是由兩個航空工程師所設計，最大的特色是放在機尾的兩個像「馬桶刷」一樣的「開放式轉輪」（Open Rotors），據說每一公里可以減少25%的二氧化碳排放量。業內的專家質疑這種「引擎不加蓋」的設計，等於是汽車不裝滅音器（muffler）一樣，何環保之有？法國與荷蘭航空（聯營）副董事長Leo Van Wijk表示「突然有一航空些業內人士關心地球暖化，他們的言論基本上是一堆狗屎（a load of BS）。不過Andrew Harrison認為自己是飛機的大買家，未來數年EasyJet的機對要從現在126架擴充到500家，他說「他們（飛機和引擎製造商）非得把我的意見聽進去。」
http://business.guardian.co.uk/story/0,,2103055,00.html






2007-07-01 17:39:55 補充：
有了William 康康加入，這幾天航空版比較有樂趣。希望他早日晉升為實習生，就擁有貼圖的權利，回答者就不必另外費事去轉貼網址再打開網頁了。

Answer 5

飛機外型醜只是暫時。
(當你坐在裏面也看不見外型，上下飛機會想說「我的媽呀~真醜的飛機」)
但好歹也平安抵達，不是嗎?

但我以外行人的眼光來看，這種引擎的置放位置，應該是弊多於利。
有引擎外殼的飛機尚且會有「吸入飛鳥」的危險，何況是沒有引擎外殼??

基於以上原因，打死我也不想坐，不論她的票價有多便宜，我都不想賭上我的命。

Answer 6

1.它的後引擎在上面在力矩上會造成在全推力時機頭往下.
2.翼片過多雖然推力大,但阻力也大,省油性不一定佳.

3.後方氣流經過上方螺槳吸力會將亂流吸入,增加上方空氣流速,升力增大.

4.飛機推力在後將造成在攻角上中間機身的應力過大,如MD-83曾造成機身斷裂失事的情況.

5.後方因在高攻角起降時會碰到跑道,增加螺槳打到地面的風險.


6.後方只能裝兩具引擎.

2007-06-29 20:48:46 補充：
你可以參考我的設計,因為我對一些飛機有了解.
廉架的飛機不外乎省油,維修低廉.但是通常有別於傳統設計都不太考率.因為零件太貴.航空公司頂多只要200人座的客機,因為找不到那麼多人座飛機.安全性也是重點,因飛機不容易駕駛遠比省油或是低成本來的嚴重.有些新飛機之所以不受親賴在於不好開,尤其像是MD-11這種推力在水平重力之上的飛機,在飛行員不小心下,機頭會往下.而且在垂直尾翼的那引擎在高攻角也容易失速簡單而容易使用的機艙,使得這架飛機能夠成為現今最暢消的飛機之一.至於修改造型,必須經過多重考驗短期須要市場測試.

Answer 7

飛機外型也會決定乘客搭機意願,不錯的意見! 謝謝!

2007-07-02 19:20:12 補充：
晉升為實習生! 我會努力的,加油! 嗚哈哈!

Answer 8

醜醜醜醜醜醜醜醜醜醜醜醜醜醜醜醜醜
打死我也不會坐