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心比天高,命比纸薄的图-204产量只有89架:俄被制裁有望咸鱼翻身

2022-10-20 11:28

心比天高,命比纸薄的图-204产量只有89架:俄被制裁有望咸鱼翻身

1960年代末期,图波列夫设计局推出三发客机图-154,在苏联、东欧地区的民机市场取得苏联民机的空前成功。但与此同时,西方国家的民机也取得了长足进步,尤其在飞机的运营可靠性和经济性方面,和苏制民机的差距越拉越大。

进入1980年代,随着发动机技术的进步,稳定性的提升,搭载三台发动机的飞机市场逐渐被双发飞机侵占。波音率先出招,推出了双发窄体客机757。苏联民航也要求苏联航空工业部门研发一款先进中型客机,作为图-154的后继机型。

1981年8月11日,苏联部长会议发布782-230号命令,这也标志着正式启动图-204项目。时任苏联航空工业部部长伊万·西拉耶夫要求新机型的油耗降低至图-154的一半,并采用当时苏联最先进的航空科技,包括航电设备、通信设备和飞行电脑系统。

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上有所呼,下有所应。图波列夫设计局迅速跟进,对新机型进行大刀阔斧的改进。波音已经打了样,图波列夫设计局也决定采用和757类似的设计:窄体双发布局、后掠下单式主翼、翼下吊挂发动机式设计。

图波列夫设计局为了增强图-204和西方国家客机的竞争力,引入了当时苏联最先进的航空技术,将苏联民机的科技水平提升到新的高度。他们和莫斯科中央流体力学研究院联合研发大展弦比机翼,采用超临界翼型来降低巡航时的空气阻力。图-204还是首款采用电传飞控的苏联民机,当时只有协和式超音速客机和空客A320采用电传飞控技术。搭载的PS-90A发动机同样引入了全权限数位发动机控制系统 (FADEC)。

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工程师为了图-204的减重降阻可谓是绞尽了脑汁。图-204机身大量采用了轻质铝合金和复合材料,能减少1.2吨重量。使用 经铣削加工的大尺寸金属蒙皮,大大减少了机身蒙皮之间的接缝。

设计师还对飞机的机翼翼尖、发动机挂架和翼身连接处进行气动优化,包括机身天线、空速管、传感器等突出部分都做了最小化处理,以尽可能改善图-204的空气动力学性能。他们为了给飞机减少配平阻力,甚至还设计了将燃油从机翼油箱抽到垂尾的装置,重心向后移动减少了平尾和机身的负载。飞机下降时,还能将燃油抽回机翼油箱中。

图-204相比此前的苏制民机,还首度引入电传飞控系统、数字化航电设备、以多功能显示器为主的玻璃式座舱。

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苏联还宣布为伊尔-96-300和图-204选择一款推力为16000kgf的涡扇发动机。索罗维耶夫设计局研制出了PS-90A发动机,其中PS就是设计师巴维尔·索罗维耶夫名字的缩写。

PS-90A是一款拥有反推功能的大涵道涡扇发动机,同时也是当时苏联唯一符合国际噪声和废气排放要求的发动机。PS-90A符合现代运输机对高经济性的要求,是当时苏联最先进的高涵道比涡扇发动机。

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PS-90A的结构特点包括采用跨声速风扇,起飞时的平均压比为1.6,涵道比为4.6,33块钛合金叶片。轻镁合金铸造中介机匣。13级高压压气机,前后机匣为无缝合面,采用焊接结构。进口导流叶片和第1、2级导流叶片可调。混合结构式燃烧室,前段是12个火焰筒的环管式结构,后段是环形集气腔。12个离心式双路供油喷嘴。2级高压涡轮、4级低压涡轮。

发动机外涵道设计了叶栅形反推器,位于混合室和喷嘴之间,能通过改变外涵空气方向来产生反推力,它和戽斗式反推力装置结构相比,不受高温燃气的作用。从正推力状态转换到反推力状态或相反转换,对发动机工作状态影响很小。此外,这种反推器装置安装在外涵也不会增加发动机的长度和直径。发动机的控制系统为电子数字控制和诊断系统。

1995年11月,国际航空委员会给PS-90A发动机颁发了规定寿命3000小时的证明书,1996年1月规定寿命达到5000小时。大修间隔从最初的1500小时增加至2500小时。该型发动机的研制和认证很复杂,经过435项试验。除了传统的耐鸟撞击试验中的大量水和大块冰之外,还首次进行投掷石英碎粒,人为拉断压气机和涡轮叶片等。发动机在所有测试环境下都能保持工作能力。

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尽管PS-90A相比此前的发动机有了长足进步,但在可靠性方面和罗罗RB211、普惠PW2037还有很大差距。PS-90A的发动机可靠性会随着年限的变化而改变。

下图就是普惠PW2037、罗罗RB211和PS-90A发动机提前拆卸工作时数的趋势图。在使用的前5年,RB211的飞行总工作为2000~9000小时,PS-90A在使用的第三年为2.2万小时。但随着年限的增长,差距开始显现出来。

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彼尔姆航发公司为了提升PS-90A的寿命和可靠性也采用多种方法,例如提高位于热应力区的燃气发生器轴承支撑的冷却效果,对燃烧室进行改进,以提升燃烧室的安全性和寿命等。

同时,俄方还加强了PS-90A的售后服务。在俄罗斯和独联体的12座机场建立了办事处,配备了高技能水平的员工和成套的诊断仪器设备和备件。新的保障措施让PS-90A不间断的工作的时间提升到新的阶段,让日均飞行小时数提升到13~15个小时。

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1989年1月,图-204原型机首飞成功。并在1994年拿到欧洲的适航证。早期的图-204有两个基础机型:客机版的图-204-100和或货机版的-100C。其中图-204-100型能容纳210个座位,经济舱采用"3+3"的座位布局,腹舱存放行李和货物,飞机满载航程达到4300公里。

图-204客机还为出口机型准备了更符合西方适航标准的-120客机和-120C货机,为客户提供了罗·罗RB211-535发动机的选装项目,推力相比同类俄制发动机多了4吨,符合 国际民航组织(ICAO)第 16 号补充文件第3章中的噪声法规,满足 所有当前欧洲和国际民航组织的要求。搭载美国霍尼韦尔VIA2000电子飞行仪表系统的机型在1992年8月完成首飞。首个国际客户是初创的包机公司——开罗航空,他们在1998年11月接收了首架图-204。

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2000年,图波列夫推出了图-204-300,搭载2台PS-300A2涡扇发动机,机身缩短了6米,载客量为166人,满载航程达到5800公里。朝鲜的高丽航空购买的就是该型客机。

2009年,图波列夫公司又推出了改进版的图-204SM,除了更新大量航电和电脑系统外,它还加装了抬头显示器(HUD),而且飞行员也从3人减少为2人制机组。新的机载电脑也提升了飞机的效能,飞机在少用5吨航油的前提下,还能保持4千公里航程。

衍生机型之图-214

1996年3月21日,图-214完成首飞,这也是图-204的一大重要衍生机型,主要区别是由不同工厂生产。 航星-SP在乌里扬诺夫斯克 负责生产图-204,而喀山飞机制造协会 (KAPO)在喀山 生产Tu-214,有意思的是这两家工厂都独立于图波列夫设计局,因此对生产飞机都有一定的话语权。

图-214相比图-204拥有更大的起飞全重,配备了额外的油箱,并加强了机身结构。因此图-214也成为俄罗斯政府专机的改装平台,个别特殊机型续航里程甚至达到1万公里。

图-214和图-204最大的区别是机身左侧的一个全尺寸主舱门。图-214有3个舱门和1个应急舱门,而图-204有2个舱门和2个应急舱门。

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心比天高,命比纸薄的图-204产量不到100架,俄罗斯被制裁后有望咸鱼翻身

图-204虽然是对标波音757的机型,但是当它首飞的时候,波音757已经运营了5年时间。截至2004年停产,757的产量达到1050架。然而随着苏联的解体,很多航空公司转而开始抢购西方国家生产的客机。

1996年2月23日,图-204在伏努科沃航空公司 正式投入商业运营,执飞莫斯科到矿水城之间的航班。价格成为图-204为数不多的竞争力,它的单价比ERJ-170型还便宜500万美元。

俄罗斯和乌克兰发生冲突后,图-214也有望“咸鱼翻身”。2022年3月, Rostec首席执行官谢尔盖·切梅佐夫表示:可能重新开始大规模生产图-214。2022年4月6日, 尤里·斯鲁萨尔宣布联合飞机公司开始生产20架图-204,以弥补俄罗斯航空机队中的波音和空客缺失运力。

2022年8月,联合飞机公司宣布将图-214的年产量增加至10~12架,希望到2040年生产70架图-214客机。

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图-204的安全纪录

飞行安全数据显示,在2010年至2022年间,一共有4架图-204发生机身损毁事件,图-204的机身损毁率为5.6%。一共导致5人遇难。

2022年1月8日, Aviastar-TU 6534 航班在杭州萧山机场发生火灾,这是一架为菜鸟运营的图-204-100C货机,因货物起火而烧毁。这架货机原定执行的是从杭州到西伯利亚的货运服务。

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图-204飞机参数信息:

机组成员:3人(图-204/214/204-300)、2人(图-204SM);

载客量:176-215名乘客( 204SM);

机身长:46米;

翼展:42米;

机身高:13.9米;

机翼面积:平方米;

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图、图-204飞机性能参数

最大起飞重量:103吨;

发动机:罗罗RB211/索罗维耶夫PS-90(171.6kN);

飞机最高飞行时速:900公里/时;

巡航速度:810~850公里/时;

航程:4800公里;

最高升限:12200米;

心比天高,命比纸薄的图-204产量只有89架:俄被制裁有望咸鱼翻身

首飞:1989年1月2日;

服役:1996年2月23日;

建造时间:1990年~

建造数量:89架。

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