03.02 航空圈|不务正业的汽车巨头!不信你看LOGO

对于大部分人来说,最为熟悉的就是本田汽车。然而,本田的创始人本田宗一郎,一直到临终之前,始终牵挂在心的却是——飞机。


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不论经历多少次的换代,翅膀的元素始终伴随着本田技研的logo


本田的研发是疯狂的,但真正疯狂的产品屈指可数,大多是相对保守的赚钱工具。


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创始人:本田宗一郎


这次本田突破性的进军新的领域,用Honda Aircraft Company(简称HACI)社长藤野道格的话来说:本田的企业理念是提供全方位的交通工具。本田开发交通工具的历史始于摩托车,然后是生产汽车,进而就是向目前交通工具的最高级形态——飞机发起挑战。


历史


1986年,本田正式启动小型航空器及发动机的研究项目。在美国密西西比州立大学(MSU)以实验机MH-10为基础,着手进行独立的机体研发。


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HondaJet的设计草图


1993年3月5日,世界第一款全复合材料制实验机MH-02首次飞行,除了不寻常的翼上发动机外,该试验机还采用了T型尾翼和前掠翼。两年后,涡扇发动机HFX-01的高空试验成功。


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图为MH-02,图片出自互联网公开资料


1996年,MU-02全部飞行试验结束,次年HondaJet项目正式启动。


1999~2003年,完成了发动机HF118的设计、测试及实验。


2005年7月,在世界首次公开HondaJet的实验机,它如同二次元世界中的太空飞船造型,平滑的无铆钉机身震撼了全球航空界。次年,本田宣布把HondaJet商业化,HondaJet开始在美国接单。


2010年,搭载HF120发动机的量产型初号机首飞成功。


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2019年巴黎航展上的HondaJet,图片来自航空产业网


截至2015年,四架HondaJet(量产型初号机、2号机、3号机、4号机)成功试飞,并于当年开始交付。之后,HondaJet获得FAA(美国联邦航空管理局)型号认证、欧洲航空安全局(EASA)型号合格证,坎坷的取证之路结束后,正式进入了量产阶段。


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Honda向首为客户交付HondaJet


在2017年,它的出货量与前年相比增加了20架,达到43架。


设计亮点一:一体成型复材制造的机体


在机体结构上,HondaJet采用了重量轻、强度高的CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic: 碳纤维增强复材) 。碳复材和一体成型技术(共固化)的采用,不仅实现了轻量化,还成就了HondaJet的漂亮外观。

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CFRP构造有两种,一种是内夹蜂窝材料的三明治板,另一种是沿机身前后方向延伸的纵梁与圆环状框架、板状蒙皮相结合的补强板。前者用于机身前部和后部,后者用于机身中部。


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HondaJet采用碳一体成型复合材料机体,获得了优越的机体强度,在量产机型上,实现了13000m(43000英尺)的超高使用高度。飞行高度更高则空气阻力也会越小可以飞得更快更省油,不易受到恶劣天气及喷气气流导致的乱流的影响,飞行更稳定。


设计亮点二:自然层流机翼和机首


HondaJet创新的自然层流(NLF)机翼以及机首, 是通过大量的理论分析和低速风洞试验、仔细研究了失速特性而设计定型。


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下图展示了在低速风洞试验中1/6比例模型的失速模式:

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在边界层,机翼表面的层流越大,其阻力就会越小。为了取得较大的层流,HondaJet的机翼采用了整体设计, 使得机械成型的面板堆部件数量最少化。


机翼的前缘结构和主力矩坡度角的设计结构能够降低大约13.5%的层流阻力。通过采用这个NLF设计的机头,预计其机身阻力与紊流机头相比大约减少了10%。


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前缘的形状设计用于在大迎角(AOA)下以最大限度地减少因表面粗糙度引起的最大升力系数损失。上表面的后缘形状设计了非常陡峭的压力梯度,目的是高速飞行时,机翼的俯仰力矩可大幅度减小。


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图为SHM-1的形状和典型的压力分布


但这种主翼也存在缺点,如翼厚比(机翼厚度与前后宽度之比)小、装载燃料的容积小、失速特性差等。为此,本田通过用全尺寸模型和实验机进行反复试验,采用全新概念的设计方法设计了机翼形状。另外,鉴于成本与轻量化的平衡,HondaJet机翼没有采用之前原型机的碳纤维材质,而是改为航空铝合金。


设计亮点三:翼上配置的发动机


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对比图:左为HondaJet,右为传统的商务喷气飞机


传统的商务喷气飞机将发动机配置在机体后部,认为在机翼上方安装发动机舱,会引起不利的启动干扰,带来很强的冲击波并增加阻力。


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轻量、紧凑、高性能的HF120


但通过大量的测试与实验,Honda发现,与传统的后机身发动机安装结构相比,将发动机安装在机翼上方合适的位置可最大限度地降低冲击波,减少阻力且更省油。而且,由于发动机支撑结构并不穿过机身,还可以将机身内部的空间最大化。


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图为HF120耗油率和推重比与其他同类机型的对比优势


翼上配置并非采用普通方法就能实现的。在确定配置发动机的三维位置时,除了阻力之外,还需要考虑操控稳定性和振动特性等因素。


HACI审慎地评估了发动机对于主翼气流的影响,通过风洞辅助精算出发动机佩挂在主翼的相对高度、固定发动机的派龙架后掠位置与邻近机身距离等,以创造更小空气阻力的崭新设计,使HA-420拥有领先同级别飞机的速度、燃油经济性与宽敞宁静的客舱空间。


Honda还为HF120研发了超小型的全权限数字电子控制(FADEC)系统,无需变量机构即可提供优良的发动机运转性能和卓越的可靠性。


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HF120的FADEC系统


本田为了进一步让HF120发动机达到商业规模,选择与GE组成GE Honda Aero

Engines,并将HF-120发动机纳入GE公司的产品线。

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由于翼上支架式发动机布局,HondaJet有着宽大的客舱以及可收纳6个大型高尔夫球包的大货舱,出于人性化的考虑,还设有带门的化妆间和卫生间,大幅提高了乘客的舒适性。


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客舱为4+1+2座椅布局:4个标准乘客座椅+1个乘务员座位+2位飞行员座位


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HondaJet的日式机甲风格涂装,辨识度很高


初始阶段公司还是在秘密环境下开始了航空领域的研究。接下来是漫长的过程,本田在美建厂,跟随美国学习了二十年的设计、制造、实验、取证,一步一个脚印,顶着巨大的风险积极创新,革命性的从反面教材VFW-614上取道,提出了OTWEM(Over-the-Wing-Engine-Mount)的发动机布局并获得了成功。


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Hondajet获得FAA型号认证的仪式,本田航空的CEO藤野道格


本田的航空之旅起源于1986年,于2015年12月23日全球首次交付,跨越三十年终圆航空梦!


时至今日,HondaJet的出货量已成功击败了美国赛斯纳的主力机奖状M2 (Citation M2),位居世界首位。


在500万美元商务喷气式飞机这一级别,本田已经拔得头筹,虽目前还未盈利,但是他们对航空锲而不舍的创新精神令人尊敬。



图文源自"航空产业网",转发仅作分享,版权归原作者所有。


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