《发动机配置在机翼上》
--------------------------------
本田耗时20余年开发的小型商用喷气飞机“HondaJet”已经到了向客户交付的倒计时阶段。包括配备了崭新技术的机体、以及研发中心、量产工厂在内，本文将通过多个角度，为您介绍HondaJet的全貌。
设计目标：头等舱的宽敞和价格
“‘HondaJet’在客舱的宽敞程度、高燃效、飞行速度上全都胜过现有的小型商用喷气飞机”。美国本田飞机公司（Honda Aircraft）社长兼CEO藤野道格对HondaJet的竞争力充满了信心。
以客舱的宽敞程度为例。在以往的小型商用喷气飞机中，对面而坐的乘客脚下的空间非常局促。而在HondaJet中，落座的空间充足，相向而坐的乘客，脚不会碰到一起（图1）。燃效还比以往同级别的商用喷气飞机提高了约20％*1。
图1：HondaJet的内部示例
因为无需在机身上安装发动机，所以无需贯穿机身的构造构件，扩大了客舱和行李舱的空间。上图为2名驾驶员、5名乘客时的布局。即便是相向而坐，脚下空间也十分宽敞。
*1 机体的价格为450万美元。
HondaJet是在新型交通系统的理念下开发而成。尤其是在幅员辽阔的美国，小城市间的移动需要搭乘飞机，但是，由于需要途径大型机场，每次出行必然会伴随漫长的换乘时间。因此，搭乘飞机出差往往要耗时两天。不过，如果小城市之间能够直航，两天就能缩短为一天。藤野认为，满足这种需求的交通系统，应该能够得到很多客户的青睐。
话虽如此，但倘若飞机不够舒适，或是使用费用昂贵，客户也不会买账，上述远大宏图也就会变得如同白纸一张。因此，在HondaJet的开发中，客舱的宽敞程度与直接关系到使用费的燃效都以“美国国内线头等舱”（藤野）为标准。
目前，即便是小型机，一架商用喷气飞机1小时的使用费也接近2000美元。如果能够降低到1000美元或是1500美元，当4人合用时，人均费用就仅为250美元或是375美元，与美国国内的头等舱价格相当。而且，如果能够使舒适度媲美头等舱，此前只能望洋兴叹的小型商用喷气飞机的用户数量将会大幅攀升。
但是，扩大客舱提高舒适度与提高燃效是相互矛盾的设计要求。二者是如何权衡的呢？下面，我们就从“空间”、“阻力”、“轻量化”三个角度来分析。
空间：发动机配置在机翼上
HondaJet外观上的最大特征是发动机配置在主翼之上。通常商用喷气飞机的发动机配置在机身的左右后方。此时，悬挂发动机需要使用贯穿机身的结构部件，这样会在机体中产生死区，也就是无法作为客舱和行李舱使用的空间。
而把发动机配置在主翼上既不需要贯穿机身的结构部件，也不会产生死区。但是，把发动机配置在主翼上一直被视为禁忌。原因是发动机（严格来说是覆盖发动机的短舱）与主翼之间会产生非常巨大的气动干扰阻力。
在开发HondaJet时，由于理论上“发动机的配置方式的不同可以减少阻力”（藤野），开发人员大胆向这一禁忌发起了挑战。在当时，最大的问题是高速飞行时发生的兴波阻力。
当飞行速度提升，机翼表面气流的马赫数*2达到音速附近的时候，在大气压缩的作用下，将会形成冲击波。由此产生的阻力就是兴波阻力，阻力会在高马赫数区域激增。其实，衡量阻力的阻力系数（CD）之所以在马赫数0.8前后激增并且发散，就是缘于兴波阻力（图2）。因此，在设计中，如何减少兴波阻力、如何提高兴波阻力发散（开始激增）的马赫数是高速下提高飞行效率的重点。
图2：发动机配置与阻力系数的关系
马赫数接近0.8后，阻力系数激增。商用喷气飞机惯用的机身后部配置（6）与翼上配置相比，在图上的所有区域，翼上配置的前方（2）和中间（3）的阻力系数均偏大，但HondaJet采用的后方位置（4、5）所有区域的阻力系数都小于机身后部配置。
*2 马赫数 流体的相对速度与音速之比。
让我们再来看图2。通过改变发动机的配置方式（前后方向的安装位置），马赫数与阻力系数的关系会发生变化。翼上配置时，阻力系数总体上高于单独机翼，但配置在某个位置时却出现了缩小。那就是发动机短舱尖端部的前后位置配置在机翼上表面发生的冲击波附近的时候（图中4、5）。如果从这个位置略微偏向前方，阻力系数就会猛增（图中3）。与发动机配置机身后部的以往商用喷气飞机的做法相比，配置在这个位置时的阻力系数要小得多（图中6）。
当然，发动机的配备位置并不是单由这一点决定的，包括距离主翼的高度、与机身的距离在内，“（开发人员）通过调整数量庞大的参数，找出了最佳位置”（藤野）。图中给出的最终配备位置正是以数cm为单位调整得出的最佳位置（图3）。
图3：发动机与主翼的位置关系
支撑发动机的塔架从主翼上表面后方向斜后方延伸。图前方（机体左侧）透视显示了内部构造，后方（机体右侧）的发动机图上未标出。
--------------------------------
本田耗时20余年开发的小型商用喷气飞机“HondaJet”已经到了向客户交付的倒计时阶段。包括配备了崭新技术的机体、以及研发中心、量产工厂在内，本文将通过多个角度，为您介绍HondaJet的全貌。
设计目标：头等舱的宽敞和价格
“‘HondaJet’在客舱的宽敞程度、高燃效、飞行速度上全都胜过现有的小型商用喷气飞机”。美国本田飞机公司（Honda Aircraft）社长兼CEO藤野道格对HondaJet的竞争力充满了信心。
以客舱的宽敞程度为例。在以往的小型商用喷气飞机中，对面而坐的乘客脚下的空间非常局促。而在HondaJet中，落座的空间充足，相向而坐的乘客，脚不会碰到一起（图1）。燃效还比以往同级别的商用喷气飞机提高了约20％*1。
图1：HondaJet的内部示例
因为无需在机身上安装发动机，所以无需贯穿机身的构造构件，扩大了客舱和行李舱的空间。上图为2名驾驶员、5名乘客时的布局。即便是相向而坐，脚下空间也十分宽敞。
*1 机体的价格为450万美元。
HondaJet是在新型交通系统的理念下开发而成。尤其是在幅员辽阔的美国，小城市间的移动需要搭乘飞机，但是，由于需要途径大型机场，每次出行必然会伴随漫长的换乘时间。因此，搭乘飞机出差往往要耗时两天。不过，如果小城市之间能够直航，两天就能缩短为一天。藤野认为，满足这种需求的交通系统，应该能够得到很多客户的青睐。
话虽如此，但倘若飞机不够舒适，或是使用费用昂贵，客户也不会买账，上述远大宏图也就会变得如同白纸一张。因此，在HondaJet的开发中，客舱的宽敞程度与直接关系到使用费的燃效都以“美国国内线头等舱”（藤野）为标准。
目前，即便是小型机，一架商用喷气飞机1小时的使用费也接近2000美元。如果能够降低到1000美元或是1500美元，当4人合用时，人均费用就仅为250美元或是375美元，与美国国内的头等舱价格相当。而且，如果能够使舒适度媲美头等舱，此前只能望洋兴叹的小型商用喷气飞机的用户数量将会大幅攀升。
但是，扩大客舱提高舒适度与提高燃效是相互矛盾的设计要求。二者是如何权衡的呢？下面，我们就从“空间”、“阻力”、“轻量化”三个角度来分析。
空间：发动机配置在机翼上
HondaJet外观上的最大特征是发动机配置在主翼之上。通常商用喷气飞机的发动机配置在机身的左右后方。此时，悬挂发动机需要使用贯穿机身的结构部件，这样会在机体中产生死区，也就是无法作为客舱和行李舱使用的空间。
而把发动机配置在主翼上既不需要贯穿机身的结构部件，也不会产生死区。但是，把发动机配置在主翼上一直被视为禁忌。原因是发动机（严格来说是覆盖发动机的短舱）与主翼之间会产生非常巨大的气动干扰阻力。
在开发HondaJet时，由于理论上“发动机的配置方式的不同可以减少阻力”（藤野），开发人员大胆向这一禁忌发起了挑战。在当时，最大的问题是高速飞行时发生的兴波阻力。
当飞行速度提升，机翼表面气流的马赫数*2达到音速附近的时候，在大气压缩的作用下，将会形成冲击波。由此产生的阻力就是兴波阻力，阻力会在高马赫数区域激增。其实，衡量阻力的阻力系数（CD）之所以在马赫数0.8前后激增并且发散，就是缘于兴波阻力（图2）。因此，在设计中，如何减少兴波阻力、如何提高兴波阻力发散（开始激增）的马赫数是高速下提高飞行效率的重点。
图2：发动机配置与阻力系数的关系
马赫数接近0.8后，阻力系数激增。商用喷气飞机惯用的机身后部配置（6）与翼上配置相比，在图上的所有区域，翼上配置的前方（2）和中间（3）的阻力系数均偏大，但HondaJet采用的后方位置（4、5）所有区域的阻力系数都小于机身后部配置。
*2 马赫数 流体的相对速度与音速之比。
让我们再来看图2。通过改变发动机的配置方式（前后方向的安装位置），马赫数与阻力系数的关系会发生变化。翼上配置时，阻力系数总体上高于单独机翼，但配置在某个位置时却出现了缩小。那就是发动机短舱尖端部的前后位置配置在机翼上表面发生的冲击波附近的时候（图中4、5）。如果从这个位置略微偏向前方，阻力系数就会猛增（图中3）。与发动机配置机身后部的以往商用喷气飞机的做法相比，配置在这个位置时的阻力系数要小得多（图中6）。
当然，发动机的配备位置并不是单由这一点决定的，包括距离主翼的高度、与机身的距离在内，“（开发人员）通过调整数量庞大的参数，找出了最佳位置”（藤野）。图中给出的最终配备位置正是以数cm为单位调整得出的最佳位置（图3）。
图3：发动机与主翼的位置关系
支撑发动机的塔架从主翼上表面后方向斜后方延伸。图前方（机体左侧）透视显示了内部构造，后方（机体右侧）的发动机图上未标出。
图7：实机的自然层流翼型验证
