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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    國產大客機C919展翅欲飛

                    2017-05-11 16:49:00

                    /黃建國

                      最佳的選擇

                      流線型的寬大機身,一對薄薄的巨大翅膀,尾部宛若披上一條藍色的彩帶,再配上寫有醒目的“C919”字樣的綠色垂尾——C919漂亮的外形讓人眼前一亮。它機身長38.9米,翼展35.8米,機高11.96米,凈質量73.4噸,可載客156名。外表看去,鑲嵌在機身下部的后掠機翼十分醒目。它為飛機飛行提供巨大的升力,還是發動機的糧倉,注滿燃油后,飛機最大航程達4000多千米,超出國內從南到北、從東至西的最遠距離。機翼之下懸掛兩臺當代最先進的渦扇發動機。機尾上低置的水平安定面與機翼上下錯開,避開了氣流的相互干擾,有效提升了舵面效率。這樣的飛機外形布局達到了當代客機性能的最佳水平,與當下最先進的波音B787及空客A380不相上下。

                                                       

                      C919的外形與波音B737和空客A320相像,載客人數與航程也相差無幾。一直以來,國外這兩款客機為世界中短途線上最受歡迎的機型,數量最多,僅A320就生產了4000多架??旖莸乃俣?、適宜的航程滿足了最廣泛乘客的需求。目前,國內民航客機中,這兩款客機的架數之和超過了總數的一半,為最熱門的飛機。國產首架現代客機C919將它們作為對比的研發對象,無疑是一種最佳的選擇。

                      多年來,我國參與美國及歐洲國家一些飛機工廠的外協,承接包括波音B737和空客A320在內的零部件的加工和裝配。例如,西安飛機制造廠制造、裝配了技術含金量高、難度最大的A320機翼,早幾年就安裝在飛行航線的客機上,并屢屢獲得外商的好評。這也為自主研制C919取得成功打下良好的基礎。

                      競爭中前進

                      從項目啟動那天起,C919就將目標定在世界一流的波音B737和空客A320的水平,并冠名為“C”,以彰顯它決意與波音和空客形成A、B、C三足鼎立、同臺競技的格局。

                      正是高起點的定位,C919飛機的性能、技術與B737、A320同屬一個檔次。但因C919研制時間晚,采用了當代諸多最新技術,明顯具有后發優勢:它采用了世界一流的渦扇發動機,耗油率降低15%,污染排放減少50%,噪聲降低,直接使用成本比同類客機少10%。這就迫使波音、空客改用與C919相類似的發動機。然而,B737機翼下方空間有限,想改也無能為力。此外,B737并非純電傳控制,還保留著機械式的拉桿、鋼索。被譽為飛機大腦的航電系統,C919也比A320、B737高出一籌:它采用了與最新客機B787A380同級的航電系統,功能更強大。

                      C919的制造工藝毫不遜色:中國的飛機制造早已躋身世界一流,由于采用先進的光學測量儀和高精度型架定位,飛機各大部件的總裝精度已備受世界同行矚目。C919的另一大優勢是國內市場廣闊,需求旺盛,還具有得天獨厚的地域、機場、航路、人文條件,更方便飛機的維護、運輸。這都是A737、B320無法相比的。另外,國內材料、人工成本較低,極富競爭力。

                      C919的不足也不容忽視:C919是我國研制的新一代客機,承擔研制的中國商飛成立時間不長,在管理、設計、制造大飛機方面缺乏豐富的經驗。相對有幾十年經驗的波音、空客,這是一大弱勢,需要我們不斷拼搏,迎頭趕上。

                      邁向新高度

                      總裝下線被視為飛機研制取得成功的關鍵一步,接下來的主要工作是各系統在飛機上的安裝和系統調試、試驗。在此之前,C919主要的飛控、航電、液壓、電源等系統都在地面鐵鳥試驗臺和實驗室展開了功能測試、性能評定,還進行了難度很大的故障模擬試驗。目前,這些試驗正熱火朝天地推進,考核全機結構的強度試驗將在大型專用試驗大廳進行。一俟主要的地面試驗順利通過,明年C919的首飛成功應當順理成章、水到渠成!

                      至今,C919已獲得國內外517架訂單。首飛后,訂單將還會不斷增加。據權威預計:C919的生產量至少2000架以上。在通往成功的路上,最大考驗莫過于首飛后長時期的試飛和適航取證。有了適航證,如同獲得了產品合格證書,取得了飛向世界的準入證。

                      C919首批將生產8架,除兩架作鐵鳥靜力強度試驗外,其余6架將投入驗證500多項適航條款、長達3年、約4000多飛行小時的試飛。其中包括高風險的飛行失速”“最小速度起飛”“結構顫振試飛和耗時持久的自動飛行,以及條件苛刻的自然結冰試飛。即使經驗豐富的波音、空客,這樣的試飛也需要兩年以上。另外,C919還要接受最嚴峻的挑戰——更嚴格的美國FAR適航取證。不過,國產支線客機ARJ21適航取證過程中收獲了極為可貴的經驗和教訓,C919的適航取證會快一些。它翱翔藍天的那一天指日可期。

                      人們期盼坐上國產大飛機飛向藍天的同時,可從北京直達新加坡、航程5555千米的C919加長型已在謀劃中,比C919載客更多、航程更遠的C929大型客機也已列入了中國商飛的發展計劃。待C929研發之時,我們的C919正躍躍欲試,跨向世界先進客機之列。

                      中國軍方也期待C919成功首飛之后,對其稍加改進,將它投入中國空軍的空中大型加油機、預警機、電子監控機行列,壯大我國國防力量。C919這類客機因經濟性好、航程遠、性價比高、密封性好、環控空調俱佳,最適宜容納較多的軍事指揮、電子操作、監測專家在空中緊張工作,也有利于昂貴、精密的電子設備、儀器長時間高效運轉。

                      C919,寄托著國人太多的夢想和期盼,愿它早日飛向袓國浩瀚的藍天,飛遍全世界。

                      創新的技術

                      先進材料

                      C919的機身比B737、A320更寬大,客艙內為單通道、6排座,能讓所有旅客享受到更大的空間與舒適感,而且機體結構較輕。這得益于它采用了先進的新型鋁-鋰合金及復合材料。前者比飛機常用的鋁比重輕、承力大而且耐用;應用于C919垂尾、水平安定面等舵面上的復合材料異常輕盈、變形小、抗疲勞、使用壽命長。關鍵零件幾乎全由高精度數控機床加工。其中機翼后梁曾一度被視為加工攔路虎,前幾年清華大學與國內20多家實力雄厚的企業合力攻關,成功研制3萬噸巨型鍛壓機,使這一難題迎刃而解。

                      無紙化設計

                      昔日飛機設計中繪制圖紙耗時最長,如今C919的設計已實現了全部無紙化??蒲腥藛T創新開發了一套三維繪圖軟件并運用網絡平臺,能將一幅幅三維空間圖直接由上海傳送到千里之外的西安、成都、沈陽等地,直至傳送到加工機床中實時制造與裝配,大大簡化了整個流程,提高了效率。

                      系統內部協調

                      飛機內部的空間有限,卻密密麻麻布置了由大量零部件構成、復雜交錯的系統設備,及一些空間運動件,實現它們復雜的內部協調最令人頭痛。以往需要提前制造真實的樣機來完成,耗時費力。C919巧妙地采用了電子協調樣機,而且,通過多層疊加與分解,精度準確到毫米之內,效果極好。此外,應用互聯網與開發軟件融合的仿真計算、虛擬技術,使設計、數據驗證及試驗監測取得了以往設計中無法想象的理想效果。

                      電傳飛控

                      電傳飛控技術是C919高新技術的一大創新亮點,令人矚目。它以輕巧的導線取代以往控制飛機運動的笨重位桿和鋼索,由多臺數字計算機代替駕駛員操作,實現控制自動化,不僅減輕了駕駛員的工作強度,還大大提升了飛行性能。采用電傳飛控技術后,機翼氣動合力中心前移到接近飛機重心,既可以減少水平安定面的大小與質量,還能避免飛機飛行時產生顛簸,提高旅客的舒適度。

                      以前,駕駛員操縱這種近重心飛機,宛如騎上脫韁的野馬,難以駕馭、險象環生。如今,駕駛員的動作、飛機姿態的變化全由計算機控制,使飛機按“C919飛行控制律飛行。萬一飛機遭遇可怕的飛行失速、異常超速,它都會及時告警,自動阻止災險的降臨;即便設備、零部件在飛行中出現故障,它也會提前報警并將問題的種類、級別、位置以不同的色彩顯現在駕駛員的屏幕上。

                      飛行控制律的軟件編制需要有高深的專業理論、計算技巧和豐富的實踐經驗。外國專家聲稱:飛行控制律是國家機密,美國法律規定它絕不能外泄。年輕的C919控制律團隊只能迎難而上。團隊的工程師經歷近5年刻苦攻關,終于在半年前攻克了“C919首飛控制律難題。

                     

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