国产大客机“C919”来了

2022-03-18 08:45:37 | 浏览次数:

2015年11月2日,高大、宽敞的上海飞机厂总装厂房,红旗招展,喜气洋洋。国务院副总理马凯启动按钮,巨大的幕帘缓缓拉开,我国自主研制的大客机“C919”露出了人们期盼已久的真容。中央电视台向国内外直播了它总装下线的全过程,那激动人心的情景至今仍历历在目!

明智的选择

流线型的宽大机身,尾部宛若披上一条蓝色的彩带,再配上标有绿色醒目的“C919”字样的垂尾,好大、好漂亮!“C919”客机,机身长38.9米、翼展35.8米、机高11.96米,最大质量73.4吨,可载客156名。从外形看去,一对薄薄的巨大翅膀镶嵌在机身下部,十分威武。它们不仅为飞机飞行提供了巨大的升力,而且还是发动机的“粮仓”,其内部可储存燃油,从而使飞机的最大航程达4000多千米。机翼之下,悬挂着两台当代最先进的涡轮风扇发动机;机尾上低置的水平安定面与机翼上下错开,避免了气流的相互干扰,有效提升了舵面效率。这样的飞机外形布局达到了当代客机性能的最佳水平。

“C919”客机与“B737”和“A320”客机具有相像的外形,其载客人数与航程也相差无几。长期以来,国外这两款客机飞行在世界中、短途航线上,以快捷的速度、适宜的航程满足了广大乘客的需求。目前,在我国民航客机中,它们的架数之和超过了总数的一半,是最为热门的飞机。国产首架现代客机“C919”将它们作为参照的研发对象,无疑是一种明智的选择。

除此之外,我国多年来积极参与美国及欧洲一些国家飞机工厂的外协工作,承接了包括这两种飞机在内的部分零部件的加工和装配。例如,西安飞机制造厂制造和装配了技术含金量高、难度大的“A320”客机的机翼,下线的成品飞机获得外商的一致好评。这也为我国自主研制“C919”客机打下了良好的基础。

创新的技术

与“B737”和“A320”客机相比,“C919”客机客舱更宽大,采用的单通道、6排座设计,使所有乘客能够享受到更宽敞、舒适的空间。此外,“C919”客机的机体结构更轻,这得益于它采用了先进的新型铝锂合金及复合材料。新型材料密度小、承力大、耐磨损,被应用于“C919”的垂尾、水平安定面等关键位置,不仅让飞机更加轻盈,而且有效提升飞机的抗疲劳性,延长飞机的使用寿命。“C919”客机关键的零件几乎全由高精度数控机床加工而成,机翼后梁等大锻件的锻压加工,一直被视为难对付的“拦路虎”,在几年前由清华大学与国内20多家企业合力攻关的3万吨巨型锻压机研制成功后,这一“拦路虎”被降服。

昔日耗时最长的是飞机的设计图纸绘制,如今“C919”客机的研制已实现了全部无纸化。设计团队创新开发了一套“三维绘图软件”,并运用网络平台,将一幅幅三维空间图直接由上海传送到千里之外的西安、成都、沈阳等地,直至加工机床上,完成实时制造与装配,大大缩短了研发流程。

飞机内部空间有限,如何将密密麻麻分布的大量零部件、互为交织的系统设备以及一些空间运动件准确连接,并完成它们复杂的内部协调,是研发团队最为头痛的事情。以往,这个难题需要靠提前制造真实的样机才能解决,耗时费力。而“C919”客机采用了“电子协调样机”,能轻松胜任这项工作。此外,应用互联网与开发软件融合的仿真计算、虚拟技术,为结构设计、数据验证及试验监测提供了崭新的技术手段。

电传飞控技术是“C919”客机创新技术的一大亮点。它以轻巧的导线取代了以往控制飞机运动的笨重的拉杆和钢索,由多台数字计算机代替驾驶员操作,实现控制自动化,减轻了驾驶员的工作强度。而且采用此项技术后,机翼气动合力中心允许前移到接近飞机重心,这既可以减少水平安定面的大小与重量,还能避免飞机飞行时产生颠簸,提高了乘客的舒适度。以前,驾驶员操纵这种“近重心”飞机,宛如骑上脱疆的野马,难以驾驭、险象环生。如今,“C919”客机的动作、姿态变化全由计算机控制,使它按照 “C919飞行控制律”飞行。万一飞机遭遇可怕的飞行失速、异常超速,飞机会及时告警,自动阻止灾险的降临;即便设备、零部件在飞行中出现故障,飞机也会提前告警,并将问题的种类、级别、位置以不同的色彩显现在驾驶员前面的屏幕上。

通常,负责“飞行控制律”的工程师需要有高深的专业理论、熟练的编程技巧和丰富的实践经验。而对于我国年轻的“C919控制律”团队而言,面对考验只能迎难而上。平时友好的美国专家此时保持了沉默,他们声称:“飞行控制律是国家机密,美国法律规定它决不能外泄。”自古华山一条路,我们团队的工程师们横下一条心,经历近5年的刻苦攻关,终于攻克了“C919首飞控制律”这一难关。

竞争中前进

从项目启动那天起,“C919”客机就将目标定在“B737”和“A320”客机的水平上,并冠以“C”开头,以彰显它决意与波音和空客形成“A、B、C”三足鼎立、同台竞技的格局。而且“C919”客机因为研制时间晚,所以采用了当代诸多最新技术,明显具有后发优势。它采用了世界一流的涡轮风扇发动机,使耗油率降低15%、污染排放减少50%、噪音降低,直接使用成本比同类客机少10%。如此一来,逼得波音、空客公司生产的飞机不得不升级改装与“C919”客机类似的发动机。此外,“C919”客机所用的被誉为飞机大脑的航电系统,也比“B737”和“A320”客机高出一筹,与最新客机“B787”和“A380”客机属同一级别。“C919”飞机的制造工艺也毫不逊色,飞机各大部件的总装精度由于采用了先进的光学测量仪和高精度型架定位,水平已跻身世界一流行列。而且我国国内市场的旺盛需求,得天独厚的地域、机场、航路和人文等优越条件,加上飞机的维护、运输成本更低,让“C919”飞机具备“A737”和“B320”客机所没有的诸多优势。

但不容忽视的是,“C919”作为我国的新一代大型客机,其研制承担者中国商飞公司还非常年轻,从管理、设计和制造大型客机的经验来说,相对于有着几十年经验的波音公司和空客公司,尚有不小差距,因而需要不断拼博、探索,迎头赶上!

攀登新高度

“C919”客机的总装下线被视为我国大型客机研制取得成功的关键一步,接下来的主要任务就是将各系统在飞机上进行安装和调试。在此之前,飞机主要的飞控、航电、液压、电源等系统都在地面“铁鸟”和实验室开展了功能测试和性能评定。目前,难度很大的故障模拟试验也正在热火朝天地向前推进,考核全机结构的强度试验将在大型专用试验大厅进行。只需主要的地面试验顺利通过,“C919”客机将有望在2016年内开展首飞试验。

截至2015年12月,“C919”客机已获得国内外定单共517架,据权威预计其生产量至少在2000架以上。在通往成功的路上,它的最大考验莫过于首飞后长时期的试飞和适航取证。有了适航证,如同获得了产品合格证书,取得了飞向世界的准入通行证。“C919”客机首批将生产8架,除两架做 “铁鸟”与“静力强度”试验外,其余6架将投入500多项适航条款验证、长达3年约4000多飞行小时的试飞,其中包括高风险的“飞行失速”“最小速度起飞”“结构颤振试飞”,以及耗时持久的“自动飞行”和条件苛刻的“自然结冰试飞”。即使是经验丰富的波音和空客公司,面对如此多的试飞科目,也需要两年以上才能完成。另外,“C919”客机还要接受最艰巨的挑战——取得以严格著称的美国FAA(美国联邦航空管理局)的适航证。不过,在经历了国产支线客机“ARJ21”适航取证的全过程,积累了极为宝贵的经验后,“C919”客机的适航取证过程会快一些。

与此同时,中国军方也在期待“C919” 的首飞成功。这样一来,只要稍加改进,就可将其投入到中国空军的“大型加油机”“预警机”“电子监控机”行列,壮大我国的国防力量。

“C919”客机寄托着国人太多的梦想和期盼,愿它早日飞向祖国浩瀚的蓝天,飞遍全世界。

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