國產(chǎn)大飛機飛向大未來

謝頓

2015年11月2日，我國第一款實用化的商業(yè)大型客機C919正式發(fā)布，在新建成的總裝制造中心浦東基地廠房內(nèi)，中國商飛涂裝的大型客機緩緩?fù)瞥?。前半段機身為白色涂裝，紅色的字體寫著“中國商用飛機有限責任公司”，這是它誕生的地方。這一消息一出，吸引了眾多目光。后半段機身為藍綠色的商飛涂裝，機尾和機身上都有醒目的“C919”字樣。

從C919的命名上看，第一個字母“C”是英文“China”的首字母，也是商用飛機英文縮寫COMAC的首字母，第一個數(shù)字“9”的寓意是天長地久，而“19”代表的是，中國首款大型客機最大載客量為190人。C919大型客機是建設(shè)創(chuàng)新型國家的標志性工程，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，被寄予厚望。是研究人員攻克了重重難關(guān)最終建造完成的。下面就讓我們來認識一下這座大飛機吧。

大飛機有多大？

C919作為“大”客機，它究竟有多大？C919機長38.9米，翼展35.8米，最大起飛質(zhì)量達72噸，最大著陸質(zhì)量66噸。使用CFM56發(fā)動機，最大設(shè)計航程4 075千米，加大航程型最大航程為5 555千米，最大飛行高度1.2萬米，最大載客量為190人。

C919大型客機是我國首款按照國際適航標準推出的一款干線客機，基本型混合級布局158座、全經(jīng)濟艙布局168座、高密度布局174座，該飛機的特點是更安全、更經(jīng)濟、更舒適、更環(huán)保，與西方150～190座級的干線客機展開競爭。同時還有一系列的加長型、縮短型、增程型、貨運型和公務(wù)型等產(chǎn)品，全系列品種豐富，可供選擇的余地較大。

神奇的“翅膀”——高科技機翼

鳥兒有了翅膀才能飛翔，雄鷹之所以能夠在風雨中穿梭自如，就是因為它擁有強大的翅膀。為了讓C919能夠如雄鷹般翱翔于藍天之上，研發(fā)人員集思廣益，實驗數(shù)次，在800多副機翼中最終于2009年敲定了這套機翼，今后，C919將用這副高科技“翅膀”在藍天翱翔。

我們知道，飛機在飛行時機翼會受到氣流的擾動，在遇到強烈的氣流時，機翼甚至會劇烈抖動，這對飛機飛行來說是很大的危險。飛行速度達到一定程度時，機翼就要面臨氣流擾動的問題。常規(guī)情況下，普通的飛機在飛行速度達到時速790千米的時候，機翼的上、下表面氣流就會相差很大，飛機的飛行阻力就會急劇增加，不僅油耗上升，飛機也會處于危險之中。

新研制的C919特殊翼型，可大幅改善機翼在高速飛行中的氣動性能，降低阻力并提高飛行姿態(tài)的可控性。根據(jù)研究和實驗結(jié)果預(yù)測，當C919大飛機飛行時速達到880千米時，機翼才會有不可控制的擺動的危險。

穿著“棉衣”的大飛機

飛機在飛行時，引擎工作產(chǎn)生的巨大噪聲往往會對人的聽力和心理造成不小的危害。這一次，研究人員為大飛機穿上了一件特殊的“棉衣”，可以讓乘坐在飛機內(nèi)的乘客感覺安靜許多，并且“棉衣”還有隔熱保溫的作用，穿越冰層輕輕松松。

這么神奇的“棉衣”到底是什么材料制成的呢？原來它叫做“超細航空級玻璃棉”，是由南京航空航天大學材料科學與技術(shù)學院陳照峰教授及其研究團隊研制出來的。C919大飛機將來就會穿著這身“棉衣”展翅飛翔。而且，它還是一件“超輕棉衣”，因為1立方米這種玻璃棉的質(zhì)量只有6～7千克，直徑僅0.5～2.5微米，這讓C919將來能夠更加輕松地翱翔藍天。

此外，這種玻璃棉還是一種絕熱材料。飛機行到萬米高空，外界天氣變幻莫測，首先要解決的就是飛機穿越結(jié)冰云層的問題。飛機在飛過冷的水滴或結(jié)冰的水滴時，飛機表面不僅會受到撞擊，還容易結(jié)冰。這時就需要這件“棉衣”的保護，讓飛機不受外界溫度變化的影響。此外，研發(fā)人員還利用發(fā)動機為C919制造了“防冰系統(tǒng)”。他們從發(fā)動機中“調(diào)動”一部分熱氣，在機翼中設(shè)計特殊的結(jié)構(gòu)和通道，將熱氣引來飛機機身，使其不結(jié)冰。

你知道嗎？

“超細航空級玻璃棉”材料由南京航空航天大學研制

自2009年以來，南京航空航天大學一共承接了中國商用飛機有限責任公司140多個項目的研究，涉及飛機設(shè)計、空氣動力學、航電等多個領(lǐng)域，其中有不少技術(shù)創(chuàng)新成果應(yīng)用到C919的研發(fā)中。

而最近的一項成果是C919機艙將采用南航研制的“超細航空級玻璃棉”材料，是由南航材料科學與技術(shù)學院陳照峰教授課題組歷經(jīng)4年攻關(guān)，突破10余項關(guān)鍵技術(shù)成功研發(fā)，這將使C919機艙的隔熱隔音性能堪比國際最高水準，性能比目前最先進的美國波音公司標準還要高出近10%。

陳照峰教授說，研發(fā)初期，面臨原料配方和不掌握材料工藝兩大難題，通過長達4年的攻關(guān)、100多天的線上實驗、大量的計算和論證終于研發(fā)出纖維直徑僅約2.5微米的“超細航空級玻璃棉”。“當時我們團隊還在熔爐旁邊進行實驗，熔爐內(nèi)溫度高達1 000多攝氏度，連續(xù)好幾天的實驗讓團隊成員熱到快虛脫，汗水浸濕了衣服?！?/p>

可見，任何一種成功的背后都是要付出辛勤勞動的。我們向這些勤勞、敬業(yè)的科研人員表示由衷地敬意。

節(jié)能環(huán)保 輕質(zhì)高效

C919大飛機在環(huán)保方面也有突出表現(xiàn)。這主要表現(xiàn)在三個方面：一是燃油效率大大提高，二是碳排放量減少，三是使用了先進的環(huán)保復(fù)合材料。

首先，在燃油的消耗方面，C919大飛機比現(xiàn)有的飛機降低13%～15%，燃油的燃燒效率可以達到99.5%。燃油效率高了，就可以減少飛機的帶油量，使得飛機運作更加輕便高效，據(jù)預(yù)測，這樣一來可以使C919的飛行阻力減少3%左右。

燃油效率提高的另一個“附加功能”就是減少了碳排放量，這對大氣環(huán)保來說，實在是個好消息。用環(huán)保的設(shè)計理念，有望將飛機碳排放量減少到較同類飛機降低達50%，這可是一個非常大的數(shù)目。

最后，機身材料如何設(shè)計也是大飛機設(shè)計團隊面臨的重大難題，最終研制出的這套先進的復(fù)合材料將首次大規(guī)模應(yīng)用于國產(chǎn)民用飛機，當然是由C919大飛機引領(lǐng)“潮流”。這款材料的全稱是碳纖維樹脂基復(fù)合材料，在大飛機上的使用量將達到20%。這可大大壓縮飛機的總質(zhì)量。飛機也是需要“瘦身”的，因為這樣一來阻力就小了，油耗少了，自然就節(jié)能環(huán)保啦。

C919之后還有什么？

我國商業(yè)客機的研發(fā)始于運-10時期，在運-10之前，我國曾在1968年開始仿制蘇聯(lián)安-12運輸機，國產(chǎn)首架運-8運輸機在1974年下線并首飛。到了1973年，運-10飛機進入設(shè)計制造環(huán)節(jié)，我國民航總局還調(diào)撥波音707飛機用于輔助設(shè)計，到了1980年基本完成。運-10最大起飛質(zhì)量 110噸，比波音737要大一些，最大飛行高度為1.1萬米，1985年后該項目被終止。后運-10時期的商業(yè)客機主要集中在幾款支線客機上，干線客機直到C919出現(xiàn)后才進入快車道。C919預(yù)計2016年進入試飛階段，還將開展航電、飛控、液壓等各系統(tǒng)試驗、機載系統(tǒng)集成試驗和全機靜力試驗，是繼運-10后自主設(shè)計的第二款大型民用飛機，2020年左右交付使用。

C919之后，中國商飛計劃研制的第二種大型客機，即C929計劃，最大載客量為290座左右，比C919提升100座。250至300座的干線客機也有龐大的市場，目前波音空客的A350和波音787客機都為300座級別的客機，這是繼C919之后我們需要瞄準的目標?？傊?，我們期待著由C919領(lǐng)航的“大飛機時代”早日到來！

知識窗：

國際上同類型號飛機有哪些？

C919的同類型號自然是波音和空客中的對應(yīng)機型，以波音737系列和空客A320系列為主。這兩款客機的銷量都非常不錯，算是干線客機中的入門產(chǎn)品，這也是C919研制的主要原因之一。中短途商業(yè)客機經(jīng)濟性較好，飛行時間比洲際飛行要短，基本上各大航空公司都會購買這種級別的客機。不過C919要進入國際市場，要取得美國聯(lián)邦航空管理局、歐洲航空安全局的適航認證。取得適航證的時間可能不太確定，以ARJ-21為例，該項目經(jīng)過十多年的發(fā)展，目前還沒有取得國際適航證。如果沒有美歐適航證，就無法進入國際市場進行競爭，國外航空公司也不太可能下訂單購買。C919的國外訂單并未確定，還處于意向訂購階段。