國產(chǎn)大飛機“胖九”賣萌自述:天高從此任我飛

嗨!大家好!我叫“胖九”,學(xué)名“C919”,是中國首款按照最新國際適航標(biāo)準(zhǔn)研制的干線民用飛機。今天下午,我就要在上海浦東機場首飛,還是有點小激動!

哈哈……大家對我了解嗎?我的學(xué)名叫“COMAC919”?！癈OMAC”是中國商用飛機有限責(zé)任公司英文簡寫,“C”既代表COMAC,也代表咱China。第一個“9”表示天長地久,而“19”是說我的最大載客量是190座。我的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計航程為4075公里,可以一口氣從長春飛到拉薩!

2015年11月2日,國產(chǎn)大飛機C919首架機總裝下線,“胖九”是不是萌萌噠!

別看我叫“胖九”,體型俊著呢,戴了一副酷酷的“墨鏡”,簡直帥呆啦

先來看看我的體型吧,我是雙發(fā)渦扇中型機,畢竟是干線客機,長38.9米,連翼展35.8米,高12米,就算身高1米9的乘客走在機艙也挺舒服,最大起飛重量為72噸,雖然沒有波音777那么大,但也是小干線家族中較大的機型了——小名叫“胖九”恰如其分吧!

其實我的身材線條流暢哦,值得一提的是,我的機體從設(shè)計、計算、試驗、制造全是中國造,對俺胖九制造自主性的質(zhì)疑可以休矣!我用了新一代超臨界機翼,自主發(fā)展的“一分鐘”快速成型法提高了機翼曲面質(zhì)量,改善跨音速范圍內(nèi)的可控性,減少飛行阻力,從而節(jié)省了很多燃料?？茖W(xué)家們還殫精竭慮,經(jīng)過一系列超過15000的風(fēng)洞“吹風(fēng)”試驗,讓我擁有比現(xiàn)役同類飛機更好的巡航氣動效率。

再看我的造型,必須霸氣啊,像不像戴著一副俊酷的墨鏡?相比需要6塊擋風(fēng)玻璃的傳統(tǒng)飛機,我只有4塊,流線型的機頭讓飛行員視野更開闊,也減少阻力。這種擋風(fēng)玻璃工藝復(fù)雜,制造難度大——也讓我?guī)浀街豢茨樉湍鼙嬲J(rèn)啦!

我的體重可不輕,發(fā)動機比現(xiàn)役波音737的都大,所以機身采用第三代鋁鋰合金材料,鋰元素的加入,讓我比同等機型輕了5%-10%。飛機上用的復(fù)合材料主要是碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料,高耐腐蝕、質(zhì)量輕,但價格是常規(guī)鋁合金材料的幾十倍,所以在機體結(jié)構(gòu)用量只占12%。

揣了一顆舶來的“心臟”,俺胖九也是百感交集

說說我的“心臟”——發(fā)動機吧。航空發(fā)動機人稱“航空之花”,是航空技術(shù)和工業(yè)積累的完整體現(xiàn)。我的心臟是LEAP-X1C發(fā)動機,是由美國通用電氣與法國SNECMA各以50%資金比例合資的大型客機發(fā)動機生產(chǎn)商CFM國際公司研制的,專用于大型噴氣客機。它采用了18片賽峰公司研制的碳纖維復(fù)合材料風(fēng)扇葉片以及美國通用電氣公司研制的陶瓷基復(fù)合材料渦輪部件。

我這顆“心臟”許多新技術(shù)都行業(yè)領(lǐng)先:超高壓比核心機、采用三維編織樹脂模傳遞成型技術(shù)制造的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片、復(fù)合材料風(fēng)扇機匣、第三代三維氣動設(shè)計壓氣機和渦輪葉片設(shè)計技術(shù)、第二代雙環(huán)預(yù)混旋流器(TAPS II)燃燒室技術(shù)、可變面積外涵噴管和等。發(fā)動機和短艙將作為一體化推進系統(tǒng)來設(shè)計,擁有先進的進氣道、聲學(xué)處理和電動反推力裝置,可以充分發(fā)揮其氣動性能、重量和聲學(xué)優(yōu)勢。

這新型渦扇發(fā)動機比CFM之前生產(chǎn)的波音737發(fā)動機提升太多啦:燃油消耗減少16%、二氧化碳排放量減少16%,氮氧化物排放量減少至不足60%,還更為安靜;運營成本比其他發(fā)動機降低15%——優(yōu)勢太大啦,最終選定LEAP-X系列發(fā)動機作為我的“心臟”,這是最重要的原因。

有人問我,“心臟”為啥不用國產(chǎn)?哎,這就不得不提起我的前世。

中國現(xiàn)代化工業(yè)起步晚,技術(shù)落后,航空發(fā)動機水平較低,這個短板影響了整個航空工業(yè)的實力。我國在大飛機的發(fā)動機上落后很久,上世紀(jì)轟動一時的運十發(fā)動機就是波音707所用的JT3D-7發(fā)動機。當(dāng)時雖著手研制我國自己的發(fā)動機,但因為種種原因運十下馬,科研資料全部銷毀,造“心”大業(yè)停滯了。

說句心里話,我也不樂意揣著一顆舶來的“心臟”,但航空發(fā)動機的研制困難重重。

首先是“四高”,簡單說,噴氣式飛機發(fā)動機就像是一個兩端都開口的圓筒,從前端吸入的空氣經(jīng)過壓氣機、燃燒室等一系列內(nèi)部結(jié)構(gòu),而后變?yōu)楦邷?、高速的燃?xì)鈴暮蠖藝娚涑鋈?產(chǎn)生了向前的反推力。飛機發(fā)動機的特點是“高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷”。

這四高,簡直是個大難題。一般噴氣發(fā)動機內(nèi)部某些部位溫度高達(dá)1600左右;而發(fā)動機風(fēng)扇后的壓氣機進口空氣和出口空氣的壓強都要比大氣壓強要高得多。

與發(fā)動機相比,大飛機用的大涵道與發(fā)動機和戰(zhàn)斗機的小涵道又有不同,所謂涵道比就是發(fā)動機外涵道與內(nèi)涵道之比,拋開種種晦澀技術(shù)細(xì)節(jié),普通人能明白的是,大涵道比發(fā)動機比小涵道比發(fā)動機油耗小、推進效率好、經(jīng)濟性能高,不過制造要求也更高,穩(wěn)定性更強,比如前者的風(fēng)扇葉片起碼有一米多,而后者則只需0.3—0.4米左右。

拿一款非常高端的發(fā)動機來說,羅爾斯·羅伊斯公司為A380生產(chǎn)的發(fā)動機,內(nèi)部最高溫度達(dá)到太陽表面的一半,發(fā)動機內(nèi)部壓力達(dá)50個大氣壓,渦輪葉片葉尖的運動速度達(dá)2000公里/小時,葉片有3米多長。

民用客機發(fā)動機還必須考慮經(jīng)濟性能和舒適度:油耗要低,噪音也要低。

這“四高兩低”像是六道“緊箍咒”,限制了我國飛機發(fā)動機的發(fā)展速度。

材料和工藝難題也不能忽略。要保持燃油火焰在以每秒100多米高速流動的高壓氣流中穩(wěn)定燃燒,這與在狂風(fēng)中保證手中火炬不滅一樣困難;同時要保護燃燒室火焰筒壁不被高溫燃?xì)鉄g,不僅需要耐高溫材料和耐熱涂層,還要通過燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計,采取冷卻手段,降低燃燒室筒壁溫度。

國外發(fā)達(dá)國家的發(fā)動機主軸承壽命都在1萬小時以上,我國的基本在900小時以內(nèi),差距太大。現(xiàn)代高性能航空發(fā)動機都采取高強度、耐高溫材料,包括鈦、鎳、鋁、復(fù)合材料以及鎳基和鈷基超耐熱合金。據(jù)估計,中國每年超耐熱合金的生產(chǎn)量約為10000噸,而需求量則為20000噸。有專家指出,制造發(fā)動機風(fēng)扇的復(fù)合材料,國內(nèi)還做不出來。

好消息是,我的國產(chǎn)化率已達(dá)50%以上,相當(dāng)厲害啦!

坐上胖九飛行,安全必須是杠杠滴!

很多小伙伴最關(guān)切:坐上胖九安全否?我很負(fù)責(zé)任地告訴大家,我采用雙側(cè)桿正桿飛行控制系統(tǒng),特色在于采用兩種不同構(gòu)型的4個獨立主飛行控制系統(tǒng),包括兩個常規(guī)液壓動作系統(tǒng)和兩個電-液動作系統(tǒng)。采用電-液動作系統(tǒng),在動力資源上具備更大靈活性,增加了冗余性,提高了安全性能。針對先進的氣動布局、結(jié)構(gòu)材料和機載系統(tǒng),研制人員規(guī)劃了102項關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),包括飛機發(fā)動機一體化設(shè)計、電傳飛控系統(tǒng)控制律設(shè)計、主動控制技術(shù)等。

與此同時,我的機體內(nèi)采用先進的電傳操縱和主動控制技術(shù),提高了綜合性能,改善人為因素和舒適性;先進的綜合航電技術(shù)減輕了飛行員負(fù)擔(dān),提高導(dǎo)航性能,改善人機界面。

必須承認(rèn),我的身上很多設(shè)備是現(xiàn)在甚至是較長時間內(nèi),國內(nèi)都無法提供具備競爭力產(chǎn)品的類型。一個典型例子就是機載液壓系統(tǒng)。飛機上的各個氣動舵面偏轉(zhuǎn)、艙門和起落架的收放等等,無不依賴于液壓系統(tǒng)的驅(qū)動——這個以極小體積和重量,就能傳遞極大功率的神奇設(shè)備。

我的首飛,對中國意味著什么?

航空制造業(yè)幾乎代表一個國家制造業(yè)的頂尖水平,我國在上世紀(jì)放棄運十計劃,導(dǎo)致國內(nèi)航空制造業(yè)十年斷檔和大量人才流失,此次首飛標(biāo)志著大飛機制造業(yè)重新崛起。

有人嘲笑,中國只是造了我的外殼,把所有東西塞進去。切!這正是我們的進步所在,航空制造業(yè)與其他制造業(yè)的不同,就在于集成的難度。商用大飛機講究耐用率與經(jīng)濟性,對氣動布局有近乎苛刻的要求,既要有可靠的結(jié)構(gòu)強度同時又要盡可能輕便,而一個氣動布局涉及到超算模型與風(fēng)洞模擬,不是一般國家可以做到的體系化建設(shè)。胖九的殼子,那是一個系統(tǒng)工程好嗎!考驗的是一個國家的完整工業(yè)體系與龐大的工程師隊伍!

全球化時代,一味講究國產(chǎn)率沒有太多意義。737和A380也有不少零件來自中國制造。波音與空客用的“心臟”和我一樣,比同級別飛機少悄耗15%燃油,降低10%的座公里直接使用成本,還可以減少50%的碳排放量,別人的好東西可以拿來為我所用,何樂不為?

我的航電、飛控、空氣管理系統(tǒng)供貨商均為歐美公司,關(guān)鍵技術(shù)上我們還沒有能力做出和歐美公司同一水準(zhǔn)的產(chǎn)品。但是,用別人的技術(shù)造出我們的飛機,只要投入運營并盈利,自然會有國內(nèi)廠家來研發(fā)自己的航電、飛控系統(tǒng),未來可期。如果一蹴而就,非要全部國產(chǎn),結(jié)果便是我的超級“難產(chǎn)”,導(dǎo)致國民對整個國產(chǎn)飛機產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)バ判?國產(chǎn)飛機失去市場,行業(yè)逐漸崩潰,想要再一次打開市場,難于上青天。

我的出現(xiàn),打破了歐美在大型客機領(lǐng)域的壟斷地位,成功超出預(yù)期。C919大型客機擁有中國國航等23家國內(nèi)外用戶,訂單總數(shù)達(dá)到570架!作為一款商用飛機,大量使用國際一流的發(fā)動機與航電、飛控技術(shù)以增強穩(wěn)定性,加大通過美歐主導(dǎo)的適航認(rèn)證的概率,更為之后的國產(chǎn)化積累了經(jīng)驗。

大家是不是對“胖九”信心滿滿啊!我的小目標(biāo),是要同波音、空客比翼齊飛。其實,我名字中的C還有另一層含義呢!空客(Airbus)首字母是A,波音(Boeing)首字母是B,而我是C,有一顆跟他們競逐藍(lán)天的決心。我不起急,空客和波音是大飛機制造先行者,都有數(shù)十年經(jīng)驗。我要先做好自己,占據(jù)航空業(yè)一席之地,再說挑戰(zhàn)不能急于一時,對不對?

最后,我要感謝親愛的祖國把我生產(chǎn)出來,感謝大家對我的關(guān)注和支持。今天我將計劃首飛。當(dāng)然,天公要作美才行,否則我的首飛就要順延了。

希望在我翱翔之時,聽到大家為我加油歡呼的聲音!(人民日報中央廚房·大江東工作室 沈文敏 以上配圖均由中國商飛公司提供)