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国产大飞机做好系统集成和总体设计就很了不起

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-06-18  来源:中国科学报  作者:赵广立  浏览次数:29

C919,你得知道的那些事儿

“大飞机”指起飞重量在100吨以上,座位数在150座以上的大型干线飞机,包含军用运输机、民用的客运飞机和货运飞机;也包括一次航程达到3000公里的军用或座位达到100座以上的民用客机。从地域上讲,我国把150座以上的客机称为大型客机,100座以下的叫做支线飞机。而国际航运体系习惯上把300座位以上的客机称作大型客机,这主要由各国的航空工业技术水平决定的。

中国商用飞机有限责任公司成立于2008年,总部设在上海,是实施国家大型飞机重大专项中大型客机项目的主体。中国商飞设计研发中心承担了我国首次自主研制的C919大型客机、ARJ21新支线飞机的工程设计任务和技术抓总责任。

科研代号ARJ21(Advanced Regional Jet,即“21世纪新一代支线喷气机”),通过公开征集得名“翔凤”,是由中国商用飞机有限责任公司研制的新型涡扇支线飞机,亦为中国大陆第一次完全自主设计并制造的支线飞机。其中ARJ21-700飞机是一款完全按照国际标准研制的涡扇喷气支线客机,混合级布局78座,标准航程型满座航程为2220公里。

ARJ21于2008年11月28日12时23分在上海大场机场成功首飞。“翔凤”的首飞揭开了中国民航客机工业的新的一章。据悉,2014年4月,ARJ21-700型飞机在北美完成自然结冰试飞,预计2015年ARJ21可进行商业交付。

C919全称COMAC C919,C取自中国(China)和中国商飞(COMAC)的首字母自不必说,而飞机型号选择9,是因为9在中国传统文化中代表永恒,后面的19指最大载客量为190个座位。

值得一提的是,C919并非是中国的第一个大型客机计划,终止于1986年的运-10有相似的载客量和更高的国产化率,但C919是第一个市场化的整机全新设计的窄体客机计划。

 C919项目于2008年11月启动。C919专为短中程的航线设计,属于单通道150座级,标配为168个座位,最多可容纳190个座位。C919的尺寸与空中客车A320飞机非常近似,这可能是为了共用相同尺寸的货运托盘。它的机身宽3.96米,高4.166米,翼展为33.6米,加上翼尖小翼时则为35.4米。巡航速度0.785马赫,最大飞行高度12100米。标准版航距为4075公里、增程版航距则为5555公里。

 2009年9月8日,C919外形样机在香港举行的亚洲国际航空展上首次公开亮相。按计划,C919将于2014年首航,2016年交付航线起用。后来因制造商发现中央翼盒使用的碳纤材料出现不明风险(同时材料亦成本太高,更换铝锂合金可有效降低成本),C919客机首飞日期可能延迟至少一年,由2014年推迟到2015年第二季,向客户交付时间则需由2016年顺延至2018年。

 中国商飞方面表示,由于已知销量远小于同样大小的波音和空中客车机款,该公司商用客机单价更贵,但随着订单数的攀升有望逐步降低。C919客机将比目前波音737和空中客车A320节省15%的燃料使用,由于使用与波音737 MAX和空中客车A320 neo相同的先进引擎,减少碳排放量更达50%,且座位会更宽阔。

 飞机预计将在2014下半年在上海完成总装。据悉,中航商用航空发动机公司(中航商发)正在研制与C919飞机配套的CJ-1000A(长江-1000A)型发动机,预计该发动机最早2020年之后才能装到C919上。(赵鲁)

 

“一代材料,一代飞机”的启示

一百多年来,材料与飞机一直在相互推动下不断发展,“一代材料,一代飞机”正是世界航空发展史的一个真实写照。中国科学院院士曹春晓在接受《中国科学报》记者采访时指出,当前,欧美大型飞机机体的材料结构正从以铝合金为主过渡至以复合材料为主,“从波音787开始,50%复合材料用量是未来飞机的起点”。

复合材料经30多年的研究和应用,技术上已经成熟。安全、可靠,并且复合材料的损伤容限和抗蚀性显著优于铝合金,更有利于耐久性和安全性的提高;同时,复合材料和钛合金的使用可以大幅度减轻飞机结构重量,因此带来的经济效益(包括降低油耗和维修费用等)和环保效益,远远超过了它的负面效应(制造成本较高);此外,复合材料的应用使舷窗尺寸加大30%,客舱湿度和气压有所提高,旅客空中旅行的舒适度也有所提高。

 与金属材料相比,复合材料更适合于制备整体结构件。波音787机身由若干段复合材料大型整体结构件组成,减少了1500个零件和大约5万个连接件,显著地减轻结构重量,提高安全可靠性和降低制造、装配、油耗、维修等成本。

 “(国产大飞机)要尽量采用一些先进的航空材料。因为只有我们的飞机先进,才能在市场上具有一定的竞争力。”曹春晓认为,在飞机选材方面,应该向世界上先进客机机型如波音787、A350改进型等借鉴。

 “我国国产材料还未能够达到成熟、质量稳定、达到适航要求并可以批量生产的程度,在一些材料制造上与欧美还有一定差距。这期间我们可以先进口,但我国也应尽快实现国产化。这需要材料相关研究部门与供应商制造部门紧密结合、互相配合,大家一条心最终要搞出来。”曹春晓说。

历史教训和经验表明,过分依赖进口,最终难免受制于人。“以碳纤维材料为例,我国以前依赖进口,掌握其技术的国家就敲我们‘竹杠’,要么限制进口,要么定价贵的离谱。”曹春晓对记者说,“后来我们自主研发出来了,(进口)价格一下子就下来了。”

因此,曹春晓表示,在航空材料的选择上,要特别重视对具有中国特色的先进材料的选用,例如TC21钛合金不仅具有国际先进水平的性能,而且在合金及其锻造工艺上都具有自主知识产权。

此外,中国的大型飞机研制项目包含大型客机和大型运输机两大部分。为了缩短研制周期、节省研制费用、降低销售价格和提高成熟程度,曹春晓建议设计和材料工作者紧密结合,尽可能增加大型客机和大型运输机上共用材料的比例。“这样做更有利于客机用国产材料通过适航条例。”(见习记者赵广立)

 

“空客模式”对国产大飞机的启发

 在论证大飞机的过程中,国外一些声音称,现在“大飞机的房子”里只能挤进两个人,就是美国人和欧洲人,挤不进去第3个人了。孰不知,空客起步之初形势亦是如此。当时“大飞机的房子里” 只有美国人,挤不进去欧洲人。但是欧洲人用行动说了“不”。这对中国的大飞机之梦或许有所启发。

 “中国能不能搞大飞机,关键有3点:经验积累、经济实力和技术基础。目前,这3个条件已经基本具备。”中国工程院院士刘大响曾表示,“欧洲的空客从上个世纪70年代开始研制,连续25年亏损,最终使空客得以和美国波音平分世界市场。”

空中客车大飞机的立项最初由法国、德国和英国发起,后来西班牙加入,其间几经波折。1972年10月28日,空客开发的第一个产品A300研制成功并在图卢兹进行了首次试飞。

“空客在推出A300的时候,在市场上遭遇的是一个前冷后热的过程。开始的时候,并没有多少厂商对其感兴趣。”《航空知识》副主编王亚男告诉《中国科学报》记者,包括空客后期推出的产品,也并没有马上在市场上取得翻天覆地的变化。“可以说,空客忍耐了二十多年亏损,经过了这段冷淡期。”

“不过,空客在战略上拥有坚定的信念。”王亚男说,他们坚信只要关注市场,关注客户需求,把所有能够在民航客机上先进并且适用的技术都用在新一代产品上,这些产品一定有机会获得认可。

结果证明正是如此。空客大胆地将一些军用技术用在民机上。比如空客后来的产品A320,率先使用电传操纵(侧杆)等新技术;再如空客A380,在A380的中央翼盒这种关键的机体材料上,空客敢于采用复合材料,成功地减重3吨,相当于可以多载客约30~50人,飞机的经济性大幅度提高。“当然空客飞机还有很多设计特点,但率先使用先进技术确实给空客带来了市场上的突破,奠定了空客的市场地位。”王亚男说,这种战略上的决心是值得我们借鉴的。

 在很长一段时间内,空客凭着敢于争先的精神,以技术、性能和服务等优势,终于赢得了大批客户,其全球市场份额实现了猛增。尔后更是后来者居上,在某些机型上甚至赶超了美国的波音飞机。

空客中国公司总裁洛朗斯·博龙曾在接受我国媒体采访时表示,一个飞机制造企业如果想取得成功,必须具备三个“P”,即具有竞争力的产品(Product)、专业的人才(People)和可靠的合作伙伴(Partners)。

而技术创新恰恰是为了创造出更具竞争力的产品。A380被业界称为“优雅的绿色巨人”,它为21世纪旗舰产品树立了创新和技术的新标准:A380拥有先进的通用驾驶舱,并装备了更具互动性的大显示屏和机上信息系统,以及通过大容量以太网数据链路连接的集成化和模块化航空电子设备。它的超安全性、超舒适性和超娱乐性,为乘客带来了全新的空中旅行体验。

“制造大飞机不仅是把东西拼起来,包括设计、生产和售后服务都需要我们学习。这是一个商业理念,不仅仅是制造的问题。”中国国家大飞机项目论证组一位专家表示。(赵鲁)
 

 
关键词: 大飞机 空中客车
 
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