國產大飛機“胖九”賣萌自述:天高從此任我飛

嗨!大家好!我叫“胖九”,學名“C919”,是中國首款按照最新國際適航標準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?我的學名叫“COMAC919”。“COMAC”是中國商用飛機有限責任公司英文簡寫,“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。我的標準設計航程為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,我的機體從設計、計算、試驗、制造全是中國造,對俺胖九制造自主性的質疑可以休矣!我用了新一代超臨界機翼,自主發展的“一分鐘”快速成型法提高了機翼曲面質量,改善跨音速范圍內的可控性,減少飛行阻力,從而節省了很多燃料。科學家們還殫精竭慮,經過一系列超過15000的風洞“吹風”試驗,讓我擁有比現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塊擋風玻璃的傳統飛機,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。這種擋風玻璃工藝復雜,制造難度大——也讓我帥到只看臉就能辨認啦!

我的體重可不輕,發動機比現役波音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%。飛機上用的復合材料主要是碳纖維增強樹脂基復合材料,高耐腐蝕、質量輕,但價格是常規鋁合金材料的幾十倍,所以在機體結構用量只占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”——發動機吧。航空發動機人稱“航空之花”,是航空技術和工業積累的完整體現。我的心臟是LEAP-X1C發動機,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動機生產商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合材料風扇葉片以及美國通用電氣公司研制的陶瓷基復合材料渦輪部件。

我這顆“心臟”許多新技術都行業領先:超高壓比核心機、采用三維編織樹脂模傳遞成型技術制造的復合材料風扇葉片、復合材料風扇機匣、第三代三維氣動設計壓氣機和渦輪葉片設計技術、第二代雙環預混旋流器(TAPS II)燃燒室技術、可變面積外涵噴管和等。發動機和短艙將作為一體化推進系統來設計,擁有先進的進氣道、聲學處理和電動反推力裝置,可以充分發揮其氣動性能、重量和聲學優勢。

這新型渦扇發動機比CFM之前生產的波音737發動機提升太多啦: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;運營成本比其他發動機降低15%——優勢太大啦,最終選定LEAP-X系列發動機作為我的“心臟”,這是最重要的原因。

有人問我,“心臟”為啥不用國產?哎,這就不得不提起我的前世。

中國現代化工業起步晚,技術落后,航空發動機水平較低,這個短板影響了整個航空工業的實力。我國在大飛機的發動機上落后很久,上世紀轟動一時的運十發動機就是波音707所用的JT3D-7發動機。當時雖著手研制我國自己的發動機,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”,但航空發動機的研制困難重重。

首先是“四高”,簡單說,噴氣式飛機發動機就像是一個兩端都開口的圓筒,從前端吸入的空氣經過壓氣機、燃燒室等一系列內部結構,而后變為高溫、高速的燃氣從后端噴射出去,產生了向前的反推力。飛機發動機的特點是“高溫、高壓、高轉速、高負荷”。

這四高,簡直是個大難題。一般噴氣發動機內部某些部位溫度高達1600左右;而發動機風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。

與發動機相比,大飛機用的大涵道與發動機和戰斗機的小涵道又有不同,所謂涵道比就是發動機外涵道與內涵道之比,拋開種種晦澀技術細節,普通人能明白的是,大涵道比發動機比小涵道比發動機油耗小、推進效率好、經濟性能高,不過制造要求也更高,穩定性更強,比如前者的風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動機來說,羅爾斯·羅伊斯公司為A380生產的發動機,內部最高溫度達到太陽表面的一半,發動機內部壓力達50個大氣壓,渦輪葉片葉尖的運動速度達2000公里/小時,葉片有3米多長。

民用客機發動機還必須考慮經濟性能和舒適度:油耗要低,噪音也要低。

這“四高兩低”像是六道“緊箍咒”,限制了我國飛機發動機的發展速度。

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定燃燒,這與在狂風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氣燒蝕,不僅需要耐高溫材料和耐熱涂層,還要通過燃燒室結構設計,采取冷卻手段,降低燃燒室筒壁溫度。

國外發達國家的發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,差距太大。現代高性能航空發動機都采取高強度、耐高溫材料,包括鈦、鎳、鋁、復合材料以及鎳基和鈷基超耐熱合金。據估計,中國每年超耐熱合金的生產量約為10000噸,而需求量則為20000噸。有專家指出,制造發動機風扇的復合材料,國內還做不出來。

好消息是,我的國產化率已達50%以上,相當厲害啦!

坐上胖九飛行,安全必須是杠杠滴!

很多小伙伴最關切:坐上胖九安全否?我很負責任地告訴大家,我采用雙側桿正桿飛行控制系統,特色在于采用兩種不同構型的4個獨立主飛行控制系統,包括兩個常規液壓動作系統和兩個電-液動作系統。采用電-液動作系統,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、結構材料和機載系統,研制人員規劃了102項關鍵技術攻關,包括飛機發動機一體化設計、電傳飛控系統控制律設計、主動控制技術等。

與此同時,我的機體內采用先進的電傳操縱和主動控制技術,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減輕了飛行員負擔,提高導航性能,改善人機界面。

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

我的首飛,對中國意味著什么?

航空制造業幾乎代表一個國家制造業的頂尖水平,我國在上世紀放棄運十計劃,導致國內航空制造業十年斷檔和大量人才流失,此次首飛標志著大飛機制造業重新崛起。

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,航空制造業與其他制造業的不同,就在于集成的難度。商用大飛機講究耐用率與經濟性,對氣動布局有近乎苛刻的要求,既要有可靠的結構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洞模擬,不是一般國家可以做到的體系化建設。胖九的殼子,那是一個系統工程好嗎!考驗的是一個國家的完整工業體系與龐大的工程師隊伍!

全球化時代,一味講究國產率沒有太多意義。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、空氣管理系統供貨商均為歐美公司,關鍵技術上我們還沒有能力做出和歐美公司同一水準的產品。但是,用別人的技術造出我們的飛機,只要投入運營并盈利,自然會有國內廠家來研發自己的航電、飛控系統,未來可期。如果一蹴而就,非要全部國產,結果便是我的超級“難產”,導致國民對整個國產飛機產業鏈失去信心,國產飛機失去市場,行業逐漸崩潰,想要再一次打開市場,難于上青天。

我的出現,打破了歐美在大型客機領域的壟斷地位,成功超出預期。C919大型客機擁有中國國航等23家國內外用戶,訂單總數達到570架!作為一款商用飛機,大量使用國際一流的發動機與航電、飛控技術以增強穩定性,加大通過美歐主導的適航認證的概率,更為之后的國產化積累了經驗。

大家是不是對“胖九”信心滿滿啊!我的小目標,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,都有數十年經驗。我要先做好自己,占據航空業一席之地,再說挑戰不能急于一時,對不對?

最后,我要感謝親愛的祖國把我生產出來,感謝大家對我的關注和支持。今天我將計劃首飛。當然,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)