我国大飞机C919进入详细设计阶段 2014年或首飞,约两成20万件钛合金零部件在烟台自主研发。
远离喧闹的上海市区,张江高科云集了世界著名的高新科技企业。在当地出租车司机的眼里,在此办公的“都是一群野心勃勃的技术狂人”。过去6年里,在中国商飞所属的上海飞机设计研究院,上千名中国研究员、各国专家聚集在此,为了一个共同的梦想——中国的大飞机C919而努力。如今,这个项目已经进入到了详细设计阶段,预计2014年实现首飞,2016年投放市场。
【工程名片】
大飞机项目,包括大型运输机、大型客机子项目,于2007年经国务院正式立项,总投资约600亿元人民币。
其中,大型客机子项目由位于上海的中国商用飞机有限责任公司(简称“中国商飞”,是我国实施国家大型飞机重大专项中大型客机项目的主体 ,COMAC)牵头。作为该项目的首款型号,COMAC919(简称C919)在2010年完成初步设计,目前已进入详细设计阶段。
C919标准航程型的设计航程为 4075公里,最大起飞重量72.5吨,最大设计经济寿命为9万飞行小时,其基本型全经济舱布局为168座。
C919预计2014年首飞,最早于2016年完成适航取证并投放市场。届时,中国将挤入此前由波音、空客垄断的世界民用客机制造市场。
一条C919生产线,未来将带动中国机械、材料、电子、金融、物流等相关产业链的发展与升级。
【项目进展】
●2006年1月,立项
将大型飞机项目列为国家中长期科技规划的16个重大专项之一。
●2007年8月,批准
胡锦涛主持政治局常委会,同意成立大型客机项目筹备组。
●2008年3月,成立
国务院通过了组建方案,批准组建中国商用飞机有限责任公司。
●2008年5月,揭牌
中国商飞在上海揭牌成立,总部设在上海。公司注册资本190亿元。
●2010年,设计
完成初步设计,目前已进入详细设计阶段。
●2014年,首飞
预计2014年首飞。
●2016年,入市
完成适航取证并投放市场。
研发
上千研究人员冲刺
黎先平,C919的副总设计师,也是这群“狂人”中的一个。手指一接触到办公桌旁的C919飞机模型,眼睛突然放光。
他就职的中国商飞所属的上海飞机设计研究院被设计成飞机机翼模样,上千名中国研究员、各国专家和黎先平做着同一件事,把梦想从大脑里掏出来,做成真家伙。
过去6年来,他们尝试着先把C919画成图纸,再根据图纸造出零件。未来,他们得把一堆零件,组装成比桌子上的模型大数十倍的、能在蓝天翱翔的大型客机。
按照中国商飞的计划,未来的C919与目前运营的同级别飞机相比,飞行阻力小5% 、油耗低15%以上 ,氮氧化物排放比国际民航组织规定的要求低50%。
“现在到了冲刺的时刻”,黎先平说。
追忆 被无限搁置的“运十”
大飞机的梦想可以追溯到“运十”,中国第一款民用喷气式客机。
这个团队的顾问施泳毅就曾参与设计“运十”,该机型在1980年试飞成功,曾7次飞抵拉萨,与同级的空客A300基本同时代。除发动机是进口的,其余全部国产。但因多重阻碍,1985年,该项目被无限期搁置。
之后二十年,施泳毅目睹波音与麦道两个“巨无霸”合并,欧洲举域内各航空强国之力组建空客,庞大的世界民用航空器制造市场被这两家瓜分。
直至2007年,中国政府痛下决心,举全国之力,聚全国之智,自主研发拥有完全知识产权的大型客机,听说大客机项目立项,施泳毅兴奋难抑。他退休返聘出任了上海飞机设计研究院的顾问。
突破 决胜“翅膀”与“心脏”
“有一副好机翼,有一款好发动机,让C919相比目前世界同类飞机具有一定优势”,施泳毅说。在整体气动设计上 ,C919采用国际前沿的超临界机翼,飞机减小了飞行时的阻力 ,同时减少了燃油消耗。
中国商飞已选定美法联合研制的新一代涡轮风扇发动机LEAP-X1C 作为C919的发动机,C919也成为世界上首款装配这款发动机的民用机型。
它的推力很大,更省油,氮氧化合物排放量比现有飞机低50%。与此同时,中国也在进行适用于大型客机的国产发动机研发。“我们必须确保在飞机投入市场时,与竞争对手的产品相比是先进的”,C919副总设计师黎先平说。
他介绍,空客已启动A320换装该款发动机的计划,“但我们的C919机体 、机翼是后期更先进的设计,即便与换发动机后的A320比,气动方面还是有一定优势”。
花费 15年投入三四千万
能否制造出超临界机翼,是民用大飞机研发中的关键所在。
目前,C919上的超临界机翼已定型,进入制造前期的结构制图阶段。预计使用超临界机翼后,C919的巡航速度将达到822公里/小时,与在飞的同类飞机同比减阻 5% ,油耗降低。
68岁的上飞院顾问施泳毅回忆,上世纪八十年代中期,由国防科工委牵头,中航工业组织一个超临界机翼的科研课题,航空工业部门先后投入三四千万。然而超临界机翼的设计需要运用到CFD 计算(流体力学数学计算),美法等西方国家却拒绝出售。
科研课题组用了近十年时间,设计出了超临界机翼的编程软件。这是关键的15年。超临界机翼的研究迈出了从无到有的第一步,逐步摸索出了计算和设计方法。
试验 800多副里选一翼
2008年 ,大飞机项目上马,新一轮超临界机翼的研究开始启动。中国商飞、决定“聚全国之智”,组织一支由南航、北航、清华、29基地、西北工大等组成的联合工程队,集中半年在上海办公。后历时一年半时间,共设计出800多副超临界机翼。通过CFD 计算,十多副机翼脱颖而出。
不过,施泳毅说,CFD只能算出两副机翼,这副比那副好,到底好多少的绝对值,还要做风洞实验。为全面检测超临界机翼的性能,C919的设计团队在国内外最先进的风洞做试验。花销不菲。2009年,一副最优的超临界机翼横空出世 。
完善 两千多次机翼设计筛选
然而超临界机翼将完成时,工作又回到原点。
因为供应商要更换更大直径的发动机,带来的干扰阻力提升、发动机的吊挂位置的改变,以及2012年空客公司宣布,在A320的基础上更换与C919一样的发动机。
总设计师决策团队拍板,推翻花费了两年时间设计的超临界机翼。从2009年底开始,根据发动机的改动,总体气动部又设计了一千多副超临界机翼,重新做风洞试验。经历两千多次设计筛选后,如今,超临界机翼已经定型。
现在,C919已进入工厂制造前的结构制图阶段。这时,结构系统、动力学等专业部门都会提出不同要求,随后的协调工作会更焦灼。在这个过程中,“没有最优的,只有最合适的。”中国商飞上海飞机设计研究院总体气动部气动设计与分析室主任张淼说。
□延伸 航空带动工业升级
飞机制造行业被称为“现代工业之花”。一条飞机生产线,将带动航空材料、电子仪器 、计算机、机械加工等系列工业,以及物流、金融等配套产业的发展。
据黎先平介绍,C919的很多零部件,即使国内产品质量更优,但因没通过国际认证 ,无法保障安全性、可靠性,也就无法使用。从而迫使中国企业启动产业升级。
目前,中国商飞要求所有的C919产品供应商,都以在国内建立合资企业的方式,以吸收经验与技术。
迄今,中国商飞为制造C919,已攻克了100多项技术难题,申请专利170余件。
“现在,我们不是做富士康,而是在努力尝试当‘苹果’”,黎先平说。
/释疑/ 大飞机安全吗?
据科学统计 ,人在各种最精密的仪器间工作出错的概率是10的-6次方,也就是每百万飞行小时会有一次人为失误,而这会酿成飞机的故障甚至灾难。黎先平介绍,在关键的核心技术上,中国商飞要求防出错概率达到10的-9次方,最高的地方,也就是有可能造成机毁人亡的重大项目是10的-11次方,达到每千亿个小时的保障。
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