國產(chǎn)大飛機(jī) 飛向未來

謝頓

大飛機(jī)，有多大？

C919作為“大”客機(jī)，它究竟有多大寧C919機(jī)長38.9米，翼展35.8米，最大起飛質(zhì)量達(dá)72噸，最大著陸質(zhì)量66噸。使用OFM56發(fā)動(dòng)機(jī)，最大設(shè)計(jì)航程4075千米，加大航程型最大航程為5555千米。巡航速度每秒238～286米，最大飛行高度1.2萬米，最大載客量為190人。

C919大型客機(jī)是我國首款按照國際適航標(biāo)準(zhǔn)推出的干線客機(jī)，基本型混合級(jí)布局158座、全經(jīng)濟(jì)艙布局168座、高密度布局174座。該飛機(jī)的特點(diǎn)是更安全、更經(jīng)濟(jì)、更舒適、更環(huán)保，與西方150至190座級(jí)的干線客機(jī)展開競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)還有一系列的加長型、縮短型、增程型、貨運(yùn)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(jī)翼

鳥兒有了翅膀才能飛翔，雄鷹之所以能夠在風(fēng)雨中穿梭自如，就是因?yàn)樗鼡碛袕?qiáng)大的翅膀。為了讓C919能夠如雄鷹般翱翔于藍(lán)天之上，研發(fā)人員集思廣益，實(shí)驗(yàn)數(shù)次，在800多副機(jī)翼中最終于2009年敲定了這套機(jī)翼。

我們知道，飛機(jī)在飛行時(shí)機(jī)翼會(huì)受到氣流的擾動(dòng)，在遇到強(qiáng)烈的氣流時(shí)，機(jī)翼甚至?xí)×叶秳?dòng)，這對(duì)飛機(jī)飛行來說是很大的危險(xiǎn)。常規(guī)情況下，普通的飛機(jī)在飛行時(shí)速達(dá)到790千米的時(shí)候，機(jī)翼的上側(cè)和下側(cè)表面氣流就會(huì)相差很大，飛機(jī)的飛行阻力就會(huì)急劇增加，不僅油耗上升，飛機(jī)也會(huì)處于危險(xiǎn)之中。

研究人員研發(fā)的這套機(jī)翼屬于“超臨界機(jī)翼”的一種，是適用于大型飛機(jī)的一類機(jī)翼。

當(dāng)飛機(jī)飛行速度足夠高時(shí)，機(jī)翼上表面的局部流速可達(dá)到音速，這時(shí)如果再提速，飛機(jī)上表面就會(huì)受到強(qiáng)大的氣流擾動(dòng)，使得飛機(jī)飛行阻力加大。而超臨界翼型的巧妙設(shè)計(jì)就可大幅改善機(jī)翼在高速飛行中的氣動(dòng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)，當(dāng)C919大飛機(jī)飛行時(shí)速達(dá)到880千米時(shí)，機(jī)翼才會(huì)有不可控制的擺動(dòng)的危險(xiǎn)。

穿著“棉衣”的大飛機(jī)

飛機(jī)在飛行時(shí)，引擎工作產(chǎn)生的巨大噪聲往往會(huì)對(duì)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(jī)穿上了一件特殊的“棉衣”，可以讓乘坐在飛機(jī)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寧原來它叫做“超細(xì)航空級(jí)玻璃棉”，是由南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳照峰教授及其研究團(tuán)隊(duì)研制出來的。C919大飛機(jī)將來就會(huì)穿著這身“棉衣”展翅飛翔。而且，它還是一件“超輕棉衣”，因?yàn)?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(lán)天。

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

節(jié)能環(huán)保 輕質(zhì)高效

C919大飛機(jī)在環(huán)保方面也有突出表現(xiàn)。主要體現(xiàn)在三個(gè)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(jìn)的環(huán)保復(fù)合材料。

首先，在燃油的消耗方面，C919大飛機(jī)比現(xiàn)有的飛機(jī)降低13%～15%，燃油的燃燒效率可以達(dá)到99.5%。燃油效率高了，就可以減少飛機(jī)的帶油量，使得飛機(jī)運(yùn)作更加輕便高效，據(jù)預(yù)測(cè)，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(gè)“附加功能”就是減少了碳排放量，這對(duì)大氣環(huán)保來說，實(shí)在是個(gè)好消息。用環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，有望將飛機(jī)碳排放量減少至同類飛機(jī)的50%，這可是一個(gè)非常大的數(shù)目。

機(jī)身材料如何設(shè)計(jì)也是大飛機(jī)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨的重大難題，最后研制出的這套先進(jìn)的復(fù)合材料將首次大規(guī)模應(yīng)用于國產(chǎn)民用飛機(jī)，這當(dāng)然是由C919大飛機(jī)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(jī)上的使用量將達(dá)到20%。這可大大壓縮飛機(jī)的總質(zhì)量。飛機(jī)也是需要“瘦身”的，這樣一來阻力小了，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(jī)的研發(fā)始于運(yùn)-10時(shí)期，在運(yùn)-10之前，我國曾在1968年開始仿制蘇聯(lián)安-12運(yùn)輸機(jī)，國產(chǎn)首架運(yùn)-8運(yùn)輸機(jī)在1974年下線并首飛。到了1973年，運(yùn)-10飛機(jī)進(jìn)入設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)，我國民航總局還調(diào)撥波音707飛機(jī)用于輔助設(shè)計(jì)，到了1980年基本完成。運(yùn)-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(xiàng)目被終止。后運(yùn)-10時(shí)期的商業(yè)客機(jī)主要集中在幾款支線客機(jī)上，干線客機(jī)直到C919出現(xiàn)后才進(jìn)入快車道。

C919預(yù)計(jì)2016年進(jìn)入試飛階段，還將開展航電、飛控、液壓等各系統(tǒng)試驗(yàn)、機(jī)載系統(tǒng)集成試驗(yàn)和全機(jī)靜力試驗(yàn)，是繼運(yùn)-10后自主設(shè)計(jì)的第二款大型民用飛機(jī)，2020年左右交付使用。

C919之后，中國商飛計(jì)劃研制的第二種大型客機(jī)，即C929計(jì)劃，最大載客量為290座左右，比c919提升100座。250～300座的干線客機(jī)也有龐大的市場(chǎng)，目前波音空客的A350和波音787客機(jī)都為300座級(jí)別的客機(jī)，這是C919之后我們需要瞄準(zhǔn)的目標(biāo)。總之，我們期待著由C919領(lǐng)航的“大飛機(jī)時(shí)代”早日到來！

（責(zé)任編輯：司明婧 責(zé)任校對(duì)：曹偉）