从运—10到C919:中国人的大飞机之路

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  随着人们生活水平的提高,飞机成为越来越多旅客出行的选择。每天,在大大小小的机场上都有无数民航客机起飞、降落,载着乘客快捷、舒适地前往目的地。令人遗憾的是,在祖国的蓝天上翱翔的民航客机,大多都不是我国自己设计、制造的。尤其是150座以上的大型客机,更没有一架是国产飞机。然而,2015年11月12日,一个好消息传来:我国第一架拥有自主知识产权的商用干线飞机C919在中国商飞浦东制造基地下线。当第一架C919闪亮登场时,离厂房不远的另一架大飞机在静静地注视着它,这架大飞机的名字叫“运-10”。30多年前,它也曾振翅高飞,创造了我国设计制造大飞机的多项第一。然而,由于种种原因,“运-10”仅仅制造了三架样机,就被迫中止了研发。从运-10到C919,中国的大飞机事业经历了怎样的历程?大飞机梦是如何在几代航空人之间传承不灭的?下面就为同学们一一道来。
  新中国成立前,我们国家连钉子、火柴都要从外国进口,更不用说研发构造复杂的飞机了。新中国成立后,面临着复杂的国际局势,发展军用飞机成为当务之急。歼5、歼6、歼7、强5、轰5等军用飞机相继研制成功,许多设计飞机的研究所和制造飞机的工厂被建立起来。1968年,轰6飞机试飞成功。和之前我国制造的飞机相比,轰6着实是一个“大块头儿”,尺寸已经与当时的一些大型民航客机接近了。周恩来总理便指示航空部门,在这种飞机的基础上设计一种大型喷气式客机。1970年,这种大型喷气式客机被命名为“运-10”。它的主要用途是作为国家领导人的专机,承担国际出访、国内考察等任务。试制大型飞机的计划被命名为“708工程”。
  为了迅速赶上世界先进水平,研究人员决定“拜师学艺”,学习当时世界上各个国家先进机型的设计、制造经验。整架飞机的总体设计主要参考美国波音公司的波音707型客机;飞机的气动结构,吸收了来自英国的新技术:飞机的动力核心——发动机,通过学习美国普惠公司的相关产品来设计。1975年,飞机的设计图纸全部完成。1980年,运-10飞机的第一架样机组装完成,在经过地面试验后,运-10于1980年9月26日在上海成功首飞。
  在运-10的研制过程中,科研人员全心投入,忘我工作,留下了许多令人感动的故事:运-10设计初期没有工作场所,设计工作在食堂里因陋就简地进行,到开饭前收拾好图纸资料,饭后再重新打开:夏夜加班时设计人员穿着短裤,常被蚊虫叮咬,不得不用报纸包着腿工作;为了获得大型计算机的宝贵使用时间,许多科研人员长期在夜间通宵工作:为了观察飞机机体受到外部压力时的情况,科研人员冒着生命危险,在机舱随时有可能被压垮时进入机舱内部。正是这些科研人员的无私奉献,才有了运-10的首飞成功。
  运-10飞机安装了4台发动机,最多可以搭载179名乘客,旅客和货物的总重量最高可达25吨。它的巡航高度为11000米,最大飞行距离可达8300千米。如果它从北京起飞,可以直飞东京、新加坡、莫斯科、阿姆斯特丹、法兰克福、温哥华等城市。它的最大巡航速度可以达到974千米/时,换算成航空中常用的速度单位马赫,则是O.8马赫(马赫由声音在空气中传播的速度而定,1马赫=1225.08千米/时)。从北京飞到广州,只需要2个小时左右的时间。
  万事开头难,运-10飞机实现了我国大飞机研发零的突破。运-10在试飞过程中,每到达一座城市,都会被当地媒体广泛报道。飞抵拉萨机场时,地勤人员没有见过这样庞大的飞机。当得知是我国自己研制的飞机时,都立正向飞机敬礼。美国波音公司总裁、麦道公司总裁、美国总统科学顾问等国际航空界大腕,也都对运-10给予了很高的评价。
  然而,运-10终究没有能够实现批量生产。在飞行测试过程中,运-10经常出毛病,故障率比较高。这些故障,虽然不至于酿成机毁人亡的惨剧,但不断出现的故障会给飞机的运营造成很大的麻烦。此外,运-10是作为领导人专机设计的,如果使用这种飞机搭载普通旅客、执行商业航班,民航部门为每位旅客付出的成本要比进口飞机高很多,影响经济效益。运-10从设计到首飞的10年间,国际上对飞机的噪声标准已经提高了很多,运-10的噪声水平使它不能得到在外国飞行的许可,从而无法执行国际航线。由于这些原因,民航部门没有订购运-10飞机,找不到买家的运-10项目也只好在1982年被迫终止了。
  时间进入21世纪,随着我们国家综合国力的增强,民航业走上了发展的快车道,“坐飞机”从一种高大上的体验,变成了普通人生活的一部分。由于我们国家自己不能制造大飞机,民航部门每年都要花费大量资金从国外购买飞机来满足更多旅客的需求。据测算,未来20年,我国需要购买约4000架大型客机。如果这些飞机全都从国外购买,花费的资金将达到10万多亿人民币之巨。此外,随着我们国家空军作战范围的不断扩展,需要装备更多、更大的预警机、电子侦察机、空中加油机等。比起大型军用运输机,大型民用客机更适合作为改装成这些军用特种飞机的平台。民航业和军事上的迫切需求,呼唤我们国家的大飞机项目再次起航。
  在运-10项目终止近30年后,中国人的大飞机之梦再次迎来曙光:2007年,国家决定重启大飞机项目,组建了中国商用飞机有限责任公司,研发基地就设在运-10诞生的地方。全国各地的航空工业单位又一次携起手来,为了中国的大飞机早日腾飞通力合作,2015年11月12日,C919终于完成总装下线。
  解密C919
  与空客A320和波音B737的命名方式类似,中国的大飞机也采用了一个字母加三个数字的命名方式。C919中的c是China的首字母,也是中国商飞英文缩写COMAC的首字母;同时还寓意立志跻身国际大型客机市场,与Airbus(空中巴士)和Boeing(波音)一道,在国际大型客机制造业形成“ABC并立”的格局。9是中国人喜爱的数字。C919的第一个“9”寓意天长地久,“19”代表最大载客量为190座。C919之后,未来还可能研发C929,其中“29”代表机型最大载客量为290座。   C919的总长为38.9米,客舱宽度为3.96米,标准航程为4075千米,增大航程约为5500千米,可以从北京起飞直飞我国的任意一座民航机场。它是一种单通道客机,载客量和航程与A320和B737相仿,我国民航机队中数量最庞大的就是这个级别的飞机。
  民航客机都是亚音速飞机,在飞行加速到与音速(声音在空气中传播的速度)接近的速度时,飞机受到的空气阻力会急剧增加。航空界将这个速度称为临界马赫数。临界马赫数越高,飞机在实际使用中就能飞得越快。C919的机翼采用了当代最先进的超临界机翼,通过对机翼形状的特殊设计,能提高机翼的临界马赫数,使机翼在接近声速的高速飞行时阻力急剧增大的现象延迟发生。通过使用这种机翼,C919的最高速度可达0.84马赫,巡航速度可达O.82马赫,比A320和B737都高。为了让飞机的机体更坚固、更轻巧,C919大量使用了复合材料,如高强度轻质铝锂合金材料、抗高温钛合金、优质碳纤维复合材料。C919安装了两台LEAP新型涡轮风扇发动机,在提供强劲动力的同时,排放的二氧化碳和氮氧化物的量比同类飞机降低了50%。二氧化碳是地球温室效应和气候问题的罪魁祸首,氮氧化物是破坏臭氧层的幕后黑手,这两种有害物质排放量的降低,使C919堪称一款绿色排放、适应环保要求的先进飞机。
  C919使用了高度自动化的电传操纵和主动控制技术。飞行员的控制指令发出后,由中央计算机根据飞机舵面位置信息,进行比较、计算、综合后,驱动舵面按预定规律运动。中央计算机还会对飞行员的控制信号进行处理和判断,如果发现飞行员的操作可能使飞机进入超速、失速、过载等危险情况,就不会完全执行飞行员的操作指令,而是对飞机进行安全保护。这样,大大提高了飞机的安全性,防止因飞行员误操作使飞机坠毁的悲剧发生。值得一提的是,虽然C919的电传系统是国外供应商提供的,但其核心算法完全由我国研发,具有自主知识产权。C919的驾驶舱采用的显示器比其他客机更大,飞机的所有仪表、参数都能在显示屏上显示出来。C919还装配了抬头显示器,将一些关键飞行参数投影到座舱的玻璃上,飞行员在目视前方的同时就能掌握这些参数,无需低头查看仪表,这对飞机实现精确着陆和低能见度起飞具有重要作用。
  在客舱内部,C919采用先进的情景光照明,在旅客登机、就餐、休息和离机的过程中,能够启用不同的照明情景模式,调节客舱氛围,在潜移默化间提高旅客的舒适度。飞机上还配备了可供上网的电子娱乐设备,能有效缓解旅客旅途的困乏。在飞行过程中,C919的客舱比其他同类机型更加安静,这是因为它配备了噪声更小的发动机。和其他单通道大型客机类似,C919的经济舱座位布局采用两边各三座的设计方案。以往,乘客在乘坐这种布局的飞机时,坐在靠窗或靠过道的座位上,感觉都还舒适。如果坐在中间那个位置,两边都是其他乘客,感觉就比较憋屈了。C919为了解决这个问题,特地将中间的座位加宽,使坐在中间的乘客也能舒适乘机。
  吸取了运-10项目的教训,C919从研发伊始就积极开拓市场。目前,C919样机在尚未首飞的情况下,就已经获得了500多架订单。这其中,既有国内的航空公司、飞机租赁公司,也有美国、德国、泰国等国际客户。在C919正式交付用户、运营不断成熟后,订单规模极有希望继续扩大。
  除了我国各个航空研究机构研发的机体外,C919使用了许多外国供应商的产品,有人说,它就是一个拼装外国产品的空壳。然而,这种看法并不正确。飞机的机体是飞机的核心部件。飞机能够飞行,靠的就是气流对机体的托举,机体设计的水平,很大程度上决定了飞机的速度、油耗等关键参数。同时,对于大飞机这样复杂的产品来说,整体的设计是极其重要的。没有整体设计,即使把全世界最“好”的发动机、机身、飞控、电传等组合起来,也得不到一架能飞的飞机。此外,像电传系统等部件,虽然可以由外国供应商生产,但核心技术必须自己开发。就算是波音、空客这两家民航业的垄断者,也并非自己设计、制造全部部件,包括发动机在内的许多核心部件,也是从供应商处采购。总之,C919是我国当之无愧的拥有自主知识产权的首架大飞机。
  在中国的大飞机研制道路上,C919已经迈出了坚实的一步。若干年后,在你乘飞机出行时,也许乘坐的就是我们国家自己制造的客机。将来你还有可能成为一名航空工程师,加入大飞机研发设计的队伍中,续写中国大飞机的传奇。
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