国产大客机C919首飞,研制这样一款“大飞机”有多复杂?

C919的首飞牵动国人的心,这是中国航空工业在1970-1980年代运10项目之后,再次向商业客机发起挑战,运10在当时算是极为稀罕的大飞机,那时候的中国空军依然处于歼7和歼8时代,运10的出现让人眼前一亮。运10外观与波音707接近,比如借鉴了波音707的翼吊式发动机舱,发动机为涡扇8,为普惠的JT3D-7涡扇发动机仿制型号,推力80.07千牛,在那个时代算是较为先进的航发。

(图片为中国商飞公司提供)

技术支持

改革开放30年后,C919横空出世,但这一次中国商飞已经具备了全新设计能力,C919的外观并没有100%借鉴A320或者B737,只是当前干线客机已经发展近半个世纪,悬臂式中单翼外布局已经广泛采用,各大航空企业只是在细节上进行优化,这样有助于省油。

比如波音737系列后续型号,可以选择性加装翼梢小翼,即翼尖上翘,有助于形成强涡流并降低阻力,省油的效果也达到了。C919的气动也是中国商业首次在干线客机上进行尝试,但有了ARJ-21的设计经验、天津空客总装线的运营,C919的设计也非常顺利。只是发动机还需要CFM国际公司的LEAP-1C发动机支持。选择LEAP-1C并非不可取,因为CFM的产品在波音空客的客机上都大量使用。高性能的发动机为C919的成功加分不少,因为在航空器研发中,发动机是绝对绕不过的话题,没有发动机就无从谈起。因此在大飞机的研制中,发动机是最难的一个分系统。

(图片为中国商飞公司提供)

航空电子设备

作为大飞机的神经中枢,航空电子设备则是另一个关键系统,负责大飞机通信、导航和系统管理显示。当今的商业客机几乎都要依靠先进的计算机系统,在万米高空巡航阶段不需要飞行员介入,可自动驾驶,除了起飞和降落外,与飞行有关的事都交给计算机处理了。飞行控制仅仅是航电的一部分,其他还有通信系统、导航系统、防撞系统、气象雷达、飞行管理系统等,如此大量的电子设备聚集在一起也需要考虑电磁兼容的问题,这些都是一架大飞机研制中无法直观看到的东西,但却又非常重要。

时间积累

即便是直观的气动外形,也需要进行了上万次的风洞吹风,研制周期至少要数年以上,以积累大量的模拟数据。但风洞毕竟是模拟的,与真实的飞行环境存在不同,以波音737的风洞吹风数据为例,在9000巡航高度以每小时900公里的速度飞行,雷诺数与风洞中测试的差距较大,这就需要有试飞的过程来弥补。这也说明研制大飞机不仅需要足够的技术,也需要时间。但对于航空技术足够强大的空客和波音,空客A320和波音737从首飞到交付使用只用了1年左右的时间。

(图片为中国商飞公司提供)

产品跟踪

即便交付使用后,也需要对产品进行跟踪,以法国空客A320第一个改进型A320-100型在1987年出厂后不久进行了飞行演示,结果在飞行表演中爬升失败,坠毁在机场附近的树林中。事故调查指出,这是A320-100电传系统存在问题。这也足够说明即便A320已经交付使用,改进型依然需要进行大量的试飞,不然代价是巨大的。

同时,一架大飞机零部件也足够多,从设计开始就要考虑到后续的维修保养,波音737的数控零件多达3万多个,简化维护流程也是降低运营费用的一个途径,这也是航空公司所比较看重的。

最后,研制一架大飞机不仅需要一个国家有强大的技术基础,还要有资金保障。

编辑:鲁凡英

(作者:川陀太空,航空航天科普作者,原创作品,转载请注明出自知识就是力量微信公众号)