電子土撥鼠 | 國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的夢(mèng)想和現(xiàn)實(shí)

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2013年10月，中國(guó)商用飛機(jī)公司透露我國(guó)國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)可能要在2020年后才能服役，給予對(duì)手波音與空中客車時(shí)間先行升級(jí)單通道飛機(jī)的機(jī)會(huì)。于此同時(shí)，中國(guó)商飛生產(chǎn)的主要與空中客車A320和波音737型飛機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的C919型單通道飛機(jī)原定于2014年試飛，但也被推遲到2015年。飛機(jī)交付期更是推遲至2017或2018年。由此，國(guó)人對(duì)國(guó)產(chǎn)客機(jī)的夢(mèng)想再次被“斷片”，外界對(duì)國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的研制進(jìn)展也是質(zhì)疑不斷。

本期欄目，讓我們一起來(lái)了解一下國(guó)內(nèi)外大飛機(jī)的歷史、現(xiàn)狀以及研制背后的喜怒哀樂(lè)。

什么是大飛機(jī)？

大飛機(jī)，是指起飛總重超過(guò)100噸的運(yùn)輸類飛機(jī)，包括軍用大型運(yùn)輸機(jī)和民用大型運(yùn)輸機(jī)，也包括一次航程達(dá)到3000公里的軍用或乘坐達(dá)到100座以上的民用客機(jī)。從地域上講，我國(guó)把150座以上的客機(jī)稱為大客機(jī)，而國(guó)際航運(yùn)體系習(xí)慣上把300座位以上的客機(jī)稱作“大型客機(jī)”，這主要由各國(guó)的航空工業(yè)技術(shù)水平?jīng)Q定的。

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研制大型飛機(jī)是黨中央、國(guó)務(wù)院在新世紀(jì)之初作出的一個(gè)重大戰(zhàn)略決策，也是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的一個(gè)標(biāo)志性工程。大型飛機(jī)工程已被列入國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要和“十一五”規(guī)劃綱要。大型飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造、載人航天和探月工程等16項(xiàng)重大專項(xiàng)已陸續(xù)啟動(dòng)。

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世界著名大飛機(jī)：A380和它“最安全”的背后風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于法國(guó)空中客車公司的A380和美國(guó)波音公司的737、747、777等飛機(jī)，各地人民已經(jīng)非常熟悉。

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空中客車A380（Airbus A380）是法國(guó)空中客車公司研發(fā)的雙層四發(fā)動(dòng)機(jī)巨型客機(jī)。它是全球載客量最高的客機(jī)，當(dāng)采用最高密度座位安排時(shí)，可承載853名乘客。在三級(jí)艙配置下可承載525名乘客。該型號(hào)的原型機(jī)于2004年中首次亮相。首架A380客機(jī)于2005年4月27日試飛成功。

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A380曾被譽(yù)為世界上最安全的客機(jī)之一，但是開航至今卻發(fā)生過(guò)多起事故，反射出了大飛機(jī)存在的很多隱憂：

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• 湍流問(wèn)題

A380機(jī)身龐大，易產(chǎn)生湍流問(wèn)題，國(guó)際民航組織（ICAO）發(fā)現(xiàn)，A380客機(jī)引起的氣流較波音747客機(jī)大，由多個(gè)民航組織成立的工作小組建議，A380客機(jī)起飛后，中、小型航機(jī)要隔3分鐘后才能使用跑道，重型航機(jī)亦要等候2分鐘。

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• 機(jī)翼破裂

可載客達(dá)555人的A380客機(jī)，機(jī)翼曾經(jīng)在法國(guó)圖盧茲進(jìn)行靜力測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)機(jī)翼尖往上彎曲到7.4米時(shí)，即在可承受最大載重量1.45倍時(shí)出現(xiàn) 破裂，位置是在機(jī)翼的兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)之間。據(jù)了解，由于國(guó)際規(guī)例要求機(jī)翼必須能承受最大載重量的1.5倍，所以這次的測(cè)試結(jié)果反映出A380客機(jī)機(jī)翼在遇上亂 流或進(jìn)行緊急降落時(shí)，可承受的最大重力未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，離要求還差3.3%。

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• 致命失壓

2014年1月7日，新加坡航空公司A380飛機(jī)失壓迫降，導(dǎo)致氧氣面罩被放下，494名乘客受到嚴(yán)重的生命威脅，成為迄今最嚴(yán)重的飛機(jī)失壓事故。此外，從2012年7月到2014年的今年，A380失壓事件頻頻發(fā)生，至少涉及了法航、中國(guó)南航以及馬航等四架飛機(jī)。波音777、A320等飛機(jī)也發(fā)生過(guò)失壓事故。

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運(yùn)-10：曾經(jīng)的輝煌

在世界大飛機(jī)的榜單上，中國(guó)在1980年曾研制出的“運(yùn)10”飛機(jī)位列其中。

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運(yùn)-10（Y-10）是由上海飛機(jī)制造廠研制的四發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣式運(yùn)輸機(jī)，是中國(guó)首次自行研制、自行制造的大型噴氣式客機(jī)，使中國(guó)飛機(jī)設(shè)計(jì)首次從10噸級(jí)向百噸級(jí)沖刺。運(yùn)-10采用渦扇-8/JT3D發(fā)動(dòng)機(jī)，是一架四發(fā)渦扇中型飛機(jī)。中國(guó)當(dāng)時(shí)綜合蘇聯(lián)、英國(guó)和美國(guó)等國(guó)家方案之長(zhǎng)，形成自己的總體方案，使“運(yùn)10”成為中國(guó)第一架按英美適航條例設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)飛機(jī)。

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運(yùn)-10的設(shè)計(jì)很大程度上參考了美國(guó)波音公司的波音707，因與波音707外觀極為相似，曾經(jīng)有誤傳說(shuō)運(yùn)-10的機(jī)體設(shè)計(jì)是由波音707的逆向測(cè)繪仿制而來(lái)，但據(jù)后來(lái)報(bào)道，運(yùn)10飛機(jī)的研制者和波音公司都否定了這一說(shuō)法。運(yùn)-10基本設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)與波音相差僅僅幾年的水平，那時(shí)波音和運(yùn)十飛機(jī)也只是在試飛測(cè)試階段，距離投入實(shí)際使用仍然有段距離。運(yùn)-10選定美國(guó)的FAR-25作為的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在運(yùn)-10的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還全面考察、學(xué)習(xí)和分析了參考機(jī)（波音707）的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；對(duì)于國(guó)內(nèi)尚未成熟的成品和設(shè)備，包括動(dòng)力裝置，一律裝用國(guó)外產(chǎn)品。

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目前為止，運(yùn)-10共制成了兩架?？上У氖?，運(yùn)-10由于各種原因最終沒(méi)有投產(chǎn)。

運(yùn)-10的歷史節(jié)點(diǎn)

• 1970年8月，中國(guó)決心一掃“沒(méi)有翅膀的鷹”的外媒評(píng)論，正式下達(dá)代號(hào)為“708”的工程，——制造自己的大型噴氣客機(jī)運(yùn)-10。
• 1972年，運(yùn)-10通過(guò)飛機(jī)總體設(shè)計(jì)方案審查。
• 1975年，完成全部設(shè)計(jì)圖紙。
• 1976年，第一架運(yùn)-10用于靜力試驗(yàn)。第二架使用的JT3D發(fā)動(dòng)機(jī)（渦扇-8研制不順利）及部分飛行電子設(shè)備來(lái)自中國(guó)民航機(jī)隊(duì)中波音707的備件。
• 1980年，運(yùn)-10首次試飛成功，在國(guó)內(nèi)外引起強(qiáng)烈反響。
• 1982年，運(yùn)-10研制基本停頓。
• 1986年，財(cái)政部否決3000萬(wàn)元人民幣研制費(fèi)用預(yù)算，運(yùn)-10飛機(jī)研制計(jì)劃徹底終止。

從1970年8月下達(dá)研制任務(wù)到1985年2月停飛，運(yùn)-10的研制前后歷時(shí)14年，國(guó)家總投資5.38億元。雖然由于經(jīng)費(fèi)原因，研制工作難以進(jìn)行。但是運(yùn)-10在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了10項(xiàng)重要突破：

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1.國(guó)內(nèi)首次采用FAR-25為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，突破了過(guò)去一直沿用蘇聯(lián)規(guī)范的局面。

2.國(guó)內(nèi)首次采用“尖峰”型高亞音速翼型。

3.國(guó)內(nèi)首次全面采用“破損安全”、“安全壽命”概念設(shè)計(jì)和分析飛機(jī)結(jié)構(gòu)。

4.國(guó)內(nèi)首次采用全翼展整體油箱（最大載油量達(dá)51噸），首次研制出大容量氣密客艙（最大容積達(dá)318立方米）

5.國(guó)內(nèi)首次成功地采用機(jī)翼下吊掛4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體氣動(dòng)布局。

6.國(guó)內(nèi)首次采用由調(diào)整片帶動(dòng)操縱面的氣動(dòng)助力操縱形式，省去液壓助力裝置。

7.國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行規(guī)模較大的全機(jī)各系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)。

8.全機(jī)選用新材料76項(xiàng)，占18%，選用新標(biāo)準(zhǔn)164項(xiàng)，占17%；選用新成品305項(xiàng)，占70%。這些新材料、新標(biāo)準(zhǔn)和新成品為民機(jī)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

9.國(guó)內(nèi)首次全面地用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行型號(hào)設(shè)計(jì)，編寫了計(jì)算程序138項(xiàng)。

10.國(guó)內(nèi)首次按FAR-25要求組織了大型客機(jī)的研制試飛（共飛行130架次，170小時(shí)）。

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數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)-10的阻力發(fā)散馬赫數(shù)為0.85，優(yōu)于波音707的0.84。它的最大巡航速度為974公里/小時(shí)，也高于伊爾-62和波音707。同時(shí)，運(yùn)-10在國(guó)內(nèi)航線使用時(shí)有較好的機(jī)場(chǎng)適應(yīng)性，可以使用的國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)有35個(gè)，而波音707和三叉戟客機(jī)僅為10個(gè)。另外，運(yùn)-10的單發(fā)升限可達(dá)9500米，很適合飛往被稱為“空中禁區(qū)”、“死亡航線”的西藏地區(qū)。

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國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919和它的“心臟病”

2008年5月，國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)的腳步終于來(lái)臨了。隨著中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司（中國(guó)商飛公司）的掛牌，中國(guó)大飛機(jī)項(xiàng)目正式上馬。2009年3月，全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)商飛公司副總經(jīng)理、中國(guó)大型客機(jī)總設(shè)計(jì)師吳光輝透露，大型客機(jī)研制工作已全面展開，首型國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)將命名為“C919”。

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如果各項(xiàng)工作進(jìn)展順利，預(yù)計(jì)到2020年前，中國(guó)自己研制的大型飛機(jī)將飛上藍(lán)天，實(shí)現(xiàn)中國(guó)人民的又一強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)。

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其中，C是China的首字母，也是中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司英文縮寫COMAC的首字母。第一個(gè)“9”的寓意是天長(zhǎng)地久，“19”代表的是中國(guó)首型大型客機(jī)最大載客量為190座。另外，“C919”之后未來(lái)的型號(hào)也可能命名為“C929”，其中“29”代表這一機(jī)型的最大載客量為290座.

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國(guó)產(chǎn)大涵道比渦扇金屬發(fā)動(dòng)機(jī)1：1模型

一架大飛機(jī)的啟航，綜合來(lái)講需要突破10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括飛機(jī)總體設(shè)計(jì)、氣動(dòng)特性預(yù)測(cè)方法、噪聲預(yù)測(cè)和減噪措施、載荷確定技術(shù)、高效結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)、長(zhǎng)壽命高可靠性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、防雷設(shè)計(jì)和抗高強(qiáng)度輻射設(shè)計(jì)、多輪起落架設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)以及適航審定的特殊要求的鑒定技術(shù)。

在這么多的技術(shù)難關(guān)中，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載設(shè)備、材料等關(guān)鍵核心技術(shù)，是目前我國(guó)發(fā)展大飛機(jī)項(xiàng)目的最大技術(shù)障礙。

重中之重，就是飛機(jī)的“心臟”——發(fā)動(dòng)機(jī)。機(jī)載設(shè)備則是“飛機(jī)”的大腦，而材料尤其是復(fù)合材料，也是飛機(jī)研制的重點(diǎn)。曾經(jīng)擔(dān)任國(guó)產(chǎn) ARJ21支線飛機(jī)副總設(shè)計(jì)師的周濟(jì)生指出，以前國(guó)際上的大型客機(jī)采用的材料都是以先進(jìn)鋁合金為主，但到波音787時(shí)，復(fù)合材料的使用出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，不僅數(shù)量激增，而且開始用于飛機(jī)的主要受力件，現(xiàn)在波音787的復(fù)合材料用量已占到結(jié)構(gòu)重量的50%。而我國(guó)目前僅掌握金屬飛機(jī)的研制能力，復(fù)合材料只能少量地用在飛機(jī)輔件上，在主結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用還需要進(jìn)一步預(yù)研。

之前有評(píng)論說(shuō)，中國(guó)既設(shè)計(jì)了核導(dǎo)彈，又將航天員送上了太空，但仍有一項(xiàng)重要技術(shù)沒(méi)有掌握。盡管進(jìn)行了幾十年的研發(fā)工作，中國(guó)迄今仍然未能建造出一臺(tái)可靠的、高性能的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)?？梢娨圃煲慌_(tái)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)在是難度高。

用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)配套的高可靠性、高精密度的頂級(jí)軸承已成為中國(guó)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)中難以翻越的“珠穆朗瑪峰”。

以航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承為例，主軸承是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一。在高速、高溫、受力復(fù)雜的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，主軸承質(zhì)量和性能直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)性能、壽命和可靠性。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵的指標(biāo)之一就是高可靠性。要想保證可靠性，前提之一就是要保證發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的軸承具備長(zhǎng)壽命——主軸承的壽命，軍機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)要求在 3000小時(shí)以上，民機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)要求更高，要達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)中軸承工作環(huán)境完全可以用“煉獄”來(lái)形容，它們不僅要以每分鐘上萬(wàn)轉(zhuǎn)的速度長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)，還要承受著各種形式的應(yīng)力擠壓、摩擦與超高溫。另外，對(duì)于一般的結(jié)構(gòu)部件來(lái)說(shuō)，即便出現(xiàn)輕度裂紋也可以保證安全使用——這在專業(yè)上稱為損傷容限，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承這樣關(guān)鍵傳動(dòng)部件不存在損傷容限一說(shuō)，其在使用過(guò)程中絕不允許出現(xiàn)裂紋等形式的損傷。而中國(guó)目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸承壽命有限，軸承已成為木桶原理中的 “短板”。

目前，我國(guó)正在全力研發(fā)航空發(fā)動(dòng)機(jī)所需的關(guān)鍵部件之一的軸承，這是一條沒(méi)有其他選擇的道路。民機(jī)所用航空發(fā)動(dòng)機(jī)雖可以從西方引進(jìn)，但西方不會(huì)把 航空發(fā)動(dòng)機(jī)中配置的高端軸承單賣給中國(guó)，以防止中國(guó)正在研制的航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝上引進(jìn)軸承而成為其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，至于軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，西方連整機(jī)都對(duì)中國(guó)禁運(yùn)，更不可能把其中配置的高端軸承單賣給中國(guó)。

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大飛機(jī)倒計(jì)時(shí)

2013年12月，國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)C919“鐵鳥”試驗(yàn)臺(tái)正式投用，標(biāo)志著C919大型客機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)證工作啟動(dòng)，C919大型客機(jī)項(xiàng)目進(jìn)入研制“深水區(qū)”。

2014年2月11日，中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司在新加坡航展上說(shuō)，C919大型客機(jī)目前已完成數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)，機(jī)體結(jié)構(gòu)已投產(chǎn)試制，相關(guān)機(jī)載系統(tǒng)試驗(yàn)已經(jīng)開始，預(yù)計(jì)這一機(jī)型的第一架試飛飛機(jī)今年將進(jìn)入總裝階段，系統(tǒng)綜合試驗(yàn)和適航驗(yàn)證等工作也將同期展開。并計(jì)劃在2015年實(shí)現(xiàn)首飛。

2014年04月14日，羅克韋爾柯林斯和中國(guó)電子科技集團(tuán)公司的下屬企業(yè)——中電科航空電子有限公司宣布，其合資企業(yè)中電科柯林斯航空電子有限公司正式成立，其業(yè)務(wù)是為C919和未來(lái)其他的中國(guó)飛機(jī)項(xiàng)目開發(fā)通信與導(dǎo)航解決方案。

2014年4月15日，C919大型客機(jī)翼身組合體靜強(qiáng)度研究水平著陸100%限制載荷試驗(yàn)在中航工業(yè)強(qiáng)度所閻良新區(qū)順利完成。與此同時(shí)，4月15日，聯(lián)合技術(shù)航空系統(tǒng)與中航機(jī)電系統(tǒng)有限公司在西安市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)宣布其合資公司廠房正式啟用，標(biāo)志著中國(guó)商飛C919客機(jī)開發(fā)并制造電源系統(tǒng)正式啟動(dòng)。

2014年4月23日，C919航電系統(tǒng)中的關(guān)鍵一環(huán)——顯控系統(tǒng)將在今年年底完成驗(yàn)證件測(cè)試。同時(shí)，C919機(jī)體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)數(shù)據(jù)已全部完成發(fā)放。

2014年2014年4月25日，中國(guó)商飛國(guó)際合作與供應(yīng)鏈管理部部長(zhǎng)陶志輝宣布，計(jì)劃明年10月份進(jìn)行C919大型客機(jī)的首飛，2017年年底獲得中國(guó)民航的適航證。

讓我們共同期待倒計(jì)時(shí)針指向零點(diǎn)的那一刻！

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載

第003期：那些坑爹的“銷廢”電子產(chǎn)品

摘 要：在今年的央視3·15晚會(huì)中，我們看到了許多的產(chǎn)品黑幕被曝光，讓眾多消費(fèi)者再一次目瞪口呆。其中很多產(chǎn)品，都是我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦械谋貍渲?。但與其說(shuō)是消費(fèi)電子產(chǎn)品，不如稱他們?yōu)榭拥摹颁N廢”電子產(chǎn)品…

第002期：會(huì)呼吸的痛，要和你說(shuō)再見！

摘要：2013年，“霧霾”已然成為了年度最熱的關(guān)鍵詞和民生話題。僅在1月份，就有4次霧霾籠罩了30個(gè)省區(qū)市，其中北京僅有5天能夠見到“光明”。與 此同時(shí)，中國(guó)已經(jīng)有7個(gè)城市位列世界污染最嚴(yán)重城市的Top10。那么，我們真的了解霧霾嗎？你知道靜電“捕”霾將如何幫助凈化城市空氣嗎？…

第001期：后鋰電時(shí)代，越來(lái)越玩“固”

摘要：“只用固體材料即可實(shí)現(xiàn)電池功能的認(rèn)識(shí)，終于被人們普遍接受了?！边@是三年前，日本東京工業(yè)大學(xué)物質(zhì)電子化學(xué)專業(yè)的菅野了次教授發(fā)出的感慨。 2013 年發(fā)布的一份報(bào)告稱：2020年，固態(tài)電池技術(shù)有望取得突破性進(jìn)展，在成本、能量密度和生產(chǎn)過(guò)程等方面將趕超鋰離子電池技術(shù)；到2030年，固態(tài)電池技術(shù) 將代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋰離子電池技術(shù)，成為電動(dòng)車電池領(lǐng)域的主流…