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中国商飞揭秘大飞机精神:第二架C919客机正组装

时间:2016-04-15 19:46:30        来源:新浪网军事

2000年2月,国务院决定发展具有自主知识产权的ARJ21新支线飞机项目。2002年成立项目公司--中航商用飞机有限公司,确定了19家一流的国外发动机和机载系统供应商作为合作伙伴,与先锋用户签订购机协议。2007年12月21日,ARJ21实现总装下线。

2008年5月,在大型飞机项目列入国家中长期科技规划16个重大专项之一的背景下,中国商用飞机有限责任公司在上海揭牌成立,承担ARJ21任务的中航商飞整体并入。经过半年的论证,C919项目也正式启动。

"我们是一群爷爷辈带着一群孙子辈,干国产的大飞机。"2007年,刘乾酉从中航商飞副总经理的岗位上退休,很快又被返聘为ARJ21督察组成员。他对媒体感慨,大飞机项目重启时,运-10当年的很多技术骨干已经几十年没有在一线从事研制工作,"知识结构老化,一切都得从头开始。"

刘乾酉说,虽然中国已经成为全球重要的大飞机制造基地之一,但中国自主设计大飞机的重要意义怎么说也不为过,因为只有拥有自主知识产权才能主导经营权。

他以亲身经历举例称,当年麦道公司和上飞合作生产麦道-90,但最后麦道公司被波音公司收购,终止生产计划。"中国制造厂承担了70%的工作量,但是产权是人家的,说终止合同就终止合同,眼睁睁看着几千工人下岗,结果很悲惨"。

他认为,成为飞机主制造商就像树立了一面大旗,只有这样才能在全世界"招兵买马"。不能用旧观念所认为的一切都是国产才是"国产大飞机",而应该看在生产制造中的主导权在谁手里。

最佳经济安全性能

然而,时至今日,民间和网络舆论仍有不少针对中国大飞机"自主知识产权"含金量的质疑,认为中国大飞机是"攒"出来的组装货,"只有壳子"。

其实,商飞公司采用的正是国际通行的"主制造商-供应商"模式。

郭博智解释称,"在全球民用航空领域,主制造商是没有国产化概念的。"他举例道,比如波音公司的飞机部件很多就在中国国内生产,空客、庞巴迪、安博威等公司对部件的态度都是谁做得好用谁的。

继ARJ21与19家国际供应商合作后,C919项目也面向全球公开招标,选定了17家国际供应商,并且更进一步,促成了这些供应商与中航工业等成立了16家合资企业。

"民用飞机提国产化,对国际销售反而有负面影响。但我们有责任拉动国内机载设备供应商成长。"郭博智说,商飞公司已经并将持续做类似工作,"以后不排除哪架飞机出来,直接让国产供应商跟我们在一个飞机上试验,只要通过适航程序,以后就选你的设备。"

中国商飞揭秘大飞机精神:第二架C919客机正组装

郭博智说,由于以前民机没有需求,企业缺乏研究,小到舱门的密封件和机上的铆钉,目前都还达不到采购标准,只能从国外采购。大飞机"国产化"的目的正是推动国内产业发展和工业水平的进步。

"举全国之力,聚全球之智",是中国大飞机发展的口号。郭博智打了个比喻,"要充分选择全世界的好产品,就像把散落在全球的一颗颗珍珠挑拣回来串成一串项链,如果珍珠有一颗不好,那么整串珍珠项链就不好。"

事实上,要把"珍珠项链"串起来并不是容易的事。多位商飞公司员工告诉媒体,设计、总装和系统集成才是核心能力。

"大飞机的设计生产不是简单地把别人的东西买来装上,而是要基于需求层层分解,在顶层架构上重新设计,才能得到最终的成果。"郭博智说,"许多外形上看不见的改变才是最难的。"

其中,最核心之一的设计是机翼的超临界翼型设计,"从翼根到翼梢,每个横截面都不一样。"郭博智介绍,商飞公司找来全国各大院校、研究所,上百家机构做翼型研究,几十家做机翼分析,尽可能将飞行阻力降到最低,减少发动机油耗。

一体化发动机吊挂设计也是C919的骄傲所在。它不仅是完全的自主知识产权,更是国外客机都未曾使用的技术。

吊挂和发动机短舱一体,意味着发动机所需的控制部件,包括其他附属设备都要完全放进短小的一体化结构中,需要对内部空间缜密的计算和利用,防止出现故障和过热等情况。

相比国外型号,这一设计能使飞行阻力减少好几个百分点,配合新型机翼,再加上CFM国际的LEAP-1C发动机本就比市面上现有型号油耗低15%,整机相比国外现役民航客机的经济性明显高出一筹,这也是C919最大的技术竞争力。

此外,C919一体化发动机吊挂采用的应急断离技术,能在紧急迫降时降低人员伤亡概率,也是国外民航机都很少应用的技术。它要求发动机吊舱和机翼之间用断离销连接,保证吊舱在接地时瞬间脱落,不会撕裂机翼特别是机翼内油箱而产生更危险的后果。

据上飞院结构设计研究部短舱吊挂室主任丛昊介绍,由于没有成熟经验,整个流程完全要靠自己去摸索。为此上飞院成立了攻关组、依靠大量设计计算和上千次的试验模拟,终于确定了这个既要能够在飞行时保证足够强度不脱落,又要能够在接地时瞬间断开的断离销的材料选择和工艺设计。

"为了同时满足安全性的下限和上限,对断离销的材料特性要求非常稳定,热处理要求很高。"丛昊表示,未来还有计划将这项技术推广应用到起落架和襟翼副翼上,使得即使它们在迫降时的位置会破坏飞行安全,也能够在接地时脱落以降低附带损害。

为了快速整合这些来自国内多个航空主机厂生产的机体零部件,商飞人可谓不辞辛苦。

一般来说一架新研发飞机的总装往往需要耗时2-3年。而C919不到一年总装下线工作就完成了,困难可想而知。

丛昊说,为了抢时间抢进度,"总装线基本保障全员,现场人停工作不停,保持24小时工作。"

在总装现场,中国工程师和一线工人们的智慧,多次让外国供应商折服。一些国外工程师两天两夜不知道应该如何安装的部件,在商飞聘请的老师傅的"土办法"下,一晚上就搞定了。

中国商飞揭秘大飞机精神:第二架C919客机正组装

最长试验试飞时间

300项验证试验、285个表明符合性试飞科目、32本试飞大纲以及厚度高达30米的3418份符合性验证报告……

经过长达11年又3个月的适航审查、超过6年的试验试飞,2014年12月30日,商飞公司终于取得了中国民航颁发的ARJ21-700飞机型号合格证(TC)。

这对于即将进入适航验证程序的C919,无疑也是趟出了一条路。在规章验证下,C919的安全性能够保证同样出色。

"适航证就是安全证明。虽然ARJ21现在还没有获得美国FAA认证,但它通过的中国民航CCAR25部认证就是FAA的中文版,认证过程中FAA也一直在进行"影子审查"(即审查中国民航局方是否具备适航审查能力),所以ARJ21的安全性是完全符合国际标准的。"郭博智说。

根据此前媒体的披露,由于ARJ21是民航严格按照CCAR25部审查的项目,因此为确保审查的严格性和验证的充分性,局方试飞科目数量达到申请人表明符合性试飞数量的80%,大大超过了国际上30%的比例。

一架民航客机在投入运营前,要经过极为严格甚至严苛的测试,以便确保在投入使用的近8万小时的寿命里出现事故的概率降到一百亿分之一。

试飞团队的任务便是在任何日常飞行几乎不可能出现的严苛条件中,例如高温、高寒、大规模结冰、失速等条件中试验出飞机安全性的边界。

郭博智举例称,"一个飞行员飞ARJ21,要飞整整两辈子才有概率遇到一次失速,这就是很安全的体现。"

"光失速试飞我们就进行了8200多次",中国商飞上飞院总体气动部操稳特性室主任徐南波对媒体说,由于是第一次造大型民航客机,ARJ21的试飞比国际通行的惯例要严格许多。

ARJ21飞机副主任设计师李栋成说"为了测试飞机的失速特性,基本上试飞员白天试飞、晚上看数据,因为看数据是为了排除隐患,当天就必须处理完毕,因此整个团队基本上要工作到凌晨两三点,同时人休息飞机不休息"。

"记得2011年11月11日光棍节,当天试飞员在一次飞行中做了111个失速动作,也算对那天的纪念吧。"李栋成笑着说道。

从2008年11月28日首飞到2014年12月取证,四架ARJ21试验机一共进行了累计5258个小时的试飞,一举超过波音787客机,成为历史上试飞时间最长的飞机。

在郭博智看来,这其中很大程度上是因为这是第一次做,中国国内还没有相应合适的场所,同时很多相应的配套措施也不完整,但为了完整模拟每个要求的科目,在很多情况下,试飞团队还需要追逐气象环境。

为了找到最真实的结冰环境,整个团队在新疆乌鲁木齐呆了四年,每年呆1个月。最后相应的气象条件依然不合格,团队只好前往加拿大五大湖,最终完成实验。

这样的例子还有很多。为了测试飞机在大侧风环境下的起降性能,整个团队遍访中国的各大机场,终于在新疆一个废弃的军用机场找到适宜的环境。为了测试在高寒环境下的起降性能,必须要到内蒙古海拉尔零下45度的气候中冻上一整晚。"为了完成实验,很多工作人员当天要守候到凌晨两点到三点,有女士眼睫毛上都结了冰。"郭博智说。