C919，挺过这么多“酷刑”，终于等到华丽首飞！

北京科技报 2017-05-05

　　5月5日,我国具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919在浦东机场首飞成功。

　　记者采访了解到,C919总装下线之后,项目在系统集成试验、静力试验、机上试验、试飞准备等几条主线稳步推进。为准备首飞,C919已完成118个试验项目,经历了包括低滑、中滑、高滑在内的21次滑行试验,并于2017年3月通过专家技术评审,4月通过放飞评审。

　　▎C919有多大?

　　C919客机(COMAC C919),是中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机,于2008年开始研制。基本型混合级布局155座,全经济舱布局169座、高密度布局175座,标准航程4075公里,最大航程5555公里。

　　C是China的首字母,也是商飞英文缩写COMAC的首字母,第一个“9”的寓意是天长地久,“19”代表的是中国首型中型客机最大载客量为190座。

　　C919和波音737、空客A320差不多,属于“大客”中的入门级机型。

　　▎C919是我国第一架大飞机?第一架大型客机?

　　这两个说法都不对。

　　比C919大的飞机我国有好几款。C919最大起飞重量约为72.5吨,军用的轰6K轰炸机这一指标超过90吨,被称为胖妞的运20则达到220吨。

　　至于我国自行研制的第一款大型客机,那得说是代号“708工程”的运十,1980年首飞,可惜后来型号下马。

　　那么C919究竟是什么第一呢?它是我国第一款严格按照先进适航标准研制并以市场成功为目标的大型客机。翻译一下,就是飞起来还不算成功,它得让乘客放心,让航空公司赚钱才行!

　　▎C919是哪里制造的?

　　中国造、世界造,都对!

　　C919采用国际通行的主制造商+供应商模式,主制造商就是中国商飞公司,负责设计研发、总装制造。飞机结构中,中机身中央翼是商飞制造的,机头来自成飞,前机身、中后机身来自洪都,机翼来自西飞,垂尾来自沈飞……国内22个省市、36所高校、200多家机构参与研制,16家国际一流供应商为其服务。

　　▎听说C919的发动机是进口的?

　　没错!不过,波音、空客也不生产发动机啊。

　　全球民机行业,发动机供应商就那么屈指可数的几家。C919选用的是CFM公司的LEAP-1C型发动机。相比于眼下主流的CFM56系列,LEAP-1系列的油耗降低16%,氮氧化物排放降低40%,且更为安静。该系列A型和B型分别装在了A320和波音737的最新改进型号上。

　　▎C919是自主知识产权吗?

　　放心吧,自主创新妥妥的!

　　C919中型客机是建设创新型国家的标志性工程,具有完全自主知识产权。从2007年2月国务院批复大型飞机研制重大科技专项正式立项,到2015年11月2日C919总装下线,再到2017年5月5日首飞,科研人员针对先进的气动布局、结构材料和机载系统,共规划了102项关键技术攻关,包括飞机发动机一体化设计、电传飞控系统控制律设计、主动控制技术等。

　　▲首飞机组(从左到右:工程师马菲、副驾驶吴鑫、机长蔡俊、观察员钱进、工程师张大伟)

　　▎首飞都有啥“讲究”?

　　首飞构型尽可能简单,一般采用干净或基本构型。无论何种构型,它一定是地面模拟器和其他地面试验最充分的一种构型,切不可临时更换成准备不充分的构型及其对应的控制律。

　　首飞时发动机不开加力,把飞机高风险和发动机高风险尽可能剥离;如果在首飞中要检查发动机性能,一般放在其他检查项目之后,并适当提高试飞高度。

　　首飞空域要选择,通常是空中交通不拥挤,地面人烟稀少,空地通信无障碍,地面和空中电磁环境干净,离试飞场地跑道不远的空域进行;如有必要,要考虑备降机场。一旦确定备降机场,该机场的条件要有定义,并加以落实。

　　首飞试飞科目执行高度要合适,既不能太高,也不能太低。太高,飞机性能较差,一旦情况紧急返回场地费时;太低,一旦有问题,故障辨识和处理来不及。尤其是发动机故障,需要无动力进场着陆时,必须有一定的高度余量来调整飞机下滑航线。一般对高机动飞机而言,首飞高度应在场高3～5km之间为宜。对于新发动机首飞,特别是单发飞机,试飞高度选择更应该宁高勿低。除了起飞和进场着陆之外,尽可能不在低高度执行试飞科目。从技术上说,现代飞机也没有必要在首飞中进行低高度通场,不需要让地面人员靠目视去判断飞机状态。

　　▎首飞为啥不收起落架?

　　在首飞时,不收起落架是正常的,因为首飞更突出的是仪式感,并不需要体现性能,只是为了让大家知道飞机能安全起降。整个过程安全是第一位的。所以,像首飞这样短时间的飞行流程,起落架不收没问题。而且,不收起落架还能防止出现收了放不下的情况,另外还可以测试起落架放下构型时的飞行性能。

　　▎在天上飞时有啥保障措施?

　　在首飞时,通常会安排伴飞飞机跟飞观测,它的任务是在空中对首飞飞机进行实时观测、记录飞行数据、拍摄照片和视频,全力保证飞机在首飞过程中的安全。一旦出现任何问题,伴飞飞机的机组人员将立即向首飞飞机的机组人员发出警告,向地面管控人员报告,并引导首飞飞机安全降落。此外,伴飞飞机还将监测首飞的空中环境,确保不会有其他飞机闯入首飞的飞行线路,并杜绝任何窃密的隐患。

(综合自网易新闻、中国商飞部分资料)

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　　C919“挺过”的那些“酷刑”

　　一架大型客机在首飞之前,是必须要进行一系列严格测试的,C919当然也不例外。这架大飞机受过的“考验”实在是不少,其中有一些甚至可以算是“酷刑”,而在这些“酷刑”中,又以静力试验最为“难熬”。

　　通俗地说,静力试验就是让飞机在地面状态下,模拟在空中飞行时的受力情况,来验证在空中到底能承受多大的力量。由于时间长、项目多,因此静力试验又被成为飞机试验中的“马拉松”。“全机静力试验就是检验飞机的抗压能力和承受极限,是对全机和每个关键部件及其连接结构分别进行考核。按照适航要求,这些考核既包括飞机结构上的机身、机翼、水平尾翼、吊挂等部段,也包括起落架舱门、机身舱门、各活动翼面等。”中国商飞上海飞机设计研究院强度部部长李强说。

　　首飞前,C919大型客机必须完成增压舱增压、前起连接、主起连接、全机情况、垂尾和方向舵等13项共48个工况的静力试验。

　　▎把飞机变成“高压锅”

　　很多人可能不知道,在飞机客舱内设计有增压设备,用来在空气稀薄的高空给客舱增加气压,保持乘客在最舒适的大气压下拥有良好的飞行体验。此时,飞机要承受内外压差带来的巨大载荷。飞机的结构设计是否能承受这份载荷的考验?这是C919大型客机进行的第一项静力试验——增压舱增压试验。

　　“为了保持乘客的舒适度,飞机在高空飞行会使用增压设备给客舱增压,使得座舱内部大概相当于海拔2400米左右的大气环境。”中国商飞上海飞机设计研究院强度部副部长朱林刚说。

　　飞机进行限制载荷试验必须考虑飞机在工作中遇到的最严苛场景。在增压舱增压试验中,需要模拟0.8个大气压的压差。“在上海的试验环境大概是1个大气压左右,因此,我们要往机舱‘灌’1.8个大气压的空气,来模拟这个压差。别小看这0.8个大气压的压差,它相当于在登机门大小的机身上施加16吨的载荷。”静力试验团队强度部现场负责人赵峻峰说。

　　“试验中的飞机就像一个巨大的高压锅,国外出现过进行增压舱极限载荷试验时舱门爆出的情况。如果有什么零件被压力顶飞出来,那是非常危险的。” 赵峻峰说,“在试验时,我们给飞机做了一个防护网,为了更好地观测飞机受载荷情况,把机身一些部位空了出来。等到做极限载荷试验时,试验压力还要在此基础上再乘1.5倍来进行。届时会用个‘大罩子’把飞机罩起来,试验人员也要离开现场,通过预先安装的传感器和摄像设备测量和观察试验。”

　　▎机翼翼尖硬被撅起2米

　　2016年11月8日,C919大型客机迎来“出生”以来第一次也是最严酷的一次“展翅”——全机2.5g静力试验。这是难度最高、风险最大的试验项目之一,要验证的是飞机在2.5倍重力情况下的承载情况。

　　“加载5%,以5%为一级,逐级加至20%,检查设备”……

　　“加载至50%。保载3秒”……

　　“加载至85%。保载3秒”……

　　在中国商飞公司民用飞机试飞中心的机库里,伴随着监测设备上红色数据的不断变化,一条曲线同时在两侧大屏幕上跃动,准确展示出C919大型客机首架静力试验机内部的反应——飞机如同做心电图一样,浑身布满白色胶布带,胶带内则是紧贴机体表面能敏感测出应力、应变的电阻应变片。这测量的不是C919心脏的跳动,而是机体“骨骼”在外部不断加载情况下的应变和变形。伴随着持续加载,飞机开始显现明显的外部变化:机翼开始向上一点点翘起……最后,当载荷达到试验大纲要求的100%时,翼尖向上翘起达到近2米。

　　最终,C919大型客机顺利通过了这项“酷刑”一般的全机2.5g静力试验,试验结果也与试验前的强度分析高度吻合,表明其强健的“骨骼”与机体足以支撑飞上蓝天,为首飞打下了又一个坚实基础。