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小谷围科学讲坛总第116期——专家首揭中国大飞机研究秘辛

时间:2019-05-28 10:44:18  来源:科普惠农资金自查整改报告网  作者:李翔
        国家主席习近平视察中国商飞,还进入了C919飞机的模拟驾驶舱亲自体验,这让延宕多年的中国大飞机之梦终于出现一线曙光。然而,发轫于44年前的运10,比C 919更大,却在30年前无疾而终。我国的民用飞机研发经历了怎样的历程?参与了当年运10开发的广东昌盛飞机设计有限公司总设计师周济生,上周六做客南方都市报和广东科学中心合办的小谷围科学讲坛,分享了这段历程。   周济生在小谷围科学讲坛上与观众交流(南都记者高贵彬 摄) 历史:运10夭折耽误国产飞机15年 最终夭折的运10项目,发端于44年前。全程参与了这个项目的周济生回忆,1970年7月,毛泽东视察上海,当上海负责人汇报到上海正在搞火箭等上天项目时,毛泽东说,上海工业基础好,可以搞飞机。一个月后,国家下达研制运10的任务书,因此也称运10项目为“708工程”。 1976年,运10第一架静力试验机完成总装;1980年9月26日,运10在上海首飞成功,此后还转场飞行过北京、哈尔滨、乌鲁木齐、郑州、合肥、广州、昆明、成都等国内主要城市,并七次飞抵拉萨。 但这个耗资5.38亿元的项目,由于没有资金持续投入,最终于1985年下马。它是第一架国产涡扇发动机旅客机,110吨的最大起飞重量、8300公里的航程、每小时974公里的最大速度、12000米的实用升限等纪录,至今仍没有被打破。 运10下马后,中国民航飞机走上了“以市场换技术”的路,希望通过与欧美主流飞机厂商的合作建立中国飞机工业,当时的主流观点是“造不如买、买不如租”。但这条路并不如预想中那样顺利。中欧、中美的多个合作项目无疾而终。直到新世纪以后,中国才重新上马了自主的国产飞机项目。 周济生认为,运10的下马,让中国的飞机工业走了15年的弯路。最大的损失,并不是失去了运10这一个产品,而是失去了技术能力赖以发展的开发平台,也失去了以“两弹一星”精神主导民机工业发展的道路。 再出发:材料技术落后是一大瓶颈 虽然飞机的失事几率只有三百万分之一,但由于空难生还率很低,而且总是引发全球关注,例如近期失联的马航370,就严重打击了民众对航空业的信心,正因为如此,飞机设计师们在工作中总有许多细节需要考虑。 毕生从事飞机设计的周济生举了一个例子,风洞试验,是飞机设计过程中不可或缺的一步。由于风洞尺寸的限制,飞机是不能进行全尺寸模型的风洞试验的,尤其是大型飞机。但是,使用缩小的模型进行试验,但空气中的分子的尺寸并未变化,因此,在空气动力学上就会出现一些差异,再加上地面和高空的空气密度差异,就让风洞试验结果与现实情况差得更远。不过,经验丰富的风洞实验室有长期积累的风洞试验模型机和它们的真实版本之间的数据对比,依据这些对比,设计师可以对试验数据进行修正,从而得到接近真实的数据,为真机设计做出参考。 周济生说,对于我国的航空工业来说,材料技术的落后是一大瓶颈。例如,喷气式飞机使用的涡轮,需要在极高的压力和温度下工作,使用时间一长,容易变形,使得飞机出现事故。要制造这样的涡轮,就需要特殊的合金。目前国际先进水平的民航飞机涡轮,大约可以使用15000小时再进行更换,而国产涡轮由于材料技术的限制,寿命比国际同行差了不止一个数量级。碳纤维等复合材料的制造工艺,我国和国际水平也有较大差距。 方向:“减肥”“减排”是主流 周济生认为,民用大型客机的发展趋势取决于整个航空业的动向。目前,受油价高企、碳排放征税等因素的影响,实现盈利对于大部分航空公司都是一个挑战,而航空公司倒闭也是屡见不鲜。因此,设计师们要想方设法,让飞机变得更安全、更舒适、更经济、更环保。 实现设计目的最重要的手段有两点,第一是采用新型的发动机,从而降低油耗、噪声和排放,第二点就是给飞机“减肥”,在设计中大规模使用碳纤维等先进复合材料,降低重量。周济生举了波音787的例子:在这款飞机上复合材料的重量占到50%,而钛合金只有15%、铝合金只有20%。 除了以上两点,对飞机进行空气动力学上的优化,以及改善飞机的系统也是有效的改良方法。前者可以通过平滑机翼设计技术、和融合式翼梢小翼等技巧实现,后者则主要体现在对飞机系统的全面数字化和电子化。 建言:打破垄断引入“鲶鱼 虽然我国的大飞机发展已经重现生机,但周济生仍然注意到一些可能阻碍中国大飞机发展的因素?!岸杂诓斡胧谐【赫姆苫圃焐汤此?,飞机的研发成本是要平摊到售出的每一架飞机的?!敝芗蒙?。他认为,中国商飞目前是全国资的,而且具有先天的垄断地位,这种地位将使得它像中国诸多垄断国企一样,在成本控制上出现问题,失去市场竞争的活力。 周济生认为,这种垄断格局既妨碍公平竞争,同时也制约企业自身发展,亟待改革。他建议将十八届三中全会的经济领域改革思路覆盖到民用飞机工业,打破国有企业垄断和国家大包大揽的格局,适当引进民资,加入鲶鱼效应,增强企业内部活力和自律机制。同时对企业进行去行政化,加强监管。 涨知识 什么叫大飞机?国内外定义不同 虽然公众对“大飞机”一词已经耳熟能详,但大部分人并不清楚什么样的飞机才算大飞机。周济生介绍,按照航空市场的分类,100座以下的飞机被称为支线飞机;100座至200座的飞机,机舱内只有一个走道,例如波音737系列和空客320系列,被称为窄体飞机或单通道飞机;比窄体飞机大的是宽体飞机,比如波音767系列和空客340系列等,由于机舱内有两个走道,被称为双通道飞机。更大的飞机例如空客380,是双层多通道的巨无霸,一次能运载超过400名旅客,就被称为大型飞机。 在中国,支线飞机和国际标准是一致的,但大飞机的定义有别。按照中国的定义,大飞机一般是指起飞总重超过100吨的运输类飞机,包括军用大型运输机和民用大型运输机,也包括一次航程达到3000公里的军用或达到100座以上的民用客机。 即将问世的C919,按照我国的定义,属于大飞机,而按照业界的标准,属于和波音737、空客320一个级别的窄体客机。 C 919时间表 ●2003年11月,第一个大飞机专家论证组成立并启动工作。 ●2006年2月,“大型飞机”被列入《国家中长期科技发展规划纲要(2006-2020)》16个重大专项。 ●2006年7月,第二个大飞机专家论证组成立并启动补充论证工作。 ●2007年3月18日,国务院批准大型飞机研制重大科技专项正式立项,同意组建大型客机股份公司,尽快开展工作。 ●2008年5月11日,中国商用飞机有限责任公司在上海挂牌成立。 ●2008年11月,C919项目启动。 ●2009年6月19日,中航工业成飞/成飞民机完成C919工程样机制造工艺总方案的论证和发布工作。 ●2009年12月8日,C919工程样机正式下线。 ●计划于2015年底首飞。 采写:南都记者 刘竹溪 统筹:南都记者 陈实 严慧芳

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