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江苏元素,助力“大飞机”C919破茧成蝶

来源:交汇点   作者:杭春燕   2017-05-04 22:20:00

  中国江苏网讯 我国自行研制的新一代大型喷气式干线客机C919即将首飞。自主研制大飞机,这个梦想中国航空人追逐了半个世纪,经过五代航空人的艰辛努力,才有了如今的破茧成蝶,而这其中也凝结江苏人的智慧与汗水,让我们看看其中的“江苏元素”。

  独家供应商在镇江

  江苏多地对接配套产业

  “我正在从北京到上海的高铁上,我要去见证国产大飞机的成功试飞,相信它一定会一飞冲天!”昨天下午,作为中国商飞C919供应商的航天海鹰(镇江)公司总经理高志强在接受记者电话采访时难掩喜悦。

  “2009年,当时国家提出要集全球智慧、全国之力来研制国产大飞机。军方背景的中国航天科工集团在中标后,建设了航天海鹰,目的主要就是为大飞机做配套。同时,也希望促进军民融合,推动新材料的产业化进程。”高志强说。

  经过几年的不懈努力,航天海鹰成功由中国商飞C919供应商B角晋升为独家供应商,承担了中国商飞公司C919大型客机后机身后段、副翼、后机身前段、垂尾复材等4个工作包,占到C919大型客机所有复合材料零部件份额的40%以上。

  航天海鹰落户镇江并非偶然。镇江市经信委主任卜晓放告诉记者,航空航天产业是镇江市重点发展的六大战略性新兴产业。近几年来,航空航天产业在镇江“从无到有”,持续快速发展,已经成为在全省乃至全国具有较高知名度和影响力的优势特色产业。“全市共有30多家企业参与了国产大飞机C919首架机、运20、蛟龙600、ARJ21、AC313等国家重大工程的研制配套,其中有11家跻身中国商飞C919协作配套供应商行列。”

  “除了镇江,南京、无锡、常州等地也主动对接大飞机和支线飞机项目,航空装备制造业集聚发展态势日益明显。”据省经信委装备工业处处长申高青介绍,航空装备制造业也是我省重点发展的战略性新兴产业之一。近年来,我省大力培育发展航空装备制造业,进一步完善配套产业体系,积极推进与央企的战略合作,大力培育航空装备产业集聚区。

  申高青如数家珍地为记者举例,“除了航天海鹰(镇江),菲舍尔航空(镇江)有限公司承担了C919大飞机客舱内饰系统集成项目;江苏恒神纤维材料有限公司成为中国商飞国内唯一的一家碳纤维复合材料供应商;中国电科第14研究所DLD—100C型二次雷达取得中国民用航空局颁发的《民用航空空中交通通信导航监视设备使用许可证》,该型雷达打破了国外垄断,填补了国内空白……太多一长串的名单,无法全部点到它们的名字。”

  C919总师为南航校友

  为大飞机输送千余名毕业生

  中国大飞机项目凝结着一代航空人的梦想,而南航立足于“航空报国”的使命,为国家输送了大批优秀的航空人才。据统计,南航有1100余名校友在中国商飞公司任职,占公司总人数的十分之一,C919总设计师吴光辉是其中的杰出代表。

  吴光辉是南航1978级飞机设计专业校友,2008年5月,中国商飞挂牌成立,吴光辉担任中国商飞副总经理和C919大型客机总设计师。

  C919总设计师吴光辉(左一)在南航静力试验现场。

  “我们设计C919,要做整个气动力设计,从机翼、机身到整机,从计算到分布试验。我们要体现技术的先进,如果没有其他机型先进,就没有优势和市场。我们在完全没有前人经验可参考的情况下进行这项工程,如何组织运作推进整个项目成为最大的决策。”吴光辉带领他的设计团队,组织来自南航、北航、西工大等高校的研究人员组成大型客机联合工程队,开展大型客机联合论证工作。吴光辉带领大家实行“711”和“724”的工作模式。“711”,是指一个星期工作7天,每天工作11小时;而“724”是指在关键工作上7天24小时运转,工作人员进行倒班。而他自己,更是不记得有多少个节假日奔波在去往各个科研院所的路上。吴光辉满怀感激,“是南航给了我新机遇和新起点,我还支持儿子报考南航,到我的母校深造。”

  南航完成C919首个静力实验

  承担起落架多项研究

  南京航空航天大学是C919研发单位之一,从ARJ21(我国首款喷气支线客机)到C919,南航共承担140余项国产大飞机项目,经费过亿元。

  C919总设计师吴光辉与南航静力试验师生合影。

  南航研制的“超细航空级玻璃棉”材料有望被采用到C919机舱设计中,“超细航空级玻璃棉”的纤维直径只有2—4微米,贴覆于机舱内,用于机舱内的隔音、隔热保温,南航材料科学与技术学院陈照峰教授课题组历经4年攻关、突破10余项关键技术成功研发,棉性能已全面达到波音、空客大型客机用棉指标,使得C919机舱的隔热隔音性能比肩国际最高水准,性能比目前最先进的美国波音公司标准还要高出近10%。

  关于安全性,民机研制领域有一句话:研制什么飞机听市场的,如何研制却要听适航的。“飞机的驾驶舱内有很多操作设备、仪器仪表、报警设备,怎么将这些设备布局得更合理,确保飞机工作更安全,这就是飞机适航需要做的工作。”南京航空航天大学孙有朝教授介绍,他们承担的C919安全性适航相关的项目,贯穿大飞机设计、制造、运营、维修的全寿命周期,单单飞机驾驶舱,他们就构建了飞机驾驶舱人机工效仿真验证平台,“反反复复地修改,还要请飞行员来评估,提建议。适航,说到底就是为了确保公众安全,将来乘客可以放心乘坐C919,因为我们是它的‘安全卫士’。”

  南航教授“解密”

  如何托运各段庞大机身到一起

  C919的机身各段庞大,如何托运这些大家伙“走”到一起?南京航空航天大学机电学院黄翔教授在实验室为记者演示了一款“智能重载全面移动平台”。从外形看,这款平台是一辆运输车。地面上,有一圈蓝色胶带贴就的长方形。运输车无需拐弯,就可以在转角处沿着蓝色轨迹行驶。“机身长达几十米,如果在车间里运输这些大家伙很不方面,这个平台不需要拐弯半径,还能运输大部件。”

  而C919各机身段与段之间,还采用了激光测距仪测距,“理论上空隙距离的精度可以达到0.03-0.05毫米。”黄翔说,民用飞机的飞行寿命一般在9万小时左右,机身之间的装配精密程度,将影响飞机的使用寿命。

  这架承载了中国人航空梦想的“中国制造”大飞机,背后凝结着南航人多年的潜心努力。南航聂宏教授团队在南航机械结构力学及控制国家重点实验室成功完成的C919首个静力试验,为C919的研制成功打响了第一炮。张召明教授所在的风洞实验室承接了C919型号研制的相关风洞试验,朱春玲教授领衔研究团队,为C919进行防冰系统的测算。杨善水教授负责的“C919大型客机供电系统架构论证和仿真”项目,为大型客机供电系统的设计提供支撑。张方教授曾参与到ARJ21的振动噪声、飞行测量和减震减噪等项目研究 。

  燃油、液压、空气管理系统南京造

  中国航空工业集团公司南京机电液压工程研究中心工作人员在液压系统现场查看。新华报业全媒体记者 赵伟莉 摄

  对于一架飞机来说,燃油系统是血脉,液压系统是肌肉,空气管理系统则决定着乘客的舒适度。在九妹的身上,这些重要系统均来自南京,其中燃油系统53项产品、液压系统9项、空气管理系统21项。记者4日走入中国航空工业集团公司南京机电液压工程研究中心,探求大飞机背后的秘密。

  “研发过程真的很艰辛。”该中心副总经理刘高群说,以前做军机多,从来没接触过民机,这次应用的很多技术都是国内首次,粗略估算至少有上百个数量级的首次。

  图为液压系统。

  大飞机液压系统专业总师杨上保告诉记者,大飞机上液压油箱有三个,按照分解下来的重量,每个油箱壁薄2.5毫米、直径300毫米,这就意味着每平方厘米要承受210公斤的压力。在民机液压燃油用的是阻燃磷酸酯,俗称“蓝油”,而此前他们做军机用的是俗称“红油”的15号液压油,这就要求所有的设备需要重新设计建造。

  图为燃油系统。新华报业全媒体记者 赵伟莉 摄

  在燃油系统中,考虑到比密度、比强度高,采用了一种新型的复合材料PEEK。“材料并不新鲜,但是用在民用飞机燃油系统上还是首次。”他说,而且还首次按照国际标准的实验要求,完成结冰试验、闪电直接试验、燃油污染试验等,每一项都是一个难关。

  仅就飞机首飞1-2小时而言,地面工作量的强度也非常大。刘高群告诉记者,2016年将83项产品交付后,进入全面的鉴定试验阶段,总共有600余项试验需要在首飞前完成,其中还有9项要接受中国民航管理总局(CAAC)的现场检查目击。

  “民机和军机,看似都是飞机,其实差别非常大。这次按国际标准DO-160的要求进行试验,对技术团队是个很大的挑战。”他举例,民机项目对试验大纲内容要求极其细致,提交的个别产品的试验大纲反馈意见就多达上百条,当最终获得CAAC的批准时,个别产品的试验大纲已经修改多达15版。

  时间紧、任务重,加班加点是家常便饭。杨上保总师告诉记者,液压产品的首飞安全性试验需要在3个月内,完成之前需要8个月的实验工作。有一个产品为“防火切断阀”,关于该产品的首飞安全试验报告就多达1200页,前后做了四五十天。“团队人歇设备不歇,设备故障不过夜,专家团队随叫随到。”他说。

  刘高群告诉记者,每一份报告的背后,都是技术团队无数次的试验。在空气管理系统中,有个“调温通风活门”,该装置只有成人的两个拳头大小,在设计阶段,仅强度分析报告就做了40多份,每份有100页A4纸大小,时间超过6个月。

  新华报业全媒体记者 杭春燕 杨频萍 赵伟莉 沈峥嵘

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责任编辑:戴凌