一飞冲天,跨越时代的“首飞”
2020-11-20白晓娜
本刊记者 / 白晓娜
2017年5月5日,C919民用大客机在上海浦东机场成功首飞,这不仅意味着C919将步入试飞的新阶段,向着取证交付的目标又迈进一大步,更向世界传递出中国航空制造业实力迅猛发展的强烈信号。
“自主研发设计”的艰难之路
历史并不容人忘记,是“自主研发设计”背后的那些汗水和艰辛,铺就了现今C919的“大飞机之路”。
仿制阶段:“英俊少年”运7出现
在中国民机制造领域,一提到仿制和测绘设计,立刻就能让人联想到被誉为“英俊少年”的运7。在当时的社会背景下,航空工业经过仿制生产,已经具备相当的规模,飞机设计队伍正在成长。歼击机已由仿制走向自行设计,但是大型飞机,特别是运输机尚属空白。
运7填补了这一空白。运7由中国按照苏联20世纪60年代生产的安-24B进行测绘设计,由于“文革”期间质量失控、匆忙装机,暴露出的问题很多,占整个试飞问题的70%-80%。
但是运7最终还是取得了成功。截至1988年底,陆续生产出厂的运7飞机有56架,飞行在55条国内航线,往返56个大城市之间,成为当时国内航线上的最大机群。
自行研制阶段:运10试飞成功但最终“下马”
运10是中国自行研制的第一架民用客机。
1969年,毛泽东到上海视察工作时,问起上海有没有搞飞机?当时上海就提出可以造飞机,并于1970年正式向中央提出了上海造飞机的要求。
这架飞机就是运10,它以美国波音707-320C型飞机为参考,主要按美国1970年版联邦航空条例FAR25部进行设计。
1980年9月26日,运10飞机在上海大场机场进行首次试飞成功。它的研制成功,使中国拥有了自己设计制造大型飞机的复杂技术,不仅填补了中国民族工业以前不能制造大型飞机的空白,而且使中国成为继美、苏联、英、法之后,第五个研制出100吨级飞机的国家。
然而遗憾的是,运10项目因定位和资金问题,最终“下马”。
国际合作阶段:“三步走”落空
运10“下马”后,中国制定了发展民机“三步走”的战略计划。
第一步是部分制造和装配MD-80/-90系列飞机,由美国麦道公司提供技术,提高生产制造能力;第二步是与国外合作,联合研制100座级飞机,提高设计技术水平;第三步是自己设计、制造180座级干线飞机。但到1998年秋,这些目标全部落空。
麦道公司被波音兼并,MD-80/-90系列飞机中美合作暂停;中德联合研制70座级的MPC-75飞机,因为资金、空客公司要发展A319飞机和其他种种原因而宣告失败;AE-100项目是中航总发展民用飞机三步走战略中重要的一步,但由于空客公司已决定开发A318飞机,准备放弃AE-100项目,并在新加坡航展期间发表了明确的讲话,中方决定停止AE-100项目,把对AE-100项目的100亿元人民币专项拨款用于其他方面,AE-100项目宣告结束。
改型研制阶段:“新舟”推向市场
运7-200A型飞机的研制,是运7飞机十分重要的改进改型项目,“新舟”60是运7-200A(座舱内装饰等进行了改进)推向市场的机型。
根据1988年2月方案审议会上提出的改进研制项目和航空工业部与民航总局达成的协议书《运7-200发展型飞机技术状态及基本数据》所规定的基本内容,确定了运7-200A飞机研制中付诸实施的主要项目,包括前机身重新设计、换装PW-124A发动机和14SF螺旋桨、前起落架优化设计、环控系统改进设计、重新设计电源及供配电系统,换装机载设备、气囊式除冰、燃油系统更改、采用尺寸较小的雷达天线、更改旅客登机门等。
运7-200A飞机于1993年12月26日首飞成功。首飞前完成上天前必做的地面试验12项,从1993年6月开铆到首飞,仅用了半年时间。运7-200A飞机0001架机首飞后,很快完成了调整试飞。1998年5月7日,适航当局正式批准颁发型号合格证。1998年5月18日,在北京人民大会堂浙江厅举行颁证仪式,同时举行新闻发布会,宣布运7-200A飞机可以投入航线营运。
运7-200A飞机研制历时11年取得成功。
自主研制新阶段:C919即将首飞
C919与ARJ21是中国大飞机自主研制阶段的代表作。
2000年11月6日,国防科工委在珠海航展期间发布《中国民用飞机发展报告》,对外宣布中国将按照国际适航标准,研制具有自主知识产权的新型涡扇支线飞机。
至2002年6月,国务院批准《国家计委关于审批中国航空工业第一集团公司新型涡扇支线飞机项目建议书请示》,新支线飞机项目正式立项。
ARJ21是中国首次严格按照国际通用的航空适航管理条例进行研制和生产,也是目前国内唯一申请运输类飞机适航标准型号合格证并获得美国联邦航空局受理的运输类飞机项目。
它完全由中国人自己完成总体设计、系统集成、总装和适航取证。ARJ21飞机同时也是中国第1架外销欧美发达国家的民用涡扇支线飞机。目前ARJ21飞机已交付首家用户成都航空运营。
大型客机代号为“COMAC919”(简称“C919”)。C919大型客机是中国拥有自主知识产权的150座级、单通道、高亚声速、双发、中短程商用干线客机。其基本型混合级布局为156座,全经济级布局为168座,高密度级布局为180座。
万众瞩目,开启民航新起点
从1970年我国自主研制的“运十”飞机立项,到C919成功首飞,中国人的“大飞机梦”穿越了47个春秋。它不仅标志着中国航空工业取得重大历史突破,也是中国创新驱动战略的重大时代成果。
C919的特殊意义在于,它是新时期中国真正面向市场的干线飞机,着眼于最主流的航空运输市场(150座级),完全按照国际主流适航标准和国际主流市场运营标准研制的干线飞机,每一步的进展都受到国内外市场的关注。目前,C919已经获得来自23家用户的570架订单。2016年11月,东航成为C919的首家启动用户。
87岁的“运十”飞机副总设计师程不时说:“C919是中国民机的新高度,它不只是一个机型的成功,更代表着一种能力,我们民族的能力!”
从机体结构件到机载系统设备,从机头试验到机尾复合材料应用……十年磨一剑的“大块头”C919不仅有38.9米的机身长度和35.8米的翼展,更有反推装置设计、主动控制技术等102项关键技术突破,彰显了我国航空工业的整体科技实力和“中国智慧”。
机头是C919安装“大脑”的关键部位,不仅是整架飞机的“颜值担当”,还承担着安全引航的重责。在鸟撞实验中,1.8公斤活鸡做成“鸟弹”,通过炮管以180米/秒的速度,分别撞击C919的风挡玻璃,驾驶舱顶部,驾驶舱左、右侧壁板等,均高标准通过了测试。
业内普遍认为,C919成功首飞,为我国航空产业升级鸣响了第一枪,对大飞机制造乃至高端制造业都会带来深远影响。伴随着相关产业政策陆续出台,不仅有助于国产大飞机产业集群的加速成型,相关股票也有望长期整体收益。如整机集成商、系统级的综合供应商以及原材料领域都将迎来广阔市场空间。
据中国航天科技集团公司一院702所的大飞机外翼下壁板安全性试验负责人梁超介绍,机翼是“抬”起机身的关键部段,外翼下壁板作为机翼的“翅根”,受力最大、也最复杂。如果外翼下壁板的安全性不过关,飞机将面临“折翼”的危险。
“试验要模拟机翼在起飞、降落、遇到风雨雷电等天气时所受到的各种各样的力。这些力被编写成不同的命令,排起来就像菜谱一样,被称为‘随机谱’。”梁超介绍,试验件要在真实的飞行中“吃得消”,就必须“按谱上菜”。702所在给大飞机外翼下壁板做试验时,采用了“随机谱变频控制技术”,“菜样”的误差比国内同行小一半。
雷达、无线电、电视台,甚至是乘客手中的手机,对于飞行中的飞机来说,都是“隐形杀手”。飞机上的电气和电子设备,对这些射频能量较为敏感,容易受到干扰,影响正常使用。因此,高强度辐射场(HIRF)防护是飞机安全飞行的重要措施,也成为飞机设计和机载设备装机的必要条件。
此次C919首飞的高强度辐射场(HIRF)试验任务由中国航天科技集团公司八院802所承担,这是国内首次自主开展的全机HIRF试验,也是航天技术助力民航发展、实现军民融合的一次突破。
C919从无到有,历经艰难,它的成功则正式向世界宣告,中国自主研制的第一架大型民用客机飞上蓝天了。