大型飛機的研制是國家綜合實力和航空業(yè)實力的體現(xiàn)。中國在飛機總體設(shè)計、計算流體動力學(xué)(CFD)應(yīng)用、航空發(fā)動機、新材料應(yīng)用、飛機制造和裝配等方面取得了長足的進步，本文主要介紹了大飛機研制過程中相關(guān)技術(shù)的突破。

大飛機的定義

大型飛機在國際航空業(yè)上定義為最大起飛重量超過100噸的運輸機。在國際上，習(xí)慣上將300左右座位的客機稱為“大型客機”，這主要取決于各國航空業(yè)的技術(shù)水平。中國目前的大型飛機主要包括大型運輸機運20，水陸兩棲飛機AG600和大型商用飛機C919。

C919是COMAC C919的簡稱，屬于短程、雙發(fā)、單通道民航運輸機。在中國航空史上，它自然是第一架民航大飛機，但在世界客機的歷史上，尤其是在巨型AIRBUS A380出現(xiàn)之后，多把載客量300人左右的雙通道飛機稱為“大型客機”。

 大飛機的研發(fā)技術(shù)難點

大飛機的研制是一項龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要很多部門及科研院校的緊密配合，有要舉全國之力來推動完成。這其中涉及諸多高端科研領(lǐng)域，比如空氣動力學(xué)、氣動外形設(shè)計、機身材料、航空電子設(shè)備、自動飛行、動力裝置和裝配制造領(lǐng)域等。因此，大型飛機的開發(fā)制造是一項極其復(fù)雜的多學(xué)科系統(tǒng)工程。

圖1 C919關(guān)鍵技術(shù)解析

資料來源：中國商飛公司

氣動外形技術(shù)。飛機氣動外形設(shè)計在飛機總體設(shè)計中起著非常重要的作用，可為性能計算、結(jié)構(gòu)載荷計算和飛行控制設(shè)計提供重要的依據(jù)。它還在確保飛行速度、航程、載重量、安全性、經(jīng)濟性和舒適性方面發(fā)揮著不可替代的作用。C919氣動外形涉及機頭、機翼、尾翼和發(fā)動機等方面的設(shè)計，以期最大限度地減少空氣阻力并降低油耗。在機翼方面，C919飛機采用新一代超臨界機翼空氣動力學(xué)設(shè)計技術(shù)，以實現(xiàn)比同類飛機更好的巡航氣動效率。

計算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)。CFD技術(shù)已廣泛用于飛機設(shè)計，大大縮短了飛機開發(fā)周期。在20世紀90年代美國的飛機設(shè)計20項關(guān)鍵技術(shù)中，CFD技術(shù)排名第八，這是最重要的技術(shù)領(lǐng)域，且對中國禁售。在今天的美國航空航天工業(yè)中，CFD約占空氣動力學(xué)設(shè)計工作量的70%，而風(fēng)洞測試僅占30%。隨著CFD技術(shù)的進一步發(fā)展，未來飛機性能的確定將取決于在“虛擬數(shù)值風(fēng)洞”數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的“虛擬飛行”。

新材料的應(yīng)用。航天材料性能對飛機性能的影響非常重要，可以毫不夸張地說，材料的更新決定了飛機的換代。目前，大型客機的機身材料主要包括鋁合金，鈦合金和樹脂基復(fù)合材料，而今后飛機機身材料的應(yīng)用重點是高性能的樹脂基復(fù)合材料。雖然復(fù)合材料比鋁合金更貴，但它可以將飛機的重量減輕10%至30%，節(jié)省的燃油經(jīng)濟效益遠可以抵消其高成本的影響。C919采用了大量先進的復(fù)合材料和先進的第三代鋁鋰合金材料，其中復(fù)合材料的使用率將達到20%。這使得飛機在確保設(shè)計強度的同時大大減輕了結(jié)構(gòu)重量。世界先進的第三代鋁鋰合金還是首次應(yīng)用在國內(nèi)民航飛機上，鋁鋰合金的比例甚至高于空中客車A380。此外，占飛機總結(jié)構(gòu)重量20%～30%的鋁合金，鈦合金和鋼材全部來自國產(chǎn)供應(yīng)商，這充分體現(xiàn)了C919大型客機驅(qū)動國內(nèi)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的能力。與此同時，由于大量使用復(fù)合材料，C919的機艙噪音預(yù)計將降至60分貝以下，而國外同類機型的機艙噪音為80分貝。
　
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