C919大飞机

2025-01-25 00:00:00于向昀
关键词:起落架机翼超临界

非凡的地位

党的十九大报告中指出“基本实现社会主义现代化”的目标内涵,首要的就是中国经济实力、科技实力大幅跃升,跻身创新型国家前列。创新是引领发展的第一动力,飞机制造业的崛起和产业化,最能体现出我国创新型国家发展战略,这是实现中华民族伟大复兴的基础。

1C919

2006年,大型飞机重大专项被确定为16个重大科技专项之一。2008年,中国商飞公司在上海召开大型客机项目论证动员大会。2015年,C919大型客机首架机正式总装下线。2017年5月5日,C919成功首飞。C919属于中短程双发窄体民用运输机,虽是单通道飞机,但在中国飞机史上却属于大飞机。

2空客A320

A320系列飞机是欧洲空中客车工业公司研制的单通道双发中短程150座级客机,也是第一款使用数字电传操纵飞行控制系统的商用飞机。这一系列的成功,奠定了欧洲空中客车工业公司在民航客机市场中的地位,打破了美国垄断客机市场的局面。

3波音737

波音737系列飞机是美国波音公司生产的一种中短程双发喷气式客机,是民航历史上最成功的窄体民航客机系列之一,目前已发展出14个型号。波音737主要针对中短程航线的需要,并不适合进行长途飞行。

C919的领先技术

C919是我国拥有完全自主知识产权的干线飞机,从机头、机身、机翼到翼吊发动机等设计均由中国自己的团队完成,实现了100多项关键技术的攻关突破。和国际上同级别的主流机型相比,C919采用世界一流供应商提供的最先进的动力、航电、飞控等系统,完全按照国际适航标准设计生产,安全性有了更充分的保障。

1机身的先进材料

C919的机身采用了大量的先进复合材料、第三代铝锂合金等。其机身材料选择标准有两项:一是符合飞机不同部位的设计准则,主干材料体系基于当前先进客机使用的主流产品,既要求高强度,又要求高韧性;二是为保障飞机未来投入航线运营的可靠性和易维修性,在抗疲劳、耐腐蚀等方面的要求更高。要想兼顾就需要不断研究。

先进的复合材料

C919在制造上选用的复合材料,主要运用在方向舵等次承力结构和飞机平尾等主承力结构上,包括雷达罩、机翼前后缘、活动翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、后机身、尾翼等部件。其中,尾翼主盒段和后机身前段使用了先进的第三代中模高强碳纤维复合材料,主承力结构、高温区、增压区使用复合材料在国内民用飞机研制中也属首次。

铝锂合金材料

铝锂合金是新一代飞机较为理想的结构材料,具有密度小、强度高且损伤容限性优良等特点。C919大型客机采用的是第三代铝锂合金,机身蒙皮、长桁、地板梁、座椅滑轨、边界梁、客舱地板支撑立柱等部件都使用了该材料,其机体结构重量占比达到7.4%,获得综合减重7%的收益,在国际上属于领先水平。

钛合金材料

钛合金作为一种轻金属材料,在民用飞机上的运用率正在不断提高。在C919大型客机中,中国商飞公司的规划团队也选用这种新型轻金属材料,主要用于机身的关键承力件,包括机身蒙皮、机身机翼、机翼滑轨、液压燃油高压管路体系等部位。C919大型客机选择了6个钛合金牌号,类别包括低强高塑性、中强中韧、中强高韧、高强高韧及系统用材等。

领先的四面挡风设计

C919采用四面式风挡。它的风挡面积大,视野开阔,减少了飞机头部气动阻力,但是工艺难度相对较大,制造工艺复杂,成本较高。一般客机在外形设计上,风挡只是一块维护外形、不参加整体受力的玻璃,而C919为了进一步减重,更具流线型,采用了“承载式风挡”,让风挡也参与受力,这属于国际上比较先进的设计。

2高技术含量的机翼

C919的机翼设计运用了超临界翼型,翼展接近36米长,除了装有起落架,还能储存燃油;超临界机翼与发动机、机身和吊挂之间还采用了性能更为优化的局部融合设计。这些设计进一步提高了C919的经济性和安全性。

小而精的翼梢小翼

C919有一对像鲨鱼鳍、与机翼浑然一体的翼梢小翼,这是它的显著标志之一。这对翼梢小翼采用的是国际先进的融合式设计,即机翼主翼面和小翼成自然过渡,而不是两个独立的部分。这样的设计可以减少飞行阻力,提高飞行速度,并且在不明显增加飞机重量的前提下,使飞机降低3.5%的燃油消耗,此外还可以有效缓解地面噪声。

增升装置

高效的增升装置是现代大型飞机研制的关键技术之一。C919在研制过程中应用了中国最先进的技术,使用风洞进行了增升装置构型半模低速风洞试验验证,还使用“天河二号”超级计算机进行了高精确度外流场空气动力参数的运算,并使用“魔方”超级计算机对C919的增升装置设计进行了精细气动优化,确定出飞机的先进气动布局。

超临界机翼

超临界机翼是一种特殊翼型的机翼。超临界机翼前缘较普通翼型钝圆,上表面平坦,尾部有曲线。飞机飞行时,气流绕过普通翼型前缘时速度增加较多,在翼型上表面流速继续增加。翼型厚度越大,上表面越向上隆起,速度增加也越多。超临界翼型扁平的设计使得气流变化幅度较小,比普通翼型更适合高速巡航飞行。

3生命的支点——起落架

起落架是飞机不可或缺的一部分,是唯一支撑整架飞机的部件,具有承力兼操纵性,在飞行器安全起降过程中担负着极其重要的使命。起落架是飞机起飞、着陆、滑跑、地面移动和停放所必需的支持系统,其性能的优劣直接关系到飞机的使用与安全。

飞机上的“大力水手”

C919最大起飞重量近80吨,起落架要在高速起落条件下支撑起将近自身重量40倍的飞机,这对起落架所用材料的抗冲击性、抗疲劳强度、韧塑性等有很苛刻的要求。

工艺复杂的起落架

宝钢成功研制出了C919起落架需要的大型钛合金棒材、等温锻件。起落架系统由中航飞机起落架有限责任公司与德国利勃海尔公司共同研制而成。

知识点

C919在材料领域的里程碑

在C919飞机上,针对主要结构件的不同要求,中国商飞公司分别选取了碳纤维复合材料、第三代铝锂合金以及钛合金这三种主要的航空新材料。碳纤维增强树脂基复合材料的用量,达到机体结构重量的11.5%;第三代铝锂合金,其机体结构重量占比达到7.4%;另外,C919中钛合金的运用份额达到9.3%。

知识点

前三点式起落架

飞机起落架是供飞机在地面起飞、降落、滑行和停放时使用的部件,可分为前三点式、后三点式、自行车式。目前绝大多数飞机上都采用前三点式的起落架。其结构为:两个主轮作为支点对称地安装在飞机重心后面,前轮作为第三个支点,位于机身前部,尾部通常还装有保护座。其优点是地面运动的稳定性好、容易操纵;缺点是前起落架承受的载荷较大。

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