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浅谈国产大飞机C919对民用航空工业发展的影响

来源:《中国高新科技》杂志 时间:2017-12-27

民用航空工业是以高技术为特征的产业,民用飞机的竞争归根到底是技术的竞争。中国大飞机运10从1970年立项到1986年下马,飞行了170多个小时,130多次起落,先后到达北京、拉萨等9个城市,走完了整个设计飞行过程。由于当时工业基础及政治原因下马,经历了20多年的空白期。在2002年4月,中国大飞机项目又再度启航,ARJ21支线客机项目正式立项,到2007年C919正式立项,2009年工程样机交付,2015年11月C919首架机总装下线,2017年5月在上海完成首飞,C919大飞机的研制凝聚着我国数十万科研人员的心血,承载着几代中国人航空梦想,表明我国的航空工业水平的进步。这种大飞机的研制成功、首飞成功,对我国航空工业基础起步发展有着重要的意义,是我国几代航空人对“运10”梦想的延续,也为我国航空工业水平不断发展前进打下坚实的基础,对我国民用航空工业发展产生多方面的影响。

1 C919在适航管理发展方面

民航飞机由于搭载众多乘客,对于安全性要求极高,要求在全寿命周期里面不能有任何的安全事故。要做到这一点就必须依靠民用航空特有的适航管理。适航管理是确保民用飞机最低飞行安全的标准,适航标准具有国际权威性和独立性,一款飞行器是否适合飞行,是适航管理部门是否对其颁发适航证的基础,它并不要求飞机性能多么优秀、经济性指标多么先进,而是要求研制的飞机必须按适航标准的要求进行研制、试验和制造,保证飞机在每一道环节都要满足适航安全性要求,只有完全经过了适航认证和适航审定取得了适航证以后的产品才能进入市场。并且在飞机投入使用后,还要不定期地进行适航检定以不断完善飞机的安全性。在我国航空工业对民机研制中,一直没有建立起按照适航体系发展民用飞机的概念,离国际适航标准差的很远。从运10到现在经过近50年的发展,特别最近10年,我国在适航标准管理上采取了很多重大举措,花了很大力气全面提升了我国的适航管理水平,特别是支线客机ARJ21项目在适航管理方面取得了长足的进步,走完了适航审定和取证的全过程。C919是中国首款严格按照最新国际适航标准、国际民航规章自行研制,具有自主知识产权的大型干线民用飞机,为我国民用航空飞机的适航管理标准,为最终取得国际适航许可证打下了最有利最扎实的基础。我相信最后C919一定能够取得国际适航许可证,飞向世界各地。

2 C919在市场体系和客户服务体系的发展

民用航空飞机在当今国际民航市场经济条件下是典型的“市场决定制”产品。在当今国际民用航空飞机市场竞争中,优胜劣汰。当年英法合作研制的“协和”号超声速民航客机,被航空界公认为是世界航空历史上革命性杰作,但最后的市场遭遇由于噪声及飞行经济性等若干原因,在民航飞机市场上彻底失败,最终只制造了16架。有着80多年历史的麦道公司,随着2013年在中国最后一架MD-11飞机的退役,麦道公司逐渐退出市场。MD-11机型先天不足,飞机性能、空气动力等指标市场竞争力很弱,最后无奈退出。同样我国当年在运10飞机研制时也几乎没有彻底考虑市场经济性等因素,飞行航程设计的过大,根本不适合一般航线上民航市场需求,导致最终下马。衡量一款飞机的好坏,不仅取决于其技术的先进性和制造能力,还必须具有强有力的市场价值,这就需要建立一整套涉及民用航空飞机生存占有率的销售体系和售后服务体系。近些年来我国民用航空工业界对此有了越来越深刻的体会。支线客机ARJ21实施时就建立了市场研究、分析和营销体系。同样在我国民用大飞机项目的发展体系中,不仅仅需要关注飞机技术研制方面,同样还必须下大力气依据市场成功的要求建立市场销售体系和客户售后服务体系,这将是我国大飞机研制面临的非常大的挑战。所以C919还要经历严酷的市场考验,任重道远。“客户就是上帝”是市场经济的核心,C919首飞订单为中国民航工业后续市场体系和客户服务体系的发展奠定了基础。

3 C919在我国工业方面关键技术的发展

一个国家民用航空飞行器的研制水平是科学技术高度集中、综合反映国家工业水平综合国力的重要体现,技术要求尖端,产品研制涉及面非常广泛。我国在发展航空民航客机方面必须首先突破的十几项乃至几十项关键技术,排在最前面的至关重要的技术挑战是飞机发动机和航空新材料的研制水平,特别是飞机乃至发动机在复合材料及系统集成技术方面的研制水平。

航空发动机是飞机的心脏、被誉为“工业皇冠上的明珠”,涉及众多工业和技术领域,直接决定飞机能不能成功的关键,我国在民用航空发动机方面的技术基础比较薄弱,关键技术水平储备不足。尽管我国在军用航空发动机研制水平上已经具备了相当的技术基础,但要研制出相应级别的民用航空发动机,还有一定的差距。民用航空发动机不同于军用发动机,它要求耗油率尽可能低,这样才能飞行更远的距离,而且要拥有长寿命、高可靠性,这样才能保证飞机高质量的安全性,民用飞机还要考虑大推力,燃气排放污染要小,同时考虑便捷的维修性,现代航空发动机普遍采用先进的大涵道比涡轮风扇发动机,由风扇、压气机、燃烧室、涡轮、喷管等几大部分组成,其中压气机、燃烧室、涡轮合称为发动机核心机,发动机要达到更大的推力,更低的油耗,就要提高增压比,提高热效率,提高涡轮前温度至1000℃以上,在如此高的温度下正常工作,涡轮选用的材料就很有限,我国现在能够耐如此高温的材料还处在逐步发展阶段,很大限度的制约发动机的发展,而且民用发动机要求寿命长,这就要求涡轮材料的冶金工艺和材料研制的高超水平,航空工业先进的国家在这方面实施严格的技术封锁,这就造成了民用航空发动机的研制周期远远大于飞机的研制周期,此次发动机与C919飞机同时立项,这样要求C919开始阶段必须首先选配国外发动机,国产民用发动机逐渐达到飞机要求后再换装国产发动机,这也是最终我们大飞机能否完全自主研发制造的关键。

另外一个十分迫切的问题是在航空复合材料,如钛合金、铝合金、铝锂合金等先进材料的使用上,钛合金等复合材料具有重量轻,抗磨抗腐蚀等一系列优秀特点,目前世界上民用航空飞机制造商在制造新一代民用航空飞机时都大幅的把这些材料作为替代不锈钢等传统材料的主要材料。C919在材料使用上已经采用大量先进的复合材料,在飞机尾翼(平尾、垂尾、升降舵)、中央翼、机翼活动面、后压力框、尾椎、后机身等部位,先进的复合材料采用率达到了14%,其中T800级碳纤维复合材料用量达到了10%以上,国际先进的铝合金与铝锂合金也在地板梁、机身蒙皮等部件上面大量使用,更先进的7085铝合金在主起落架、机身加强框和机翼后梁内使用,飞机实现减重5%~10%,超过了国际同级别B737、A320的水平,C919关键承力部件主要使用钛合金,在C919上面的钛合金品种达到了20多种,主要采用成熟性非常高、低强高塑性、中强中韧、高强高韧等6个钛合金牌号,在钛合金、复合材料等及其新技术材料在C919上得到了应用。

民用大飞机的整体结构和控制系统极为复杂,控制系统集成技术包括记载各系统的集成和飞机总装、飞行等的集成技术。在ARJ21飞机中系统集成就是一项相当大的考验,而C919的系统集成要比ARJ21更加复杂,又是一项重大的挑战及对集成系统发展的影响。

4 结语

C919打破了我国无法自主研制大型民用干线客机的尴尬局面,目前我国民航市场都是从美国波音和欧洲空客进口或租赁,C919的研制表明我国民航工业水平的进步。现在在世界上引以为豪的高铁工业,当时也是从零开始起步的。C919干线大飞机的研制首飞对我国民航工业基础起步有着重要意义,承载着中国人“大飞机梦”的起航。现在真真切切地展现在中国人民的面前,中国有近20万人参与大飞机项目,飞机的机头、前机身、中机身、后机身等9大部段分别由中航工业西飞、沈飞、成飞、洪都航空公司等国内航空工业企业制造,提升锻炼了这些航空企业的科研水平及制造能力,推动了我国航空工业技术的进步,提高了航空工业技术人员的自主研发能力及航空产业工人的制造能力。

C919是我国具有完全自主知识产权的新一代大型客机,它的成功研制并首飞成功激动人心,不仅因为这是中国民航大飞机最大、最显著的里程碑,也意味着中国即将跻身美国、英法等少数几个能够自主制造大型民航客机的国家行列中,不再完全依赖国外进口,真正走出一条自主研制的大发展之路。

 

参考文献

[1]郭师绪.从运-10到C919:新中国大飞机研发简史[J].新产经,2017,(7).

[2]颜维琦.C919:开启大飞机新时代[J].中国品牌,2016,(8).

 

(作者系沈阳市第一中学学生)

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