资料来源:中国商用飞机发展三重奏[J].Engineering,2021,7(4):424-426.
编者注
飞机制造是国家战略性高新技术产业,是国民经济发展的重要引擎,对推动科学技术发展具有极其重要的推动作用。大型飞机是指150座以上,起飞重量100吨以上的运输机(俗称干线飞机)。在干线飞机中,150-200座的商用飞机具有特殊的意义,满足了航空市场对短途航线和低载客量的需求。因此,最受航空公司青睐;同时,这款座位级飞机也是干线飞机制造的起点和基本型。
中国工程院吴光辉院士在中国工程院《工程》杂志2021年第四期撰文,详细介绍了我国商用飞机的发展现状和取得的突破。文章指出,我国商用飞机通过支线飞机机型研制、窄体干线飞机产业发展、宽体飞机拓展,形成了完整的系列产品三部曲,构建了完整的研发体系和产品谱系,探索独特的商用飞机发展路径。文章提到中国大飞机起落架材料,目前,C919大型客机在工程技术方面走上了发展具有完全自主知识产权的商用飞机的正向设计道路。国内外用户28家,订单总数达到815个;CR929远程宽体客机已基本完成总体技术方案设计,转入初步设计阶段。
一、研制大飞机具有重大战略意义
大型飞机是指150座以上,起飞重量100吨以上的运输机(俗称干线飞机)。在干线飞机中,150-200座的商用飞机具有特殊意义,满足了航空市场对短途航线和低载客量的需求,最受航空公司青睐。这种座位级机型也是干线飞机制造的起点和基础机型。
飞机制造是国家战略性高新技术产业,是国民经济发展的重要引擎,对推动科学技术发展具有极其重要的推动作用。研制大飞机具有重大战略意义。
未来20年,全球经济将保持年均2.0%的增长速度,航空运输周转量将是目前的2.3倍。2.目前机队的1倍,中国机队将突破1万架,国内外商用飞机市场需求旺盛。如此巨大的市场需求是大飞机发展的强大动力,也为大飞机的发展带来了巨大机遇。大飞机的发展能够更好地满足经济社会发展和人民出行的需要,也将成为具有巨大潜力的新的经济增长点。
飞机研发具有“高风险、高投入、长周期”的特点,行业门槛极高。目前,世界上只有少数几个国家的几家大企业可以进入。大飞机是高端装备制造业的代表。大飞机的发展对于提高自主创新能力、增强国家核心竞争力、转变经济发展方式、推进供给侧结构性改革、建设制造强国具有巨大作用。
民航产业具有产值高、产业链长、辐射面广、联动效应强等特点,大飞机发展带动作用巨大。一方面可以带动新材料、现代制造、先进电力、电子信息、自动控制、计算机等领域的集群突破,另一方面可以带动流体力学等基础科学。 、固体力学、计算数学、热物理学和化学。、信息科学、环境科学等众多基础学科;同时,创新航空产业体制机制,整合利用全球资源,开展国际合作,
二、大飞机的中国梦从未停止
中国航空工业已有60多年的历史。大型飞机的制造很早就开始了,但在 1970 年代之后就停止了。经过几个大型客机项目,一个完整的模型开发过程从未完成。从来没有真正的商用飞机工业。图 1 概述了 1970 年至今中国商用飞机的发展历程。
图1 中国商用飞机发展历程
1970年8月,运10飞机项目研制开始。经过十年的艰苦探索,运十飞机于1980年首飞。不幸的是,由于种种原因,运十飞机项目于1985年终止。运十飞机共飞行164小时,有 120 次起飞和降落。先后飞往国内多个主要城市,七次向西藏运送物资。这在当时中国的经济条件和技术水平下是一个奇迹。我国从1985年起与麦道合作生产麦道飞机,1996年起与空客合作研制AE100,但均无果而终。大飞机的中国梦一次次点燃希望,一次次陷入失落,但我们从未放弃,始终坚持一个信念:一定要有自己的大飞机。2008年,中国商飞公司的成立,标志着我国大型客机研制工程的正式启动,也标志着我国商用飞机工业站在了新的历史起点,进入了新的发展阶段。
三、中国商用飞机研制三部曲
中国商飞通过支线飞机机型开发、窄体干线飞机产业发展、宽体飞机拓展形成了完整的系列产品三部曲,构建了完整的研发体系和产品谱系,探索出一条独具特色的商用飞机发展道路。
(一)ARJ21新支线飞机
ARJ21(图2))是我国研制的具有自主知识产权的新型涡扇支线飞机。载客78~90人,航程2225~3700公里。
图2 ARJ21新型支线飞机
通过ARJ21新型支线飞机的研制,在国内首次系统地建立了民机适航设计与验证技术体系,解决了系统间互联互通的安全评价技术难题,克服了我国民用飞机的适航性设计与验证技术体系。双发动机故障、爆胎、鸟击和发动机转子。爆破等特殊风险验证技术难点突破了结冰、污染跑道、强侧风、高温高寒等极端复杂气象条件下的分析试验验证技术,掌握了高水平尾翼飞机失速、最低地速、启动等多项试飞关键技术得到验证,如起落架摇摆、飞行控制故障模拟和功能可靠性。我国首次完成支线客机设计、制造、试验、试飞、交付、批量生产全过程,积累重大创新项目项目管理经验,初步探索出国产“自主发展、国际合作和国际标准”。商用飞机技术路线初步建立了新时期我国商用飞机产业体系、技术创新体系和项目管理体系。积累了重大创新项目的项目管理经验,初步探索出“自主开发、国际合作、国际标准”的国产化。商用飞机技术路线初步建立了新时期我国商用飞机产业体系、技术创新体系和项目管理体系。积累了重大创新项目的项目管理经验,初步探索出“自主开发、国际合作、国际标准”的国产化。商用飞机技术路线初步建立了新时期我国商用飞机产业体系、技术创新体系和项目管理体系。
截至2021年6月,累计向客户交付ARJ21新支线飞机53架,陆续开通航线190条,通航城市90个,安全运送旅客超过270万人次。
(二)C919大型客机
C919大型客机(图片3)围绕“更安全、更经济、更舒适、更环保”和“减重、减阻、减排”的设计理念设计。座位等级为158~168座,航程4075~5555km,首架飞机于2017年5月5日成功首飞。
图3C919大型客机
C919大型客机在工程技术方面已经走上了发展具有完全自主知识产权的商用飞机的正向设计道路。采用远程协作机制和基于模型的工程定义(MBD),产品设计与制造高度并行、广域协作,实现无纸化数字化制造技术的应用;关键的机翼和先进的空气动力学布局;第三代铝锂合金、高模量碳纤维复合材料、钛合金等新材料的大规模应用;系统集成,例如全电传飞行控制和集成模块化航空电子设备;先进前沿技术推进系统的应用,推动窄体飞机新一轮发展。上述新技术的采用,进一步提升了C919大型客机的四个特性(安全、经济、舒适、环保),极大地推动了中国和世界航空工程技术的发展。
C919大型客机的国内外用户已达28架,订单总数达815架。东航是全球第一用户。目前,C919大型客机的6架试飞已全部投入试飞,正在上海、西安、东营、南昌等地开展多地点、多模式试飞。适航取证、科研和批量生产正在有序推进。
(二)CR929远程宽体客机
CR929远程宽体客机(图为4)由中国商飞与俄罗斯联合制造集团联合研制,基本型航程12000公里,标准三舱280座客机。中国和俄罗斯是主要目标市场,亚太地区是重要市场,同时兼顾其他国外市场,逐步满足全球航空客运市场的需求,作为现代商用飞机发展的重要组成部分中国大飞机起落架材料,宽体客机是未来商用飞机产业发展的重要组成部分,技术创新、制度创新和人才队伍建设具有重要推动作用。
图4 CR929远程宽体客机
CR929远程宽体客机总体技术方案设计基本完成,进入初步设计阶段。
经过十多年的探索和实践,中国商飞基本走完了喷气客机研制的全过程,初步掌握了大飞机的研制规律、方法和技术,初步形成了从支线飞机到中短程宽体飞机。客机产品谱系初步奠定了公司长远发展所需的人才、技术、管理等能力基础,初步带动了相关基础科学、航空工业及相关产业的发展,实现了我国航空业的历史性跨越。我国商用飞机从零开始。,开启了我国民机工业由弱到强的新征程。