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直冲云霄 | 清华师生助力国产C919中型客机首飞成功!

清华研读间  · 公众号  ·  · 2017-05-06 10:40

正文

▲机场内的C919中型客机


编者按

 

2017年5月5日14:00点,我国具有完全自主知识产权的、新一代大型喷气式客机——C919首次飞行成功!这满载祖国人民期许、翱翔蓝天的历史性一刻,标志着我国高端装备制造发展到一个全新高度。近10年的风雨兼程,22个省市,200多家企业,36所高校,数十万研发、设计、施工、管理人员在第一线的奋战,终于换来了C919的成功首飞。



「大国重器」

托举航空工业里程碑

 

C919,全称为COMAC919,是中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机。其中,「C」是China的第一个字母,也代表中国商用飞机有限责任公司的英文名称缩写的第一个字母;第一个「9」代表「天长地久」,象征我国航空航天工业蒸蒸日上;「19」代表作为中型客机的她最大载客量为190座。

 

以「更安全、更经济、更舒适、更环保」为主要特点的C919,有着与全球最大飞机生产商Airbus(空客)和Boeing(波音)竞逐蓝天的雄心:飞机总长38.9m,机高12m,翼展达到33.6m;飞行高度12100m,飞行速度可达0.785-0.820马赫,标准航程4075公里,最大航程5555公里,相当于从漠河以北的黑龙江江心飞到南沙群岛南端的曾母暗沙;在机舱中,基本型混合级布局158座,全经济舱布局168座。在综合性能上,C919与波音737属于同一级别。

 

C919模型中的座位排布

 

C919的首飞,标志着中国航空人追逐了半个世纪的「大飞机梦」,终于在五代航空人的艰辛努力下,开花结果。

 

从内到外,C919都充满了中国自主设计风格与科技研发智慧。从飞机的总体设计方案,到气体动力学外形开发;从机体的仿真计算和制造,到无数严苛的行业标准测试;再加上飞机系统集成,都由中国自主完成。C919中型客机,作为建设创新型国家的标志性工程,具有完全自主知识产权,研发人员规划了包括飞机发动机一体化设计、电传飞控系统控制规律设计、主动控制技术等在内的共102项关键技术攻关。

 

除了先进的设计和制造技术的支持,国内巨大的市场需求也是C919成功诞生的关键助力因素。目前,来自大航空公司的订单已达到570多份,对C919的迫切需求持续推动着这一重大项目的进展。据银河证券预测,在C919成功进入市场之后,其总销量将有望达到2000架次左右,她将带来一个规模达万亿的市场。

 

「亮剑」背后

「雄关漫道真如铁」

 

C919的规划,从2006年就已经开始。06年1月,C919项目立项成功,并作为大型飞机项目被列为国家中长期科技规划的16个重大专项之一。立项之初,C919就被赋予了国家意志,「只准成功,不准失败」是国家给予的最高指示。08年5月,作为C919飞机研发的大本营,中国商飞公司在上海揭牌成立,公司的注册资本达190亿元。

 

紧接着,在同年11月,C919项目正式启动,整个制造周期采用「主制造商-供应商」这一国际航空工业界广泛采用的发展模式,由商飞公司作为飞机主制造商,选择一批国内外在各自领域具有关键技术和丰富经验的供应商,协同完成C919的制造,即「举全国之力,聚全球之智」。

 

中国商飞公司Logo

 

2010年,C919样机首次亮相珠海航展,并给了波音和空客一个惊喜。由于搭载新一代发动机LEAP-1C,并且机身使用了先进的复合材料,C919将比B737和A320具有优势,飞机整体减重14%、减阻5%、减噪10分贝、污染物排放减少50%、油耗下降12%-15%,使C919在飞行时更平顺、更安静、更清洁。

 

在这之后,商飞公司及其合作伙伴更是快马加鞭,2014年7月,首架飞机机头部段装配下线;同年9月,第一架C919正式开始结构总装工作;10月。C919后机身前段交付,次年7月,首台LEAP-1C发动机交付。

 

2015年11月2日,这是一个激动人心的日子,在这一天,上海,中国商飞公司举行了国产C919总装下线的盛大仪式,万众瞩目之下,C919缓缓进入会场与众人见面。

 

C919飞机正式总装下线,进入会场

 

2016年11月8日,C919圆满完成首飞前两项重要试验,即:全机2.5g限制载荷静力试验与左右发动机点火试验。系统稳定性和可靠性得到了强有力的保障。2017年2月6日,C919基本完成机载系统安装,主要静力、系统集成试验也已完成,正式进入了首飞准备阶段。

 

近距离观察C919

 

就在上个月,C919原型机完成了首次高速滑行测试,并成功进行了高速滑行抬前轮测试。

 

昨天,C919客机停靠在中国商飞公司祝桥基地的试飞中心内,准备第二天的首飞之旅。作为C919的总设计师,吴光辉在基地的机库内忙前忙后,首飞即将来临,他的心里既有见证历史性时刻的激动,又有对技术充满信心的平和。


今天,C919带着全国人民的盼望和全世界的瞩目,成功首飞,开始了翱翔蓝天的壮丽生涯!

 

「行胜于言」

C919首飞中的清华力量

 

在建造C919的过程中,商飞公司汇集国内航空航天专业的大量高端人才,组建了「大型客机联合工程队」。在其中,也活跃着以「行胜于言」为座右铭的清华人。

 

2008年7月,清华大学航天航空学院的陈海昕、葛东云、肖志祥、张宇飞,自动化系的程农、李清,精仪系的关立文、朱春霞等8名师生奔赴上海,参加「大型客机联合工程队」,开展大型客机初期方案的论证工作。在这期间,他们奔波往返于京沪之间,用行动换来了商飞公司的肯定。

 

在这支「小分队」中,陈海昕老师刚从欧洲学术交流归来,未及回家便直接在首都机场转机上海赴工程队报到——为解除后顾之忧,他把上幼儿园的孩子送回了西安老家。李清老师和肖志祥老师的孩子都十分幼小,自己长期在外地工作,只能请老人来帮忙照顾。葛东云老师爱人工作繁忙,刚上小学的女儿无人照看,不得已她只好把孩子的叔叔请到家里帮助照看。

 

参加联合论证工作的几位老师都是一线教师,承担着繁重的教学任务。葛东云老师所在的研究所承担着全校理论力学的教学任务,每个老师的教学工作量都已饱和,无法安排其它老师代课。肖志祥老师负责给大四的学生新开飞机总体设计课程,并且这门课程没有人能代课,如果停开,这一年级的学生将不能够以完整的知识体系毕业。

 

两位老师主动与教学部门协调,将课程调整到周一和周五,他们每周飞回北京,上完课再飞回上海投入工作。

 

特别需要提到的是,陈海昕老师和张宇飞同学在联合工程队的气动组中的优异表现。在这一个大组中,汇聚了西北工业大学,航天11院,北京航天航空大学,中国空气动力学研究与发展中心(总装29基地)等专业航空院校和气动研究机构的顶尖专家。清华作为这一领域的「新兵」,师生们起初只是被安排了一些外围工作。

 

不甘于此,陈海昕老师和张宇飞同学决定主动请缨,到「超临界机翼设计」这一主战场去施展自己的才华。带着些许怀疑,负责人很宽容地表示「你们干干试试吧,不对你们做硬性要求」。经过一番努力,陈海昕和张宇飞终于与其他团队一起提交了设计结果。这一来之不易的机会使得清华的实力得以初露锋芒。在总共25副翼型中,清华提交的两副翼型中的一副成为了参加风洞测试的七副翼型之一,其大胆采用的基于NS方程分析和遗传算法的优化设计技术也受到评审专家的一致认可和好评。

 

行进中的C919飞机


在增升装置设计中,由于计算资源不够,陈海昕老师将自己课题组的两台计算工作站搬到上海,日夜不间断地进行计算。最终,增升装置设计获得了很大成功,设计方法新颖,流动机理分析透彻,以优异的性能在众多的提交结果中凸显。


期间,气动专业组的组长还直接找到陈海昕和张宇飞,希望他们能够抽空在一周之内完成一项吊挂/短舱的设计和计算任务。时间紧迫,陈海昕和张宇飞几乎就泡在了计算机房。他们两人每天工作到深夜,自己打车回住地,到街上找地方吃饭,甚至周末还要借机房的钥匙去加班。最终,他们在要求的时间内提交了设计方案。


在C919的研发过程中,清华大学承担了近20项研发项目。他们面对前所未有的难题,勇于接受挑战,同时秉承「行胜于言」的校风,淡泊名利,利用自身的真才实学为我国大飞机发展做出了实质性的关键贡献。

 

C919的首飞成功,标志着中国自主创新能力进入一个崭新的阶段,追逐了半个世纪的「大飞机梦」在这一刻得以实现,这是每一位中国航天航空人的梦想,也是每一位中国民众为之自豪的历史丰碑!相信每一位参与设计和研发C919的清华科技工作者,此刻正注视着东南方的蓝天,为她的首飞送上最真挚的祝福。


(素材来源:央视新闻,凤凰新闻,网易新闻及清华视点。部分资料来自清华研读间往期文章。)


编辑 | 舒波

责编 | 京泽