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2013年10月，中國商用飛機公司透露我國國產大飛機可能要在2020年后才能服役，給予對手波音與空中客車時間先行升級單通道飛機的機會。于此同時，中國商飛生產的主要與空中客車A320和波音737型飛機競爭的C919型單通道飛機原定于2014年試飛，但也被推遲到2015年。飛機交付期更是推遲至2017或2018年。由此，國人對國產客機的夢想再次被“斷片”，外界對國產大飛機的研制進展也是質疑不斷。
本期欄目，讓我們一起來了解一下國內外大飛機的歷史、現狀以及研制背后的喜怒哀樂。
什么是大飛機？
大飛機，是指起飛總重超過100噸的運輸類飛機，包括軍用大型運輸機和民用大型運輸機，也包括一次航程達到3000公里的軍用或乘坐達到100座以上的民用客機。從地域上講，我國把150座以上的客機稱為大客機，而國際航運體系習慣上把300座位以上的客機稱作“大型客機”，這主要由各國的航空工業(yè)技術水平決定的。
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研制大型飛機是黨中央、國務院在新世紀之初作出的一個重大戰(zhàn)略決策，也是建設創(chuàng)新型國家的一個標志性工程。大型飛機工程已被列入國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要和“十一五”規(guī)劃綱要。大型飛機設計與制造、載人航天和探月工程等16項重大專項已陸續(xù)啟動。
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世界著名大飛機：A380和它“最安全”的背后風險
對于法國空中客車公司的A380和美國波音公司的737、747、777等飛機，各地人民已經非常熟悉。
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空中客車A380（Airbus A380）是法國空中客車公司研發(fā)的雙層四發(fā)動機巨型客機。它是全球載客量最高的客機，當采用最高密度座位安排時，可承載853名乘客。在三級艙配置下可承載525名乘客。該型號的原型機于2004年中首次亮相。首架A380客機于2005年4月27日試飛成功。
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A380曾被譽為世界上最安全的客機之一，但是開航至今卻發(fā)生過多起事故，反射出了大飛機存在的很多隱憂：
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- 湍流問題
A380機身龐大，易產生湍流問題，國際民航組織（ICAO）發(fā)現，A380客機引起的氣流較波音747客機大，由多個民航組織成立的工作小組建議，A380客機起飛后，中、小型航機要隔3分鐘后才能使用跑道，重型航機亦要等候2分鐘。
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- 機翼破裂
可載客達555人的A380客機，機翼曾經在法國圖盧茲進行靜力測試時，發(fā)現機翼尖往上彎曲到7.4米時，即在可承受最大載重量1.45倍時出現 破裂，位置是在機翼的兩個發(fā)動機之間。據了解，由于國際規(guī)例要求機翼必須能承受最大載重量的1.5倍，所以這次的測試結果反映出A380客機機翼在遇上亂 流或進行緊急降落時，可承受的最大重力未能達到標準，離要求還差3.3%。
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- 致命失壓
2014年1月7日，新加坡航空公司A380飛機失壓迫降，導致氧氣面罩被放下，494名乘客受到嚴重的生命威脅，成為迄今最嚴重的飛機失壓事故。此外，從2012年7月到2014年的今年，A380失壓事件頻頻發(fā)生，至少涉及了法航、中國南航以及馬航等四架飛機。波音777、A320等飛機也發(fā)生過失壓事故。
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運-10：曾經的輝煌
在世界大飛機的榜單上，中國在1980年曾研制出的“運10”飛機位列其中。
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運-10（Y-10）是由上海飛機制造廠研制的四發(fā)動機噴氣式運輸機，是中國首次自行研制、自行制造的大型噴氣式客機，使中國飛機設計首次從10噸級向百噸級沖刺。運-10采用渦扇-8/JT3D發(fā)動機，是一架四發(fā)渦扇中型飛機。中國當時綜合蘇聯、英國和美國等國家方案之長，形成自己的總體方案，使“運10”成為中國第一架按英美適航條例設計的國產飛機。
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運-10的設計很大程度上參考了美國波音公司的波音707，因與波音707外觀極為相似，曾經有誤傳說運-10的機體設計是由波音707的逆向測繪仿制而來，但據后來報道，運10飛機的研制者和波音公司都否定了這一說法。運-10基本設計在當時與波音相差僅僅幾年的水平，那時波音和運十飛機也只是在試飛測試階段，距離投入實際使用仍然有段距離。運-10選定美國的FAR-25作為的設計標準，在運-10的設計過程中，還全面考察、學習和分析了參考機（波音707）的設計經驗；對于國內尚未成熟的成品和設備，包括動力裝置，一律裝用國外產品。
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目前為止，運-10共制成了兩架。可惜的是，運-10由于各種原因最終沒有投產。
運-10的歷史節(jié)點
- 1970年8月，中國決心一掃“沒有翅膀的鷹”的外媒評論，正式下達代號為“708”的工程，——制造自己的大型噴氣客機運-10。
- 1972年，運-10通過飛機總體設計方案審查。
- 1975年，完成全部設計圖紙。
- 1976年，第一架運-10用于靜力試驗。第二架使用的JT3D發(fā)動機（渦扇-8研制不順利）及部分飛行電子設備來自中國民航機隊中波音707的備件。
- 1980年，運-10首次試飛成功，在國內外引起強烈反響。
- 1982年，運-10研制基本停頓。
- 1986年，財政部否決3000萬元人民幣研制費用預算，運-10飛機研制計劃徹底終止。
從1970年8月下達研制任務到1985年2月停飛，運-10的研制前后歷時14年，國家總投資5.38億元。雖然由于經費原因，研制工作難以進行。但是運-10在技術上實現了10項重要突破：
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1.國內首次采用FAR-25為設計標準，突破了過去一直沿用蘇聯規(guī)范的局面。
2.國內首次采用“尖峰”型高亞音速翼型。
3.國內首次全面采用“破損安全”、“安全壽命”概念設計和分析飛機結構。
4.國內首次采用全翼展整體油箱（最大載油量達51噸），首次研制出大容量氣密客艙（最大容積達318立方米）
5.國內首次成功地采用機翼下吊掛4臺發(fā)動機的總體氣動布局。
6.國內首次采用由調整片帶動操縱面的氣動助力操縱形式，省去液壓助力裝置。
7.國內首次進行規(guī)模較大的全機各系統(tǒng)地面模擬試驗。
8.全機選用新材料76項，占18%，選用新標準164項，占17%；選用新成品305項，占70%。這些新材料、新標準和新成品為民機的發(fā)展打下了基礎。
9.國內首次全面地用電子計算機進行型號設計，編寫了計算程序138項。
10.國內首次按FAR-25要求組織了大型客機的研制試飛（共飛行130架次，170小時）。
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數據顯示，運-10的阻力發(fā)散馬赫數為0.85，優(yōu)于波音707的0.84。它的最大巡航速度為974公里/小時，也高于伊爾-62和波音707。同時，運-10在國內航線使用時有較好的機場適應性，可以使用的國內機場有35個，而波音707和三叉戟客機僅為10個。另外，運-10的單發(fā)升限可達9500米，很適合飛往被稱為“空中禁區(qū)”、“死亡航線”的西藏地區(qū)。
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國產大飛機C919和它的“心臟病”
2008年5月，國產大型客機的腳步終于來臨了。隨著中國商用飛機有限責任公司（中國商飛公司）的掛牌，中國大飛機項目正式上馬。2009年3月，全國政協委員、中國商飛公司副總經理、中國大型客機總設計師吳光輝透露，大型客機研制工作已全面展開，首型國產大飛機將命名為“C919”。
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如果各項工作進展順利，預計到2020年前，中國自己研制的大型飛機將飛上藍天，實現中國人民的又一強國之夢。
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其中，C是China的首字母，也是中國商用飛機有限責任公司英文縮寫COMAC的首字母。第一個“9”的寓意是天長地久，“19”代表的是中國首型大型客機最大載客量為190座。另外，“C919”之后未來的型號也可能命名為“C929”，其中“29”代表這一機型的最大載客量為290座.
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國產大涵道比渦扇金屬發(fā)動機1：1模型
一架大飛機的啟航，綜合來講需要突破10項關鍵技術，包括飛機總體設計、氣動特性預測方法、噪聲預測和減噪措施、載荷確定技術、高效結構和強度設計技術、長壽命高可靠性結構設計技術、防雷設計和抗高強度輻射設計、多輪起落架設計技術、先進復合材料結構設計技術以及適航審定的特殊要求的鑒定技術。
在這么多的技術難關中，飛機發(fā)動機、機載設備、材料等關鍵核心技術，是目前我國發(fā)展大飛機項目的最大技術障礙。
重中之重，就是飛機的“心臟”——發(fā)動機。機載設備則是“飛機”的大腦，而材料尤其是復合材料，也是飛機研制的重點。曾經擔任國產 ARJ21支線飛機副總設計師的周濟生指出，以前國際上的大型客機采用的材料都是以先進鋁合金為主，但到波音787時，復合材料的使用出現了質的飛躍，不僅數量激增，而且開始用于飛機的主要受力件，現在波音787的復合材料用量已占到結構重量的50%。而我國目前僅掌握金屬飛機的研制能力，復合材料只能少量地用在飛機輔件上，在主結構上的應用還需要進一步預研。
之前有評論說，中國既設計了核導彈，又將航天員送上了太空，但仍有一項重要技術沒有掌握。盡管進行了幾十年的研發(fā)工作，中國迄今仍然未能建造出一臺可靠的、高性能的飛機發(fā)動機?？梢娨圃煲慌_飛機發(fā)動機實在是難度高。
用于航空發(fā)動機配套的高可靠性、高精密度的頂級軸承已成為中國在航空發(fā)動機研發(fā)中難以翻越的“珠穆朗瑪峰”。
以航空發(fā)動機主軸承為例，主軸承是航空發(fā)動機的關鍵部件之一。在高速、高溫、受力復雜的條件下運轉，主軸承質量和性能直接影響到發(fā)動機性能、壽命和可靠性。航空發(fā)動機的關鍵的指標之一就是高可靠性。要想保證可靠性，前提之一就是要保證發(fā)動機內的軸承具備長壽命——主軸承的壽命，軍機航空發(fā)動機要求在 3000小時以上，民機航空發(fā)動機要求更高，要達到數萬小時。而航空發(fā)動機中軸承工作環(huán)境完全可以用“煉獄”來形容，它們不僅要以每分鐘上萬轉的速度長時間高速運轉，還要承受著各種形式的應力擠壓、摩擦與超高溫。另外，對于一般的結構部件來說，即便出現輕度裂紋也可以保證安全使用——這在專業(yè)上稱為損傷容限，而航空發(fā)動機主軸承這樣關鍵傳動部件不存在損傷容限一說，其在使用過程中絕不允許出現裂紋等形式的損傷。而中國目前航空發(fā)動機的主軸承壽命有限，軸承已成為木桶原理中的 “短板”。
目前，我國正在全力研發(fā)航空發(fā)動機所需的關鍵部件之一的軸承，這是一條沒有其他選擇的道路。民機所用航空發(fā)動機雖可以從西方引進，但西方不會把 航空發(fā)動機中配置的高端軸承單賣給中國，以防止中國正在研制的航空發(fā)動機裝上引進軸承而成為其競爭對手，至于軍用航空發(fā)動機，西方連整機都對中國禁運，更不可能把其中配置的高端軸承單賣給中國。
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大飛機倒計時
2013年12月，國產大型客機C919“鐵鳥”試驗臺正式投用，標志著C919大型客機系統(tǒng)驗證工作啟動，C919大型客機項目進入研制“深水區(qū)”。
2014年2月11日，中國商用飛機有限責任公司在新加坡航展上說，C919大型客機目前已完成數字樣機設計，機體結構已投產試制，相關機載系統(tǒng)試驗已經開始，預計這一機型的第一架試飛飛機今年將進入總裝階段，系統(tǒng)綜合試驗和適航驗證等工作也將同期展開。并計劃在2015年實現首飛。
2014年04月14日，羅克韋爾柯林斯和中國電子科技集團公司的下屬企業(yè)——中電科航空電子有限公司宣布，其合資企業(yè)中電科柯林斯航空電子有限公司正式成立，其業(yè)務是為C919和未來其他的中國飛機項目開發(fā)通信與導航解決方案。
2014年4月15日，C919大型客機翼身組合體靜強度研究水平著陸100%限制載荷試驗在中航工業(yè)強度所閻良新區(qū)順利完成。與此同時，4月15日，聯合技術航空系統(tǒng)與中航機電系統(tǒng)有限公司在西安市高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)宣布其合資公司廠房正式啟用，標志著中國商飛C919客機開發(fā)并制造電源系統(tǒng)正式啟動。
2014年4月23日，C919航電系統(tǒng)中的關鍵一環(huán)——顯控系統(tǒng)將在今年年底完成驗證件測試。同時，C919機體結構生產數據已全部完成發(fā)放。
2014年2014年4月25日，中國商飛國際合作與供應鏈管理部部長陶志輝宣布，計劃明年10月份進行C919大型客機的首飛，2017年年底獲得中國民航的適航證。
讓我們共同期待倒計時針指向零點的那一刻！
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