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C919特稿丨南航助力国产大飞机C919首飞

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C919特稿丨南航助力国产大飞机C919首飞

5月5日,我国自行研制的新一代大型喷气式干线客机C919成功首飞,这是一个具有里程碑意义的时刻。这架具有重要意义的“中国制造”大飞机背后,离不开南京航空航天大学科研人员与校友的身影,南航人付出的不仅仅是心血和汗水,更是一种责任和使命,一种振兴国家民用航空事业的情怀。

2014年12月30日,中国民用航空局在北京向中国商用飞机有限责任公司颁发ARJ21-700飞机型号合格证,标志着我国首款喷气支线客机通过了中国民用航空局型号合格审定,飞机获得了参与民用航空运输活动的入场券。这其中,上海交通大学的多项科技创新起到了重要助推作用。

从ARJ21(我国首款喷气支线客机)到C919,南航参与了重要技术方案论证,承担了多项关键技术攻关,共承担额140余项国产大飞机项目,并为大飞机研制单位——中国商用飞机有限责任公司(以下简称“中国商飞”)输送了上千名毕业生,培养出诸如C919总设计师吴光辉、总工程师姜丽萍等一大批核心骨干人员。

过去五年,上海交大与中国商飞深入合作,通过上海市民机创新工程等人才和科研支持计划,共建了民机先进制造工艺技术中心、民机维修工程研究中心等联合研究平台,共同培养了高水平、多层次、多类型的航空专门人才,联合针对民机工程开展关键技术攻关。本次ARJ21-700飞机获颁型号合格证,不仅是我国民机发展史上的一个里程碑,也是上海交大实施政产学研用协同科技创新发展战略的重要成果体现。

“入列”商飞联合工程队 提出大飞机方案“南航版”

上海交大在飞机数字化制造与装配、结构强度测试、除防冰和人因工程等技术领域的科研成果已经在ARJ21飞机设计制造和适航取证过程中得到了成功应用和验证,同时也带动了相关学科和院系的发展。

2008年5月11日,中国商用飞机有限责任公司在上海挂牌成立,这标志着中国人大飞机的圆梦之路正式起步。

在数字化制造与装配方面,上海交大机械与动力工程学院林忠钦院士领衔的制造团队在民机数字化装配协调与容差分配、数据管理系统技、总装移动生产线、总装密封性能检测与功能模拟、总装对接协调控制、复合材料金属组合结构连接一体化制孔等关键技术上取得了一系列突破,搭建了飞机大部件自动装配、柔性导轨制孔等实验平台,为ARJ21机型的装配试制提供了关键技术支撑与验证。

按照国务院确定的“举全国之力,聚全国之智”的原则,为了配合中国商飞做好大型客机初步技术经济可行性论证工作,在中国商飞的邀请下,南航从学校相关学院遴选29名骨干教师加入中国商飞大型客机联合工程队,其中,18名教师集中半年时间在上海参加方案论证工作,是全国为数不多的参与高校中人员最多的。

在航空材料与结构强度测试方面,上海交大航空航天学院汪海教授负责的上海市航空材料与结构检测中心围绕ARJ21机身关键部件,包括尾翼、升降舵、长桁、壁板、方向舵、起落架等开展强度试验验证,特别是在2014年12月完成了101架机的机翼/机身对接装配应力现场测试。中国商飞对上海交大飞机结构强度团队的快速反应和现场应急处置能力给予了高度评价。

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在人因工程方面,上海交大电子信息与电气工程学院傅山教授领衔的人机环系统工程团队历时5年,在国内首建民机驾驶舱人为因素适航审定的理论与工程体系,自主开发了覆盖地面模拟试验到试飞的全套试验系统和数据处理系统。自2014年3月至今,团队转战青岛、阎良、成都和上海,完成了全部数百小时的MOC8和近百小时MOC6适航符合性验证试验,为适航取证做出了积极贡献。

承担国产大飞机研制项目140余项 经费过亿

在除防冰机理研究方面,上海交大航空航天学院刘洪教授牵头的总体气动团队,与上飞研究院联合开展民用飞机防除冰研究,在国内率先围绕大粒径过冷水滴结冰机理开展研究,并依托SH01冰风洞,完成了结冰机理和模拟技术研究等基础工作,为适航取证提供了参考分析依据,并为未来民机适应FAA新出台的有关SLD结冰的适航认证奠定了坚实的理论基础。

联合工程队中的很多老师在论证工作结束后,继续参与了国产大飞机的研制,研究成果为C919大型客机型号研制提供技术支撑。

张召明教授所在的风洞实验室承接了C919型号研制的相关风洞试验,包括飞机增升装置(机翼上用来改善气流状况和增加升力的活动面)优化试验、飞机排液安全性试验、试飞应急离机安全试验等,为大飞机研制定型和生产搭建了“绿色通道”。

2008年,朱春玲教授领衔研究团队为C919进行了防冰系统的测算,其研究成果——用于飞机结冰机理及防/除冰技术研究的结冰风洞,弥补了国内高校在结冰试验基础研究方面的空白。

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提升C919装备技术 保证七部段一次性对接成功

飞机装配技术是飞机制造过程中最重要的技术之一,据统计,飞机制造过程中50%至70%的时间和成本都用在了飞机装配上,数字化、自动化、柔性化是当前国外飞机制造水平的一个重要标志。2009年,南航与中国商飞上海飞机制造厂联合建立“民用飞机先进装配技术中心”,旨在加强国产大飞机制造技术的研究、提升我国民机制造业核心技术水平和自主创新能力。

在大客关键技术攻关、民机专项、创新基金等项目的支持下,中心开展了多项民用飞机的装配技术研究,主要包括数字化飞机装配工艺、飞机装配连接质量控制、自动钻铆技术、大部件自动对接、柔线工装等方面。

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为C919可靠性提供技术支持 做大飞机的“安全卫士”

关于安全性,民机研制领域有一句话:研制什么飞机听市场的,如何研制却要听适航的。在这方面,C919的设计严格按照CCAR25-R4标准,比空客A320当时取证时采用的标准又发展了20年,这也意味着C919适航取证的难度更具挑战。

民航/飞行学院孙有朝教授团队承担了二十余项与C919安全性适航相关的项目,涵盖了可靠性与维修性工程、安全性设计与验证、适航验证与审定、持续适航及管理等领域的科研工作,贯穿大飞机设计、制造、运营、维修的全寿命周期。团队开发了大型客机可靠性安全性基础数据库,搭建了大型客机虚拟维修性设计与验证系统、构建了飞机驾驶舱人机工效仿真验证平台,团队研究成果为C919大型客机可靠性安全性设计与适航验证工作提供了重要的技术支持。用孙有朝教授自己的话来说,适航技术“综合性强、专业面广,直接为飞机安全性设计与适航取证服务”。

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