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楼主: 万磁王

C919:精妙就在细节之中

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 楼主| 发表于 2017-8-25 10:46:50 | 显示全部楼层
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  机翼靠下表面与上表面的压力差产生升力,这个压力差在翼尖也形成绕翼尖的横向涡卷,前飞的飞机在翼尖拉出涡流,形成阻力。常规小翼用竖起来的翼面阻断涡卷,但小翼本身也形成涡卷。另外,小翼的重量和向内的压力使得小翼翼根的应力较大,翼尖结果必须相应加强,带来相应的增重。常规小翼的减阻和增重是一对矛盾,设计不当的话,甚至可能得不偿失,变成装饰性的摆设。新型大弯度、小上反、大后掠的小翼有一定的阻断涡卷的作用,但更重要的是通过逐渐收尖的翼尖,逐步消除上下翼面的压力差,阻止涡卷产生。增大翼尖后掠则进一步强化效果。当然,没有压力差了,也就没有升力了,不产生升力的翼尖结构最终是死重,所以压力差也不能全部消除了,残余的一点就靠小幅度的上反来阻断残余涡卷了,这是一个优化问题。弯曲翼尖在概念上谈不上多少复杂,但在设计上需要大量计算和优化,这就是中国方兴未艾的超级计算机大显身手的地方了。顺便说一句,战斗机蚌式进气口也是复杂三维流动的计算流体力学问题,也是得益于超级计算机。
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C919的翼梢小翼设计
  在更高层面,C919的主要尺度与波音737MAX或者A320NEO相仿,但标准型起飞重量只有72.5吨,航程只有4075公里。增程型的起飞重量增加到77.3吨,航程增加到5555公里。相比之下,波音737MAX  8和A320NEO的航程达到6500公里。这不是技术落后的表现,反而是商飞按照市场特点所作的细化、优化的结果。
  飞机载油量越大,航程越大,空重也越大。如果设计航程大大超过典型航线的要求,即使不满油起飞,多余的空重也导致不必要的油耗。美国波士顿到洛杉矶的飞行距离约4200公里,西雅图到檀香山则达到4300公里,芝加哥到安克雷奇也达到4550公里,6500公里的航程可以轻松拿下。6500公里的航程在理论上还足够纽约到法兰克福(6220公里)的航线,实际使用会留有余量,多伦多到曼彻斯特(5500公里)还是不成问题的。
  但对中国来说,哈尔滨到广州才2800公里,上海到乌鲁木齐还不到3300公里,C919标准型的4075公里航程就很合适。需要更长航程的话,C919增程型可达5555公里,足够北京到新加坡(4400多公里)、广州到马尔代夫(4900公里)了,即使留有余量,也依然有很实用的范围,比如上海到新加坡(3800公里)、乌鲁木齐到莫斯科(3750公里)。
  高度针对性的航程定位特别适合中国市场,当然,在外销市场上就要看情况了。加尔各答到迪拜(约3400公里)、新加坡到悉尼(3900公里)、首尔到香港(3850公里)还是适合的,内罗毕到约翰内斯堡(3000公里)或者开罗到孟买(4350公里)也没问题,还是有不小的市场的。
  C919的竞争力来自从基本设计开始的可靠性、舒适性和经济性。回到商飞只是“攒机商”和C919只是“飞机壳子”的问题,这些责难不是针对商飞的,而是针对中国航空工业的。中国正在航空发动机、航空电子、航空特设等方面投入巨大的努力,已经取得阶段性的发展,假以时日,没有理由研发不出高水平的产品。科技不是巫术,只要有足够的才华和勤奋,投入足够的时间和资源,重复前人已经走过的路是做得到的。C919或者其他商飞飞机的目标造出最好的飞机,那分系统也要是最好的。在现在,这些引进的分系统是最好的,当然要用;未来有国产分系统达到甚至超过引进分系统了,那就是用的时候了;但如果国产分系统足够好而引进分系统性价比更高,不排除回到引进分系统。国产化是过程,不是目标,打造最可靠、最舒适、最经济的大飞机才是目标。

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 楼主| 发表于 2017-8-25 10:48:24 | 显示全部楼层
  C919无疑是先进的,影响是巨大的,但对其先进性和影响要有清醒的认识,不实事求是的赞美是捧杀。比如说,坊间多有把C919与波音737NG和A320CEO相比较的,这种比较意义不大。波音737NG和A320CEO的生产已近尾声,C919投入航班运营的时候,主流销售产品应该已经转为波音737MAX和A320NEO,这才是有意义的比较对象。C919面对波音737MAX和A320NEO依然有竞争力,但大家用相似的发动机,C919要靠更加人性化的机舱设计和由设计定位决定的本质经济性这样的硬功夫来竞争。
  坊间还对C919与LEAP甚至波音737MAX、A320NEO的关系多有谬传。CFM56是现代民航发动机史上神一样的存在,但通用电气与赛峰也明白坐吃山空的道理,早早决定用新技术深度升级。LEAP和C919都在2008年正式立项,但两者是互相独立的,没有C919,LEAP也是要启动的。波音737MAX和A320NEO也是一样,这两个高度成功又激烈竞争的系列也到了升级换代的时候了,有没有C919都要进行的。
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C919复合材料零部件生产现场

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 楼主| 发表于 2017-8-25 10:49:18 | 显示全部楼层
 在技术上,C919结构的铝锂合金用量达到8.8%,复材用量达到12%。但波音787的复材用量达到50%,A350的复材用量更是达到52%,铝锂合金也达到20%,连庞巴迪尔CS系列都是46%复材、24%铝锂合金。C919的曲面风挡已经为波音787、CS系列、A350等飞机采用,大弯度小翼更是率先在波音787和A350上采用。中间座位加宽也不是全新理念,CS系列就是这样的。波音787还已经采用电致变色机舱玻璃,这不是没有意义的噱头。在越洋航线上(尤其是由东向西),飞机在“追着”太阳飞,所以机外始终是白天。为了帮助旅客倒时差,在某一段时间里会要求所有人落下机窗盖板,使得机舱内像夜间一样黑暗,帮助旅客入眠。但难免有人睡不着,或者要看窗外景致,擅自拉开盖板,强烈的阳光影响很多人的休息。另外,飞行安全条例规定,在着陆前必须打开所有机窗盖板,依然会有人不听指令。电致变色可以统一控制,根据需要强制“拉黑”或者“拉白”。C919还是传统的盖板,好在C919主打中短程航线,这个问题不大。另外,波音787的机舱压力是按1800米空中设定的。尽管C919的2400米设定是主流,1800米设定毕竟更加舒适。
  这不是说C919的成就不大。C919迈出了了不起的一大步,这是运-10想迈而没有迈出的一步,这是ARJ21迈出了但是不够大的一步,这是寄托着中国人厚望的一步,也是提醒世界“中国来了”的一步。中国人不满足于纸上谈兵,不满足于照猫画虎,从深谋远虑的顶层设计开始,在老老实实的抠细节中充实,这才有C919的一飞冲天。这是辛苦的,枯燥的,但也是最扎实的成功之路。
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