图说C919——更直观的认识中国的大客机

万磁王

作者：周颖 高鹏举   
本文摄影：未注明外均为高鹏举
来自空军之翼

　　2017年4月26日，国产第一条001A航母下水；2017年5月5日，国籍登记注册号为B-001A的C919顺利完成了首飞；2017年12月24日，B-002A的AG600大型水上飞机首飞成功。从2016年下半年到现在，国人接二连三的被一系列新诞生的国之重器所震撼，我们在各个领域取得的成就充分展现了国家意志和人民的创造力，这些成就的诞生是我们在复杂多变的国际环境中努力拼搏，锐意进取的最好证明，因为我们的目标是星辰大海。今天我就带大家围绕C919走一圈，一起仔细看看我们的C919，让您更直观的认识我们大型客机。

　　C919选用了双曲面整体承载式风挡玻璃，总共四块，面积很大，这对机头驾驶舱结构和风挡玻璃的光学性能提出了很高的要求，风挡与机头雷达罩线条融为一体，整体气动减阻效果明显，飞行员的视野极好，现在全球这样做的大家常见的只有波音B787和C919，当然加拿大庞巴迪CS系列客机也是这样的，只是这个系列的飞机我们不常见而已。C919驾驶舱侧舷窗镀膜可以有效防紫外线，为飞行员提供高空飞行时的保护，这风挡玻璃可是咱们中国本土的企业提供的。

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　　风挡的下方是一堆各种探头，对于飞机而言，比如飞行速度、飞行高度、升降速率等等很多飞行数据都需要测量空气压力，因此这些在机头处的各种探头就承担的是这样的责任他们分别是静压管、全压管、大气总温探头、结冰传感器，红色方框表示这个区域内一定要干净整洁，气动平滑，否则都有可能导致传感器测量不准。
　　图片最左边有几条“凸筋”的圆滚滚的机头雷达罩里面就放置的是C919的气象雷达，飞机的飞行活动是靠天吃饭的，彩色气象雷达可以利用多普勒效应来探测雨云以及湍流，可以给我们的飞行员以安全的飞行参考，这些“凸筋”叫做防雷条，它既可以增加复合材料的雷达罩强度，也有效减弱雷电击中飞机影响（它们相当于避雷针的作用）。别看雷达罩和飞机机体是一个颜色，但是介电性质却完全不同，雷达罩就必须喷涂不能影响雷达波的漆，而机身的漆就不受此要求影响。
　　C919上的复合材料应用范围从方向舵等次承力结构到平尾等主承力结构，主要包括雷达罩、机翼前后缘、活动翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、后机身、尾翼等部件，用量达到机体结构重量的11.5%，这是国内首次在民用飞机的主承力结构、高温区、增压区使用复合材料。

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　　我们从右边看看C919的机头，由于采用了承载式整体风挡玻璃，因此C919和波音B787一样是没有能够打开的侧舷窗的，有些民航客机驾驶舱拥有能打开的侧舷窗也是飞行员紧急逃生的出口，像这样不能打开侧舷窗的飞机就必须为飞行员设计至少一个应急逃生门，我们可以看到在右侧的风挡上方就是C919的机组应急逃生门，这就是从为机组救生角度要求来设计的。
　　右边的机头大气数据探头和左侧一模一样，它们有两个作用，第一作用大家都好理解——是为了安全的备份。第二是为了校准，关于校准我们需要解释一下：飞机本身也有一定的尺寸，所以当飞机横滚偏斜时，就会有一边的探头真实高度下降，而另一边的探头实际高度增加，两边的探头测量的数据会产生一定的误差，虽然民航飞机横滚偏转角度很小，两边探头的高度差很小，但就是为了更精准的测量高度，大气数据计算机会把两边“实际高度”不同探头测到的数据进行比较、加权、再根据飞参数值进行综合评价，从而解算出最精准的飞行高度——飞行的严谨性大家从这里就能见一般了吧？

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　　这是C919的左前登机门，我们乘客一般都从左边上飞机，右边是为飞机提供配餐、报刊杂志的，所以左边专业叫做登机门，右边专业上被称为勤务门，这些门既是乘客出入飞机的通道，也是应急逃生出口，所以，所有的门框都会用与机身颜色有明显区别的线条来表示，以帮助救援人员找到这些应急出口。我们可以看到，在门的上边有一根比门宽的“线”，这其实是一根导流槽，是个很贴心的设计，如果遇到下雨，雨水就会从导流槽向门的两侧分流，而不会让您穿越“水帘洞”。

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　　C919的这个客舱门的设计和空中客车的飞机类似，只要将门把手向上提起开锁，直接向外向前平推/拉开就可以将门打开并锁住。C919的首飞机长蔡俊大家都很熟悉了，但是C919首飞落地后第一个打开左前登机门的却是首飞的试飞工程师马菲，此图中他正在打开舱门，随后首飞机长蔡俊从容步出机舱，马菲在首飞机组中排位第四，通过他的操作方法我们可以看出大门的打开方式。

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　　图005，首飞的这架C919并不是正常交付客户的完全体，如果您仔细看就会发现登机门里的舱内隔间壁板上还有白色的线束围起来预留的位置，这里将来安装的是乘务员使用的客舱综合服务显示控制器，通过大面积的触摸屏乘务员可以集中控制客舱灯光、播放音乐和录像、检查飞机上饮用水和盥洗室废水的勤务状态、微调客舱温度等等工作。在舱门的右边您会看到从上到右下依次有四个探头，分别是空速探头、大气总温探头和两个迎角传感器，前两个探头你可能有疑问，不是机头两边都有了么？？为啥这里还有？？我要来解释下，因为这是第一架飞行验证状态的C919，我们需要通过多种方式来测量与飞行密切相关的重要大气数据，因此，本图中我们看到空速探头和大气总温探头并不是C919的标准配置探头，这两个探头也并非为飞机直接提供数据，而是为安装在机身里面的测试设备提供信号的，这个测试设备会实时记录和回传给指挥大厅，首飞机组还有手持式GPS系统来测量空速。C919首飞时，技术人员会通过手持GPS、飞机自身、地面遥测等多途径获取的数据，分析判断飞机空速系统是否正常。通过多渠道获得空速数据，对C919的首飞十分重要，如果首飞时仅使用飞机自身空速测量系统，而该系统发生异常导致错误，其后果可能非常严重。以后C919进入型号合格审定试飞的时候甚至还有可能在机头雷达罩上安装一根指向前方的像长矛一样的大气数据探测杆，这都是为了更加精准的测量空速。完成相关的测试后，正常的生产交付型号这些就会取消的。而且您可能还会发现这些探头并不水平向前，而是向下偏斜，您的观察非常仔细，因为飞机飞行时机翼的翼弦要和气流要保持一定的迎角，这样可以让机翼产生足够的升力，为了保持这种机翼和气流迎角，飞行时就会将机身维持在头高尾低的状态，但是飞机质心依然是水平运行，探头向下倾斜是为了让飞机在正常巡航飞行时的迎角下，探头最大限度的指向顺气流方向，测量的数据尽可能准确。

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　　下面这两个有红色文字标示的传感器就是飞机的迎角传感器，迎角也叫攻角，是飞机相对与气流的角度，我们用这个传感器测量飞机机机翼的翼弦相对气流的夹角，以此来进行飞参数据计算，确保始终是在安全的迎角内飞行，每架飞机都有自己的设计极限迎角，在这个极限迎角以下都可以安全平稳的飞行，一旦超过这个极限迎角，飞机产生升力的部件——机翼所产生的升力会急剧减小，阻力会急剧增加，当升力不足以托举飞机在空中飞行时，我们就称飞机发生了“失速”的状态。
　　举个例子：我们放风筝，风筝的升力平面必须和风有一定的角度才能获得升力，飞向空中，风筝是飞得高还是飞得远都依赖于顶线的绑扎技巧，当然，我们不能把风筝的顶线绑扎成让它与风的来向正好平行或者成90度，正好平行就获得不了升力，飞不起来，而如果成90度那样就成阻力板了，也不能飞行了，这样例子就能帮助您理解飞机的迎角（攻角）对飞行的作用。

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　　这是C919的上机身，有一大堆神秘的天线和探头，它两个TCAS天线非常扁平，不仔细看不容易发现）、机身上部防撞灯、刀型VHF通讯天线和综合信息遥测天线、这些里面长得像指南针那样的传感器和遥测天线仅在这首架C919和一些需要进一步试飞的C919飞机上有，以后正式生产型C919是没有的。
　　在材料使用上，C919以第三代铝锂合金、复合材料为代表的先进材料首次在国产民机大规模应用，总占比达到C919飞机结构重量的26.2%。先进铝锂合金的应用，属国内首次，通过大量的研发和验证试验，建立了铝锂合金的材料规范体系、设计许用值体系和制作工艺规范体系。C919的机身蒙皮、长桁、地板梁结构上应用第三代铝锂合金，用量达到机体结构重量的7.4%。

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　　这就是C919的心脏——来自CFM的LEAP-X1C涡轮风扇发动机，LEAP-X1C发动机是由著名的航空发动机厂商CFM公司在其研发生产的世界最畅销发动机CFM56系列发动机的基础上，融入了近40多年来的成功经验，植入了最先进的技术研制出来的大型高涵道比涡轮风扇发动机。这款全新的民用航空发动机大量应用先进技术，使得发动机综合性能大幅提升、利用成熟发动机进一步发展升级也极大的降低了研发成本和技术风险，更好地满足了客户的经济需求和环保要求。与CFM研发的CFM56系列标准发动机相比，LEAP-X1C发动机燃油消耗可减少16%，二氧化碳排放量可减少12%，氮氧化物排放量比国际民航组织规定的标准低50%，且更为安静。是中国的C919选用的唯一国外动力装置。
　　我们知道，CFM56系列发动机安装在空客A320系列飞机和波音737系列飞机上，而其发展型号LEAP系列发动机也针对空客、波音和中国商飞做了不同的设定，分为X1A（专门配属空客A320NEO,单台起飞推力32900磅，折合14.92吨）、X1B（专门配属波音B737MAX，单台起飞推力28000磅，折合12.7吨）和X1C（专门配属中国商飞C919，单台起飞推力30000磅，折合13.6吨）三大系列，我们可以看出CFM公司的LEAP发动机不同的分类就是专门按照三大民用飞机制造商的名字来划分的。我们可以在发动机的整流罩上看到CFM的商标和LEAP的名字，C919使用国际上成熟可靠的货架产品可以降低研发风险，为后续适航取证铺平道路，当然，希望我们自己的国产民用航发能够尽快装备使用，我们可以看到，在发动机的后部还画有发动机进排气危险区域标示——这是强制涂装，世界上每架民航飞机的每台发动机上都有，不过，这和乘客关系不大，主要是给地面机务工程师看的，防止他们在维护检查工作中受到伤害。

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　　从正面看C919的心脏——CFM研发的LEAP-X1C涡轮风扇发动机，C919一共安装了2台这样的发动机，我们从正面看，发动机整流短舱下半部也做了扁圆化处理，以此增加发动机短舱和地面的间隙，两台发动机通过吊架系统吊装在机翼下方，C919的发动机与机身之间的吊架采用了IPS（推进系统一体化）设计技术，使得气动损失降低，减小了结构重量。采用翼吊发动机设计有如下好处：1，发动机距离地面近，维护方便，绝大部分日常维护我们技术工程师站在地上就可以完成，个别高的地方拉一个小梯子就可以接近。2，发动机安装的位置比机翼里油箱的位置低，即使全部燃油泵都不工作，发动机也有重力供油作为备份从而确保安全。3，发动机装在机翼下方，进一步远离机身，机翼的本身还可以有效遮蔽发动机的噪音，从而让客舱环境更舒适。4，发动机本身的重量也能抵消飞机机翼的升力对机翼结构的一部分弯矩，这一点作用和机翼燃油箱是类似的。