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新2集团网站·中国大飞机横空出世 “三剑客”都有哪些成名绝技?

2019-12-24 13:22:53
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新2集团网站·中国大飞机横空出世 “三剑客”都有哪些成名绝技?

新2集团网站,运-20“鲲鹏”、c919干线客机、ag600“蛟龙”水陆两栖飞机是我国大飞机发展战略中的三剑客。目前运-20已经列装部队,c919今日首飞,ag600也进行了首次地面滑行测试,我国的大飞机即将全面进入收获期。

在三剑客之前,我国唯一研制的大飞机是运-10。运-10是上海飞机制造厂在上世纪70年代初研制的一种四发喷气式客机,气动布局和尺寸都接近波音707客机,全经济舱布局149座。但运-10项目诞生在文革这个动荡的年代,项目研发始终受到政治干扰、资金不足、技术落后的困扰,导致最后黯然下马,未能设计定型和投入使用。

停在上海飞机制造厂的运-10

通过运-10的研制,科研人员认识到我国在大飞机研制领域与世界先进水平还存在较大差距,具体表现有10大技术瓶颈:

1.大型飞机总体设计技术;

2.大飞机的气动特性预测方法;

3.噪声预测和减噪措施;

4.大型飞机载荷确定技术;

5.高效结构和强度设计技术;

6.长寿命高可靠性结构设计技术;

7.防雷设计和抗高强度辐射设计;

8.多轮起落架设计技术;

9.先进复合材料结构设计技术;

10.有特殊要求的鉴定技术。

随着改革开放以加大科研投入,大飞机上的神秘技术堡垒被一一攻破,正是这些技术的逐渐积累,才使我国有底气一口气陆续启动了三剑客的研制。

等待首飞的c919

三剑客虽然分别属于军用运输机、民用干线客机,大型水陆两栖飞机,但它们身上都具有一些共同的先进设计特点,保证了飞机的先进性和竞争力,下面就来盘点一下。

1、超临界翼型

运-20和c919都在机翼设计上采用超临界翼型,提高了高速巡航气动效率,降低了阻力。

传统机翼的翼型上表面弯曲,下表面平坦,这样设计的目的是增加上表面气流的流速,使大气施加在机翼下表面的压力比施加在上表面的压力大,由此产生升力。但这种设计在高速飞机上会产生一个问题,那就是在飞机进入0.85~0.9马赫的高亚音速区域时,机翼上表面气流就可能已经到达音速,此时的飞行m数被称为“临界马赫数”。如果飞机想要继续加速,就会产生很大的激波阻力,导致全机阻力系数陡升,降低巡航效率。

普通翼型和超临界翼型

为此nasa的启动专家惠特科姆在1967年提出了新颖的超临界翼型,这种翼型前缘较钝,上表面平坦,下表面接近后缘处有反凹,后缘薄且向下弯曲,能提高临界马赫数。

在以往的高速飞机设计中,提高临界马赫数的手段是减小机翼厚度,但这降低了机翼的低速升力和飞机的起降性能,并缩小了机翼内部空间,影响载油量。而采用超临界翼型的话就不必付出着些代价了。由于存在上述优点,目前超临界翼型已经成为了大型客机和运输机的时髦设计,波音747-8、767、777、787、c-17和空客a300、a350都采用了超临界翼型,此外还有我国的运-20、arj-21和c919。

2、先进起落架设计

大飞机庞大的重量需要有超高强度的起落架来支撑。运-20的最大起飞重量达220吨,还要求能在条件恶劣的简易机场起降的能力,所以该机的主起落架采用结构简单的三组六轮多柱式起落架,向上收入机身两侧的起落架舱整流罩中。这种起落架结构比伊尔-76和c-17的旋转90度收起方式简单,不容易出故障,a400m运输机也采用了类似设计。运-20的起落架采用超高强度钢和钛合金制造,带动了我国在大型高强度钢锻件和钛锻件上的研究与应用,突破了国外的技术封锁。

2017年4月29日,ag600在珠海进行了首次地面滑行试验

ag600作为一种水陆两栖飞机,除了能在水面起降外,还要具有在陆上起降能力,该机安装了粗壮的前三点式起落架系统。之前我国研制的水轰-5虽然也有起落架,但只能用于地面滑行,强度并不足以支持起降。由于两栖飞机船型机身的限制和耐腐蚀要求,ag600的起落架设计难度较大。最终该机采用前三点式起落架设计,双轮前起落架向上收入前机身船身底部,主起落架向后收入机身两侧的整流罩鼓包中,超高强度钢制造的前、主起落架都是双轮形式。

3、计算机辅助设计

三剑客在研制中广泛采用计算机辅助设计技术。c919在研制过程中使用“天河二号”超级计算机进行了高精确度外流场空气动力参数的运算,还使用“魔方”超级计算机对c919的增升装置设计进行了精细气动优化,确定出飞机的先进气动布局。

中国空军运-20运输机

运-20从首飞到列装部队仅用了3年半时间,这与该机在设计中应用基于三维模型的产品数字化定义技术(mbd)的无纸化设计师分不开的。与传统设计方法相比,运-20的设计周期缩短40%,生产准备周期缩短75%,制造周期缩短30%。ag600在研制中采用制造管理信息化系统(tdrm),逐步实现了所有工装设计、制造、修理,文件发布,零件制造指令编制,零件制造统计等无纸化设计与全电子数据传递,大大提高了工作效率。

4、承载式风挡

运-20和c919都采用了先进的承载式风挡设计,这种风挡与机头外形融为一体,在降低阻力的同时风挡玻璃也被作为承力结构的一部分,无需对风挡周围结构进行补强,提高了飞机的结构效率,降低了整机重量。

5、先进复合材料

三剑客在制造中都广泛采用复合材料以降低重量,提高性能。运-20的舱内部分内饰构件使用了阻燃玻纤增强环氧树脂和玻纤增强酚醛树脂预浸料复合材料,该机的复合材料用量在10%左右,在垂尾、平尾、方向舵、升降舵、襟翼、副翼、整流罩等处也使用了复材。

c919的第三代铝锂合金材料和碳纤维复合材料的使用量达到了8.8%和12%。

c919

据报道,ag600为了提高耐腐蚀能力也大量采用复合材料,但比例没有公布。此外该机使用的jl-4a/1六叶螺旋桨的桨叶采用全复合材料制造。

但三剑客的复合材料使用比例与世界先进水平相比还偏低,假以时日,随着我国航空复材的发展,三剑客必然能够扩大复材比例,进一步减重增效。

研制大飞机的资金投入大、技术要求高、系统集成难度大、安全性要求高,是一个国家个国家工业、科技水平和综合实力的集中体现。我国启动大飞机研制项目对对增强综合国力、科技实力和航空工业在国际上的竞争力具有重大意义。

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