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1、C919首飛在即，國產(chǎn)大飛機原來是這樣的！
2、這張圖里的大飛機是空中客車A380?
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C919首飛在即，國產(chǎn)大飛機原來是這樣的！
出品：科普中國
制作：南京航空航天大學(xué)大學(xué)生科學(xué)與技術(shù)協(xié)會戚耀文
監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心
C919大飛機即將首飛啦！C919是中國首款按照最新國際適航標(biāo)準(zhǔn)研制的干線民用飛機，于2008年開始研制，2015年11月2日，C919大型客機首架機正式下線；2017年3月，國內(nèi)63名院士和專家組成的評審委員會一致同意通過國產(chǎn)大型客機C919首飛技術(shù)評審；2017年4月16日，C919在上海浦東機場進行了首次高速滑行測試；2017年4月23日，C919在上海浦東機場成功進行了高速滑行抬前輪測試，標(biāo)志著C919的首飛已進入“讀秒”狀態(tài)......
2015年11月2日，我國自主研制的C919大型客機首架機，在中國商飛公司新建成的總裝制造中心浦東基地廠房內(nèi)正式下線。新華社記者丁汀攝
2017年4月23日，國產(chǎn)大型客機C919在上海浦東機場進行高滑抬前輪試驗。王脊梁 攝
外形：小干線家族中的“大塊頭”
C919為雙發(fā)渦扇中型機，畢竟是干線客機，長38.9米，連翼展35.8米，高12米，就算身高1米9的乘客走在機艙里也不會覺得不適，最大起飛重量為72噸，雖然沒有波音777那么大，但已經(jīng)是小干線家族中比較大的機型了，最大可容納190人之多。
C919機身線條流暢，值得一提的是，飛機的機體從設(shè)計、計算、試驗、制造全是中國自己做的，強有力地回應(yīng)了對飛機制造自主性的諸多質(zhì)疑。飛機采用了新一代超臨界機翼，自主發(fā)展“一分鐘”快速成型的方法提高了機翼曲面的質(zhì)量，改善跨音速范圍內(nèi)的可控性，減少飛行阻力從而節(jié)省了很多燃料。為了全面認證C919的氣動設(shè)計，滿足對CFD技術(shù)的不同精度和效率的要求，不同構(gòu)型、雷諾數(shù)的全、半膜的風(fēng)洞測試不斷開展，包括測力、測壓、動力影響，增升裝置設(shè)計方案選型、驗證、確認等一系列超過15000的風(fēng)洞“吹風(fēng)”試驗，從而擁有了比現(xiàn)役同類飛機更好的巡航氣動效率。
再看看它的造型，就是霸氣，像是戴著一副俊酷的墨鏡。相比需要6塊擋風(fēng)玻璃的傳統(tǒng)飛機，C919只有4塊，機頭更具流線型，使得飛行員視野更開闊，減少阻力。但是這種擋風(fēng)玻璃工藝更復(fù)雜，制造難度也大。這也使得C919獨特到只看臉就可以辨認出來。
由于飛機重量比較重，其發(fā)動機甚至比現(xiàn)役的波音737的都要大，所以C919采用了第三代鋁鋰合金材料，鋰元素的加入使其比同等機型輕了5%-10%。飛機上使用的復(fù)合材料主要是碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料，具有高耐腐蝕、質(zhì)量輕等特點，但價格大約是常規(guī)鋁合金材料的幾十倍，所以在機體結(jié)構(gòu)用量只占到了12%。
發(fā)動機：技術(shù)創(chuàng)新運營成本降低
航空發(fā)動機作為“航空之花”，可以說是航空技術(shù)和工業(yè)積累的完整體驗。C919的發(fā)動機為LEAP-X1C發(fā)動機。
LEAP-X1C型發(fā)動機是由國際公司美國通用電氣與法國SNECMA各以50%資金比例合資建立的大型客機發(fā)動機生產(chǎn)商CFM國際公司研制的大型噴氣客機發(fā)動機。它采用了18片賽峰公司研制的碳纖維復(fù)合材料風(fēng)扇葉片以及美國通用電氣公司研制的陶瓷基復(fù)合材料渦輪部件。
它采用了許多行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的創(chuàng)新性技術(shù)，包括超高壓比核心機、采用三維編織樹脂模傳遞成型技術(shù)制造的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片、復(fù)合材料風(fēng)扇機匣、第三代三維氣動設(shè)計壓氣機和渦輪葉片設(shè)計技術(shù)、第二代雙環(huán)預(yù)混旋流器（TAPS II）燃燒室技術(shù)、可變面積外涵噴管和先進材料等。發(fā)動機和短艙將作為一體化推進系統(tǒng)來設(shè)計，擁有先進的進氣道、聲學(xué)處理和電動反推力裝置，可以充分發(fā)揮其氣動性能、重量和聲學(xué)優(yōu)勢。
這款先進的新型渦扇發(fā)動機較CFM之前生產(chǎn)的波音737的發(fā)動機有了許多先進性提升。LEAP-X1C發(fā)動機燃油消耗可減少16%，二氧化碳排放量可減少16%，氮氧化物排放量可減少至不足60%，且更為安靜。相比于其他發(fā)動機，LEAP-X運營成本可以比其他發(fā)動機降低15%，這是一項巨大的優(yōu)勢，這也是最終選定LEAP-X系列發(fā)動機作為動力裝置的最重要原因。
航空發(fā)動機（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
為啥發(fā)動機不是國產(chǎn)的？
有人會問，C919的發(fā)動機為啥不用國產(chǎn)的呢？航空發(fā)動機的研制都有哪些難題呢？
中國的現(xiàn)代化工業(yè)起步比國外晚，技術(shù)也比較落后，這讓中國的航空發(fā)動機水平和中國航空整體水平相比比較低，這個短板影響了整個航空工業(yè)的實力。而我國在大飛機的發(fā)動機上落后很久，上世紀轟動一時的運10所用發(fā)動機就是波音707所用JT3D-7發(fā)動機。當(dāng)時雖然已經(jīng)開始著手研制我國自己的發(fā)動機，但是因為種種原因運10下馬，科研資料全部銷毀，致使我國發(fā)動機事業(yè)停滯不前。
難點1：四高
簡單而言，噴氣式飛機發(fā)動機就像是一個兩端都開口的圓筒，從前端吸入的空氣經(jīng)過壓氣機、燃燒室等一系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而后變?yōu)楦邷?、高速的燃氣從后端噴射出去，就產(chǎn)生了向前的反推力。所以，飛機發(fā)動機的特點是“高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、高負荷”。
這四高，簡直是個大難題。一般噴氣發(fā)動機內(nèi)部某些部位的溫度在1600℃左右，而發(fā)動機風(fēng)扇后的壓氣機進口空氣和出口空氣的壓強都要比大氣壓強要高得多。
與發(fā)動機相比，大飛機用的大涵道與發(fā)動機和戰(zhàn)斗機的小涵道又有不同，所謂涵道比就是發(fā)動機外涵道與內(nèi)涵道之比，拋開種種晦澀的技術(shù)細節(jié)不談，普通人能夠直觀明白的是，大涵道比發(fā)動機比小涵道比發(fā)動機的油耗小、推進效率好、經(jīng)濟性能高，不過制造要求也更高，穩(wěn)定性更強，比如前者的風(fēng)扇葉片起碼有一米多，而后者則只需0.3—0.4米左右。
拿一款非常高端的發(fā)動機來說，羅爾斯·羅伊斯公司為A380生產(chǎn)的發(fā)動機內(nèi)部的最高溫度達到了太陽表面的一半，發(fā)動機內(nèi)部的壓力達到了50個大氣壓，渦輪葉片葉尖的運動速度達到2000公里/小時，而它的葉片有3米多長。這四高兩低簡直是制造民用大飛機發(fā)動機的緊箍咒。
難點2：經(jīng)濟性與舒適度
除了四高難題以外，民用客機的發(fā)動機還必須考慮經(jīng)濟性能和舒適度，也就是說，油耗要低，噪音也要低。而這些林林總總的問題也正導(dǎo)致了我國飛機發(fā)動機發(fā)展緩慢。
難點3：發(fā)動機的材料和工藝
此外，材料和工藝難題也是不能忽略的，要保持燃油火焰在以每秒100多米高速流動的高壓氣流中穩(wěn)定燃燒，這與在狂風(fēng)中保證手中火炬不滅一樣困難；同時要保護燃燒室火焰筒壁不被高溫燃氣燒蝕，不僅需要耐高溫材料和耐熱涂層，還要通過燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計，采取冷卻手段，降低燃燒室筒壁溫度。
目前國外發(fā)達國家的發(fā)動機主軸承的壽命都在1萬小時以上，而我國的基本在900小時以內(nèi)，差距還很大。而現(xiàn)代高性能航空發(fā)動機都采取一些高強度、耐高溫材料，包括鈦、鎳、鋁、復(fù)合材料以及鎳基和鈷基超耐熱合金。有分析認為，中國現(xiàn)在超耐熱合金還不能完全自給，據(jù)估計中國每年超耐熱合金的生產(chǎn)量約為10000噸，而需求量則為20000噸。更有專家指出，制造發(fā)動機風(fēng)扇的復(fù)合材料目前國內(nèi)做不出來。
機上電子設(shè)備
C919采用了雙側(cè)桿正桿飛行控制系統(tǒng)，其特色在于采用兩種不同構(gòu)型的4個獨立主飛行控制系統(tǒng)。其中包括兩個常規(guī)液壓動作系統(tǒng)和兩個電-液動作系統(tǒng)。C919采用電-液動作系統(tǒng)，這使其在動力資源上具備更大的靈活性，增加了冗余性，提高了安全性能。針對先進的氣動布局、結(jié)構(gòu)材料和機載系統(tǒng)，研制人員共規(guī)劃了102項關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，包括飛機發(fā)動機一體化設(shè)計、電傳飛控系統(tǒng)控制律設(shè)計、主動控制技術(shù)等。
與此同時，C919在機內(nèi)采用先進的電傳操縱和主動控制技術(shù)，提高飛機綜合性能，改善人為因素和舒適性；另外，先進的綜合航電技術(shù)減輕了飛行員負擔(dān)，提高導(dǎo)航性能，改善人機界面。
但必須承認的是，C919上也有很多設(shè)備是現(xiàn)在甚至是較長時間內(nèi)，國內(nèi)都無法提供具備競爭力產(chǎn)品的類型。一個典型例子就是機載液壓系統(tǒng)。飛機上的各個氣動舵面偏轉(zhuǎn)、艙門和起落架的收放等等，無不依賴于液壓系統(tǒng)的驅(qū)動——這個以極小的體積和重量，就能傳遞極大的功率的神奇設(shè)備。
C919首飛意味著什么？
航空制造業(yè)差不多代表了一個國家制造業(yè)的頂尖水平，我國在上世紀放棄了運-10計劃導(dǎo)致國內(nèi)航空制造業(yè)十年的斷檔和大量的人才流失，此次首飛標(biāo)志著我國的大飛機制造業(yè)重新崛起。
有人說，我們只是造一個殼子把所有的東西塞進去。但這正是我們所取得最大進步所在，航空制造業(yè)與其他制造業(yè)的有一個不同之處就在于集成的難度，飛機特別是商用的大飛機，講究耐用率與經(jīng)濟性，這就帶來了對氣動布局的近乎苛刻的要求，既要有可靠的結(jié)構(gòu)強度同時又要做到盡可能輕便，而一個氣動布局所涉及到超算模型與風(fēng)洞模擬，又不是一般小國家可以做到的體系化建設(shè)?？梢哉f造出一個殼子是一個系統(tǒng)的工程，考驗的是一個國家的完整工業(yè)體系與龐大的工程師隊伍。
在全球化的時代里，一味講究國產(chǎn)率實際上并沒有太多的價值，737和A380上面也有不少零件來自于中國制造商。C919使用了美法合資CFM公司的LEAP-1C的發(fā)動機，其實波音與空客的飛機也用了這個發(fā)動機，C-919用了它可以消耗比同級別飛機少15%的燃油，降低10%的座公里直接使用成本，還可以減少50%的碳排放量，別人的好東西可以拿來用為什么不用呢？
當(dāng)然這也不意味著我們可以不必發(fā)展發(fā)動機，C919的航電、飛控、空氣管理系統(tǒng)供貨商均為歐美公司，這些關(guān)鍵技術(shù)上面我們尚還沒有能力做出和西方歐美公司一個水準(zhǔn)的產(chǎn)品，但是只要我們可以利用他們的技術(shù)造出我們的飛機，并且可以投入運營并盈利，自然會有國內(nèi)的廠家來研發(fā)我們自己的航電、飛控系統(tǒng)，如果一蹴而就全部國產(chǎn)，可能帶來的結(jié)果是C919項目的失敗，這會導(dǎo)致國民對整個國產(chǎn)飛機產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)バ判?，國產(chǎn)飛機失去市場，行業(yè)逐漸崩潰，想要再一次打開市場，困難可想而知。
C919以高達百分之五十的國產(chǎn)率下架，打破了歐美在大型客機領(lǐng)域的壟斷地位，是超出預(yù)期的成功。作為一款商業(yè)用途的飛機，大量使用國際一流的發(fā)動機與航電、飛控技術(shù)以增強穩(wěn)定性，并以此加大通過美歐主導(dǎo)的適航認證的概率，更為之后的國產(chǎn)化積累了經(jīng)驗。
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這張圖里的大飛機是空中客車A380?
是的，目前只有空客A380是雙層的，機翼翼根處，就是藍色長條那個地方是第一層，上邊的窗戶是第二層。
是否有世界最大飛機的圖片，急，謝謝！
如今，作為飛行史上體格最大的飛機之一，XC-99即將在美國空軍史上占據(jù)一個確定的位置--在經(jīng)過重新裝修后，存放在俄亥俄州代頓市的美國空軍博物館供人參觀。美國空軍博物館發(fā)言人克里斯·邁克基說："XC-99最初可能要在室外展覽一段時間，"不過博物館長期的建設(shè)計劃將開放"更多的空間"，其中許多用于展覽實驗性飛機。邁克基說："XC-99最終將會被移進實驗性飛機大樓。"
XC-99運輸機絕對是一個龐然大物。它的尾翼高約57.5英尺，也就是說有5層樓那么高。XC-99的機艙為雙層，有效負載空間可達16,000立方英尺，可以搭載400名全副武裝的士兵或50噸貨物！在當(dāng)時是一個運輸傳奇，因為當(dāng)時最大的運輸機是C-97，是在B-29轟炸機基礎(chǔ)上改進的，但C-97只能搭載100名士兵以及不到半噸的貨物。XC-99可攜帶21,000加侖的燃料，它的運輸機總重為322,000磅，由于它有10個輪胎，因此使它在任何長5,000英尺的跑道上起降成為可能。而在一般情況下，長5,000英尺的跑道只能供像總重僅為73,000磅的C-54等小型飛機起降。
當(dāng)時的新聞公告披露，XC-99總共有6個發(fā)動機，設(shè)計馬力相當(dāng)于5個機車的動力。6個發(fā)動機至少重10噸。公告還指出，XC-99總共有6萬平方英尺的金屬片，至少100萬個鉚釘以及超過25英里的配線。XC-99有各種各樣的昵稱，如"空中歌利亞"和"太空皇后"。
從B-36到XC-99
XC-99是在B-36轟炸機的基礎(chǔ)上改進的。B-36轟炸機是在二戰(zhàn)中期設(shè)計并制造的，當(dāng)時美國擔(dān)心英國一旦被德國納粹攻陷，美國就必須直接從美國海岸執(zhí)行遠程作戰(zhàn)任務(wù)，因此設(shè)計出名副其實的洲際轟炸機——B-36。B-36轟炸機可以攜帶1萬枚炸彈，航程可達1萬多英里。而在當(dāng)時，還沒有任何一架飛機的航程接近1萬英里。
1941年10月，美國空軍將統(tǒng)一飛機集團(康維集團的前身)所設(shè)計的35號型飛機作為最有發(fā)展前景的候選方案。1941年11月，統(tǒng)一飛機集團獲得了設(shè)計兩架XB-36實驗飛機的合同。第一架XB-36在1944年5月交付美國空軍使用，但由于當(dāng)時盟軍在歐洲戰(zhàn)場的被動局面已完全得到扭轉(zhuǎn)，因此該計劃也就失去了發(fā)展動力。直到1946年8月XB-36才實現(xiàn)其處女飛。
XB-36轟炸機的翼展為230英尺。機身長163英尺，高度超過46英尺，總重為265,000磅，由Pratt Whitney公司研制的6部R-4360-25發(fā)動機提供動力，每臺發(fā)動機可產(chǎn)生3,000馬力。飛機在35,000英尺的飛行高度時的最大航速為每小時346英里，巡航速度為每小時216英里。XB-36當(dāng)時是世界上最重最大的飛機，同時也是第一種大批量生產(chǎn)的大型飛機，首批生產(chǎn)了100架。美國空軍計劃裝備385架。第一架B-36A轟炸機于1947年試飛。美國戰(zhàn)略空軍第7轟炸隊1948年6月裝備了第一架B-36A，用于訓(xùn)練任務(wù)。幾乎就在美國空軍成為一個獨立軍種后一年，第一架B-36B于1948年試飛。
1942年，統(tǒng)一飛機集團在開發(fā)大型轟炸機的同時，也開始了對B-36轟炸機向運輸機的轉(zhuǎn)變進行的初步研究。美國空軍當(dāng)時也在探索一種超大型飛機，他們希望這種飛機與同時代的空運飛機相比，可以快速運輸更多的士兵以及更多的貨物。
1942年12月，美國陸軍航空部隊就關(guān)于生產(chǎn)稱作XC-99的實驗飛機正式與統(tǒng)一飛機集團簽訂了購買合同，但由于當(dāng)時B-36屬于優(yōu)先開發(fā)的項目，因此直到1947年XC-99才生產(chǎn)完成。1947年上半年，統(tǒng)一飛機集團宣布XC-99已經(jīng)被移到室外進行生產(chǎn)。該公司的新聞公告宣稱："在這架大型飛機的幾個起落輪安裝完畢后，我們公司的任何生產(chǎn)車間的高度都不足以放下它，而生產(chǎn)車間的寬度也只能容下飛機的外部翼片。"XC-99與B-36的翼展相同，但XC-99的機身比B-36的長20英尺，尾翼比B-36的尾翼高10英尺。
圖自己看
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