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详解C919大飞机:气动设计为何优于波音空客同类机

2018-07-21 09:28 新浪军事
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  简介:凭借一系列先进技术运用,进行优化设计,让C919客机气动设计优于现有客机

  中国商飞C919客机完成总装下线,即将首飞

 

  5月5日,国产C919客机将在上海浦东机场进行首飞,它是中国商用飞机公司针对国内外中短航线研制新一代窄体客机,通过采用一系列技术,进行优化设计,让飞机具备较好性能。

  为了增强竞争能力,商飞在飞机论证的时候就明确提出C919客机经济性要超越现有客机,作为改善客机经济性一部分,C919客机采用了更加先进气动设计,具备较好飞行性能,从而降低油耗,节约运营成本。

  C919客机在气动方面最大进步就是采用了超临界机翼,这是战后运输机气动领域一个重大技术突破,对于客机来说,机翼是技术含量最大的部分,当年中国与美国联合发展干线客机,机身设计、组装都能谈下来,但是美国商务部严禁双方合作项目涉及到机翼技术,中国相关单位不得不依靠自己力量解决相关问题。

  C919客机采用超临界机翼,提高了飞行性能

 

  超临翼与普通机翼相比,它的剖面形状与后者相反,机翼上部隆起,下部平坦,而超临界机翼是上部平坦,下部隆起,其主要作用是这样机翼表面气流达到以音速之后,形成激波强度较低,可以改善飞机在亚/跨音速范围内气动性能,提高飞机操纵性能,降低飞行阻力,同时超临界机翼还可以减轻飞机结构重量,这些都可以有效降低客机油耗,改善航空运营成本,所以各国客机/运输机已经普遍采用了超临界机翼。

  中国相关单位已经突破了超临界机翼技术,并且在运 -20、ARJ-21等客机/运输机上面进行了运用,而C-919客机为了能够在经济性方面优于现有客机,要求飞机巡航升阻比与现役客机要比,有较大改善,在飞机展弦比不能大于现有客机,并且还要保证机翼强度和内部空间,为此中航商飞对C919客机超临界机翼进行了优化设计,以提高飞机升阻比,需要指出的C919客机在一开始就考虑到机翼/发动机一体化设计,而不象传统客机那样,先设计机翼,再去设计发动机及短舱,这样有可能造成两者之间产生强烈干扰,从而降低飞机气动性能。正是通过一系列手段和措施,让C919客机气动性能比现有客机有较大提高。

  C919具备较好增升手段,可以改善飞机起降性能

 

  增升措施是客机气动布局另外一个难点,它要求能够改善飞机在低速飞行条件下的性能,例如提高飞机最大升力系数,以改善飞机起降性能,根据相关资料,最大升力系数提高1%,客机就可以多载荷2吨左右,C919客机采用了典型三段式增升方案,即主翼、前缘缝翼和后缘单缝襟翼,通过精心设计,这些增升手段可以有效提高气流流量,对机翼气流进行比较有效补充,以推迟分离,从而提高飞机最大升力系数。

  翼梢小翼也是新型客机普遍采用一个手段,翼梢小翼作用干扰机翼翼尖涡流,降低飞机阻力,同时也可以起到增加飞机展弦比的作用,而飞机展弦比增加,意味着高亚音速条件下航程、载荷都可以得到有效改善,从相关图片来看,C919客机采用与787相近的斜稍式小翼,这种小翼与普通垂直小翼相比,重量更轻,气动效率更好。

  图4/7

  效率要优于普通垂直小翼

 

  对于C919客机来说,机头和机身部分没有多大潜力可挖,但是仍旧对相关部分进行了优化设计,例如侧面只有两块风档,这样机更加具备流线型,阻力更小。

  为了配合先进气动设计,C919客机采用了放宽静稳度技术,并且用先进电传操纵系统替代早期客机机械式操纵系统,电传操纵系统与机械式操纵系统相比,其体积和重量更小,这样就意味着客机结构重量降低,而结构重量降低意味着客机载荷更大,经济性得到有效改善,电传操纵系统也可以进行更加精细飞行控制,改善飞机飞行品质,从而进一步提高飞机升阻比,提高飞机经济性能,改善飞机操纵性能和稳定性,由于能够改善飞机表面气动载荷,所以还能够进一步降低飞机结构重量,延长飞机寿命。

  一系列先进技术采用,让C919客机具备较好的经济性能,竞争能力更强

 

  从这里我们可以看出C919客机针对现在和未来国内外民航用户要求,采用了一系列先进技术,进行了优化统计,从而有效提高了飞机升阻比,降低了飞机结构重量,让飞机寿命、经济性有较大提高,从而帮助用户降低运营成本,提高经济效益,从而为C919客机更好参与国内外民航竞争打下了坚实的基础。(作者署名:小飞猪观察)

 

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