随风扶摇起,直上九万里
作者: 夏莺2023年5月28日,自上海虹桥国际机场起飞的中国东方航空MU9191航班平安降落在北京首都国际机场,标志着国产大飞机C919圆满完成首次商业航班飞行。
C919商业首飞的圆满成功,意味着中国商业航空工业迈上了一个新的台阶,同时也意味着中国民航不再全部依赖国外进口,真正走出了一条自主发展之路。
从“运-10”到C919
所谓的“大飞机”就是大型客机,一般指起飞总重超过100吨的运输类飞机,同时包括150座以上的干线客机,这是国际民航的通用机型。能否自主制造大飞机,决定了各国在民航领域的综合实力,也是国家工业实力的直接体现,如美国的“波音707”、苏联的“图104”及法国的“空中客车A300”,这些都是当时(20世纪70年代)工业强国大型客机的代表型号。
20世纪70年代以前,中国能够生产部分战斗机和运输机,但大飞机还未敢想过。
1970年8月27日,代号“708工程”的“运-10”飞机项目正式立项,军队、中央各部委机构以及全国21个省(区、市)的262个单位被抽调参与研发。
中国航空设计者们在既无经验也无图纸的情况下,通过摸索其他国家客机的结构,用了整整5年的时间,终于完成了“运-10”的全部设计图纸,随后便开始边制造、边试验。
1980年9月26日,首架“运-10”在上海完成飞行试验,且先后在多座城市开展科研试飞,甚至还曾7次飞越喜马拉雅山,为西藏运送急需物资。
不过,“运-10”在试飞时,被发现存在不同程度的问题。
然而,当时孱弱的工业配套设施,使得早产的“运-10”根基不稳,虽经多次试飞,但仍没能解决配套发动机研制周期的问题,再加上翼型、气动研制、参数设置、材料技术上的问题在短时间内难以克服,“运-10”项目不堪重负,最终搁浅。
1985年,整个“运-10”项目被砍。
花费了无数人力物力,历时15年,总投资达5亿元的“运-10”项目自此沉寂于时光之中。
虽然“运-10”以失败告终,但中国人并没有放弃制造大飞机这一梦想。
2008年,中国商飞公司在上海成立,制造中国自己的大飞机这个尘封多年的梦再次起航。
这一次,它的名字是“C919”。“C”代表中国,“9”在汉语中寓意长久,“19”代表的是我国首型大型客机最大载客量为190座。C919之后的型号也可能命名为C929,其中“29”代表这一机型的最大载客量为290座。
从一开始, C919对标的就是“空中客车A320”和“波音737”这样的大型客机。
从C919的进度表中,我们能感受到一股时不我待的迫切感:
2008年5月,中国商飞公司成立;2008年11月,C919项目启动;2009年,亚洲国际航展,C919样机模型出炉; 2010年,珠海航展,C919样机首次亮相; 2015年,C919完成总装,随后进行飞行试验;2017年,C919首飞成功;2022年,C919成功完成100小时的验证飞行;2023年,C919圆满完成首次商业航班飞行。
C919的制造涉及材料科学、冶金科学、工程力学、空气动力学、热动力学等前沿学科,即便一个不起眼的紧固件,也是现代高端制造业的集成。
因此,整个C919项目动员了全国22个省(区、市)、200多家企业、36所高校、数十万名产业人员参与研制。
这期,我们便来看看C919背后的部分高校力量。
“运-10”前《永不放弃》的雕塑
上海交通大学
他们共参与国防航空航天科研项目20余项,发表论文专利20余项,参加C919相关科研项目经费累计超过一千万元,助力上海交通大学成为国内承担大飞机结构适航项目的唯一高校。他们因此获评“上海交通大学学生年度人物”。
他们,就是C919项目学生团队。
3秒钟,是学生团队400多个日夜坚守的结果
结构强度是飞机安全运行的根基,也是适航取证关注的重点。上海交通大学航空航天学院结构强度团队接受来自上海飞机设计研究院、中国商飞复合材料中心的多项重要科研任务,与中国商飞公司(以下简称“商飞”)通力合作。
“C919飞机方向舵后缘连接强度试验”是C919飞机复材结构验证试验中的第一个组件级试验,为此,学生团队与老师、商飞工作人员通力合作,反复讨论。为了试验中的一个小细节,学生团队来往于商飞和上海交通大学之间几十次,且多次前往中国商飞北京民用飞机技术研究中心参与会议讨论。2020年7月,学生团队正式完成该试验。这是第一个在高校进行的C919组件级强度适航验证试验,标志着上海交通大学成功承接大飞机组件级的适航试验工作,成为国内承担大飞机结构适航项目的唯一高校。
在进行翼梢小翼全尺寸修理验证项目时,飞机上成百上千个测试点白色胶带的粘贴及载荷加载设备的连接都需要“强度人”手工操作完成,飞机上密密麻麻却错落有致的数据采集线凝结了学生团队多日的心血。
随着“测试,加载”指令的发出,载荷逐级加至20%、30%……100%,一旁的红色数据不断攀升,翼梢小翼随着载荷的增大高高翘起,大屏幕上的数据曲线也同时在跃动。“加载至100%,保载3秒!”最终,单侧翼梢小翼所承受的载荷超过3吨,而经过修理的翼梢小翼仍完好无损:试验取得成功。
从设计试验到仿真验证再到预试加载最终到试验成功,这短短的3秒钟,却是学生团队400多个日夜坚守的结果。
上海交通大学名片
上海交通大学创建于1896年,原名南洋公学;1911年更名为南洋大学堂;1929年更名为国立交通大学;1949年更名为交通大学;1957年经历西迁与分设,分为交通大学上海部分和西安部分;1959年,交通大学上海部分启用“上海交通大学”校名;1999年,上海农学院并入;2005年,与上海第二医科大学合并。
上海交通大学先后入选“211工程”“985工程”“世界一流大学建设高校(A类)”,是教育部直属并与上海市共建的全国重点大学。在第四轮学科评估中,上海交通大学有25个学科进入A档,其中有5个A+学科:船舶与海洋工程、机械工程、临床医学、生物学、工商管理。
天地交而万物通
“天地交而万物通也,上下交而其志同也。”天地之交是最大的“交”,是万物大“通”之时,这也正是上海交通大学(以下简称“上海交大”)之名所蕴含的人文精神和办学理念。
因图强而生。1895年,甲午战败,中华民族遭遇“数千年未有之大变局”。中国近代著名实业家、教育家盛宣怀先生秉持“自强首在储才,储才必先兴学”之宏愿,历经波折,于1896年创办了南洋公学,在中国近代高等教育史上留下了浓墨重彩的一笔。
从建校开始,上海交大的学子便将自身发展与国家前途、民族命运紧紧联系在一起。他们开拓进取,努力攀登,躬行“实业救国”之理想,让上海交大逐步成了以工程教育为主,理、工、文、管相结合的著名学府。
二十世纪六七十年代,上海交大作为国防工程领军院校,积极投身国防人才培养和国防科研,为“两弹一星”和国防现代化做出了巨大贡献。另外,上海交大还创造了中国近现代发展史上的诸多“第一”:中国最早的中文打字机,新中国第一艘万吨轮、第一艘核潜艇、第一枚运载火箭、第一颗人造卫星、第一例心脏二尖瓣分离手术、第一个大学翻译出版机构……
因改革而兴。改革开放后,上海交大率先探索开放办学。1978年,中美建交尚在酝酿,上海交大即首派教授代表团访美,开启了“中美高等教育界的破冰之旅”;上海交大率先开建新校区,为学校未来发展打下了坚实的基础;上海交大率先实施国际化战略,先后与200余所国际著名大学建立了合作交流关系,建立的中欧国际工商学院、巴黎高科学院等已经成为名动海内外的国际合作办学的典范。
因人才而盛。学校遵循“起点高、基础厚、要求严、重实践、求创新”的人才培养规范,发扬“四个一等,即第一等学问、第一等事业、第一等人才、第一等品行”的人才培养传统,培养出了江泽民、汪道涵、陆定一等一批治国英才;钱学森、张光斗、吴文俊、王振义等一批学界泰斗和科学巨擘;李叔同、黄炎培、卢燕、姚明、徐莉佳等一批社会名流;“电脑大王”王安、“船王”赵锡成、携程创始人沈南鹏等一批商界领袖。学校总计为国家和社会培养了逾40万名各类优秀人才,他们在我国各行各业都创造了数不胜数的辉煌与荣光。
近些年来,上海交大的办学指标,包括两院院士、学科评估、科研经费、收录论文等项目,都在快速向世界一流水准靠近,堪称国内“20年来发展最快的高校”。
大连理工大学
复合材料用量是衡量民用客机先进性的重要标志,但国产大飞机C919在复合材料应用上面临着国内基础能力薄弱和适航认证无经验等一系列巨大困难。为此,大连理工大学白瑞祥团队对大型复合材料结构进行了艰辛的探索并取得了历史性成果。
“只能成功”的试验
在解决C919尾翼、中央翼复合材料壁板承载强度和安全性能等关键问题方面,虽然白瑞祥团队基于前期复合材料结构数据库的校正,给出了几种标准模块化程序,但从制作工艺和加工质量的角度来说,数值模拟还不能代替实际试验,因为实际材料制备中存在各种工艺缺陷,这些会干扰试验预期结果,为此,必须重视试验研究。
为保证从复合材料壁板各环节处获得翔实、完备、有效的实验数据,及时处理不可测原因导致的意外情况,白瑞祥团队采取在飞机壁板上对危险考验部位贴大量应变片的数据采集方法。而为了不忽略每一个可靠数据的采集,一块大型壁板就需要采集300—400个通道数据。针对C919大飞机,白瑞祥团队一共测试了60多块壁板,即贴了1.8万—2.4万个应变片。更不容易的是,将应变片焊接在壁板上需要打磨、清洁、焊端子、引出引线连接到测试仪器上,这些需要花费不少精力与时间。另外,应变片如指甲盖般大小,非常脆弱,一不小心就会被损坏。因此,为防止运输前后应变片遭到破坏,每个应变片还要做保护措施且运输前后都要进行测试。就这样,白瑞祥带领团队奔赴大飞机各加工基地,在生产线上努力贴片,在加工车间中挥汗如雨。
每一个试验都不是一蹴而就的,因此开始时需要用替代品,经过多次试验、论证、评审后,在确保万无一失的情况下才能做真正的试验。“只能成功。”白瑞祥说,因为无论是从时间上还是从成本上,都不允许失败。为此,他们在试前检查、加载装置、操作规程上都必须做到严格、精准,不允许有丝毫差池。
白瑞祥团队就是凭借如此精细、艰辛的工作,圆满地完成了所承担的C919科研工作。
大连理工大学名片
学校诞生于新中国成立前夕,那时的大连理工大学叫作大连大学工学院,由党创办,与国同行,老院长屈伯川怀揣科教兴国的理想,招贤纳士,艰苦创业,勇开风气之先。1950年,根据形势的需要,大连大学取消,大连工学院成立。此后学校仅用11年时间便跻身教育部直属全国重点大学,成为新中国“四大工学院”之一,奠定一流学府基业。1988年,学校更名为大连理工大学,改革开放后,学校抓住“211工程”“985工程”战略机遇,实现建设国际知名高水平研究型大学的历史跨越。进入新时代,大连理工大学(以下简称“大工”)践行“四个服务”,投身民族复兴伟业,勇担科教兴国大任,跻身世界一流大学A类建设高校序列。
攀登科学的高峰
中国第一台激光器、第一颗返回式卫星、第一台4.5兆伏静电加速器、第一台激波管、第一台微波气象雷达、第一根无缝钢管、第一艘核潜艇、第一枚液体燃料探空火箭、第一座现代化油港、第一座现代化渔港、第一座现代化军港、第一台硬脆材料复杂曲面零件精密制造技术与装备、第一座万吨级海水淡化装置等的研发设计中都凝聚着大工人的智慧,都有大工人的付出。