《中国人的一天》第2145期：大飞机实验室

源济

腾讯图片  2015-11-15

11月2日，我国自主研发C919大型客机首架机在上海下线。独立承担该机机翼设计和鸟撞试验的西北工业大学航空学院研发团队的师生们在本校航空馆，分享了成功的喜悦。作为支撑研发团队的实验室更是创立了多项世界纪录，记者走近这些实验室，揭秘研发中那些鲜为人知的事。图为在在西北工业大学西安航空馆，展示的大型客机C919飞机模型。（图/文 华商报 蔡勇）





NF-6增压连续式高速风洞，是西工大自主研制的我国第一座连续式跨音速风洞，填补了我国连续式高速风洞建设的空白，为我国先进的翼型设计和验证提供技术手段。图为俯瞰NF-6增压连续式高速风洞外观。





该风洞有两个可更换使用的试验段，第一试验段：高0.8米、宽0.4米、长3米，为亚洲最大的专门用于翼型实验的二元试验段；第二试验段：0.6米、宽0.8米、长3米，可作为全模和半模实验的三元试验段。图为工作状态下的NF-6增压连续式高速风洞总控制室。





“在C919大飞机的研发中，我们主要承担翼型和机翼设计，采用先进的超临界翼型”，长江学者，西北工业大学航空学院教授、博导，该项目负责人高正红说，该项目从2008年开始立项，整个设计中的绝大部分实验与验证在NF-6增压连续式高速风洞做。图为在第一试验段：高0.8米、宽0.4米、长3米的空间里，实验员蹲着安装模型。





风洞的作用位模拟空中飞行环境和飞行状况，对理论设计进行验证。在空气不流通的试验段，要安装一个模型，实验员穿着紧口衣裤，需爬行13米才能到达模型支撑点，在这里翻身都很困难，仅靠有限的现场光和头灯、手电筒作为工作光源，且不能在试验段和模型上留下包括汗迹在内的任何异物，稍不注意就会出错。图为实验员爬出不透气的第一试验段，在进出洞口作短暂休息。





“C919飞机所有鸟撞试验都是我们做的，包括飞机舷窗、机头、机翼、尾翼、垂危等，还有油箱口盖离散源撞击试验”，长江学者，西北工业大学航空学院教授、博导，试验室负责人李玉龙说，试验报告可以肯定或否定产品结构设计，并提供结构优化改进建议。图为在鸟撞实验前，实验员拖着明胶实验弹检查测试弹体速度装置。





在C919部件鸟撞试验中，采用现杀活鸡代替真鸟进行试验，考虑生物污染大，不宜在校园进行，部分试验会放在西工大铁锚实验室（江苏铁锚西工大航空学院联合试验室）进行。图为在鸟撞实验前，实验员拖着明胶实验弹检查测试弹体速度装置。





试验也不是一帆风顺的。2014年7月，在海安做试验时，鸟弹都上膛了，正给空气炮充气时，遭遇雷击，造成数据采集器板卡烧毁，大家都很沮丧，试验被迫延迟一个月。汤忠斌博士说，他们历时2年做完全部试验。图为在鸟撞实验前，实验员调试充气设施。





在鸟撞实验前，实验员将实验弹上膛待发。





鸟撞实验后，实验员检查实验弹撞击情况。





长江学者，西工大航天学院教授、博导高正红，在西工大航空馆，介绍C919飞机翼型机翼设计。





金属加工，传统的方法是铸造、锻造、机加、焊接，而金属3D打印是用微积分原理，将三维模型剖分成面，面分解成线，随后在数控系统控制下，用激光做热源，将金属粉末材料按照一定路径熔化“堆积”。在C919设计验证阶段， 西安铂力特激光成形技术有限公司与中国商用飞机有限公司合作， 利用金属3D打印技术解决了C919飞机中央翼缘条（钛合金部件，尺寸3.07米）的制造工作。图为庞大的3D打印设备全国首创。





加工C919中央翼缘条，传统工艺一稿需要6个月，三至四稿就需要2-3年的验证周期。“我们做用了15天，2个多月加工就可完成，大大缩短了设计验证制作周期”，铂力特总工程师赵晓明说。图为正在工作的3D打印设备。





正在工作的3D打印设备。





在铂力特公司陈列室，用3D打印制造C919飞机3.07米零部件。除了C919，铂力特还利用金属3D打印技术为国产各类飞机制造近3000个零部件，其中绝大部分已装机使用。随着3D打印技术的发展，相信今后会在国产飞机上看到更多的3D打印应用。