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國(guó)產(chǎn)客機(jī)C919首飛:15%的機(jī)身采用了樹脂基碳纖維材料
2017-05-05  來源:中國(guó)聚合物網(wǎng)

  國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)C919于5月5日下午14點(diǎn)在上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)首飛。這是中國(guó)首次按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)研制、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型客機(jī)。標(biāo)志著我國(guó)民用航空領(lǐng)域的一次重大跨越。

  從上世紀(jì)70年代國(guó)產(chǎn)“運(yùn)十”客機(jī)停止研發(fā)以來,我國(guó)的民用航空業(yè)一直處于“買進(jìn)口貨”的狀態(tài)。

  我國(guó)的民航旅客周轉(zhuǎn)已經(jīng)從90年代初期的230.48億人公里,急速攀升到2015年的7270.7億人公里,翻了30倍,年復(fù)合增速達(dá)到15%,但這期間,我們所乘坐的飛機(jī)都是“進(jìn)口貨”。

   C919從2008年開始研制,到如今實(shí)現(xiàn)首飛,它的每一個(gè)“成長(zhǎng)過程”都備受矚目。


外形:小干線家族中的“大塊頭”

  C919為雙發(fā)渦扇中型機(jī),畢竟是干線客機(jī),長(zhǎng)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(jī)艙里也不會(huì)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(jī)型了,最大可容納190人之多。

  C919的機(jī)頭來自成都飛機(jī)工業(yè)集團(tuán),機(jī)翼來自西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán),前后機(jī)身來自南昌洪都航空工業(yè)集團(tuán),后機(jī)身前段來自沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)。

  C919機(jī)身的15%采用了樹脂基碳纖維復(fù)合材料,這是民用大型客機(jī)首次大面積使用這種材料,而這種材料在傳統(tǒng)大型客機(jī)的使用率只有1%左右。

  別人不用,不是材料不好,也不是價(jià)格太貴,而是這種材料對(duì)安裝精度的要求太高,一般人使用這種材料無法完成它對(duì)“對(duì)接”要求的精度,因此使用不多。

  上海飛機(jī)制造有限公司(以下簡(jiǎn)稱上飛公司)飛機(jī)總裝車間副主任高遠(yuǎn)告訴記者,C919所使用的樹脂基碳纖維材料重量輕,同等強(qiáng)度的前提下,它的重量能比一般傳統(tǒng)材料輕上80%;它的疲勞壽命也更長(zhǎng),一般金屬銀材料的使用壽命為20年或6萬(wàn)個(gè)飛行小時(shí),而它可以達(dá)到30年或9萬(wàn)個(gè)飛行小時(shí),結(jié)構(gòu)壽命可以提高50%。

  一個(gè)問題是,這種材料被用于飛機(jī)制造中,要求的對(duì)接精度,比火箭還要高出三四個(gè)數(shù)量級(jí),靠傳統(tǒng)的量具來實(shí)現(xiàn)“精度”的方法,不適用了。

  在C919的制造過程中,中國(guó)人第一次實(shí)現(xiàn)了大部件的自動(dòng)對(duì)接,通過激光定位和跟蹤法,能使得對(duì)接精度比過去高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。


發(fā)動(dòng)機(jī):技術(shù)創(chuàng)新 運(yùn)營(yíng)成本降低

  航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(yàn)。C919的發(fā)動(dòng)機(jī)為L(zhǎng)EAP-X1C發(fā)動(dòng)機(jī)。

  LEAP-X1C型發(fā)動(dòng)機(jī)是由國(guó)際公司美國(guó)通用電氣與法國(guó)SNECMA各以50%資金比例合資建立的大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商CFM國(guó)際公司研制的大型噴氣客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。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(guó)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(jī)、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(jī)匣、第三代三維氣動(dòng)設(shè)計(jì)壓氣機(jī)和渦輪葉片設(shè)計(jì)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(jìn)材料等。發(fā)動(dòng)機(jī)和短艙將作為一體化推進(jìn)系統(tǒng)來設(shè)計(jì),擁有先進(jìn)的進(jìn)氣道、聲學(xué)處理和電動(dòng)反推力裝置,可以充分發(fā)揮其氣動(dòng)性能、重量和聲學(xué)優(yōu)勢(shì)。

  這款先進(jìn)的新型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)較CFM之前生產(chǎn)的波音737的發(fā)動(dòng)機(jī)有了許多先進(jìn)性提升。LEAP-X1C發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī),LEAP-X運(yùn)營(yíng)成本可以比其他發(fā)動(dòng)機(jī)降低15%,這是一項(xiàng)巨大的優(yōu)勢(shì),這也是最終選定LEAP-X系列發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置的最重要原因。

為啥發(fā)動(dòng)機(jī)不是國(guó)產(chǎn)的?

  對(duì)于大飛機(jī)的“內(nèi)核”,如發(fā)動(dòng)機(jī)、通訊導(dǎo)航設(shè)備等,C919飛機(jī)選擇了兩條路——一是國(guó)外原廠,國(guó)內(nèi)合資;二是原裝進(jìn)口,到一定程度實(shí)現(xiàn)部分國(guó)產(chǎn),最終實(shí)現(xiàn)全部國(guó)產(chǎn)。

  “最終實(shí)現(xiàn)全部國(guó)產(chǎn)化”是中國(guó)商飛購(gòu)買原裝進(jìn)口產(chǎn)品時(shí)被設(shè)置的“技術(shù)市場(chǎng)門檻”,也就是說,一旦某項(xiàng)產(chǎn)品被中國(guó)商飛采購(gòu),那么它最終的“出路”只有一條——逐步國(guó)產(chǎn)化。這是產(chǎn)品生產(chǎn)廠商與中國(guó)商飛之間的基本約定。

  C919項(xiàng)目立項(xiàng)之初,國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)就給國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)定過一個(gè)基本的原則——自主設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、全球采購(gòu)、逐步國(guó)產(chǎn)。

  很多人認(rèn)為,把一些進(jìn)口的產(chǎn)品組裝起來,其實(shí)沒有什么太大的難度,沒有技術(shù)含量。但記者采訪發(fā)現(xiàn),對(duì)于已經(jīng)有30多年沒有碰過民用大型客機(jī)研發(fā)的中國(guó)人來說,C919的設(shè)計(jì)生產(chǎn)、制造達(dá)標(biāo)過程本身,就充滿了創(chuàng)新和挑戰(zhàn)。


C919首飛意味著什么?

  航空制造業(yè)差不多代表了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的頂尖水平,我國(guó)在上世紀(jì)放棄了運(yùn)-10計(jì)劃導(dǎo)致國(guó)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(guó)的大飛機(jī)制造業(yè)重新崛起。

  有人說,我們只是造一個(gè)殼子把所有的東西塞進(jìn)去。但這正是我們所取得最大進(jìn)步所在,航空制造業(yè)與其他制造業(yè)的有一個(gè)不同之處就在于集成的難度。

  飛機(jī)特別是商用的大飛機(jī),講究耐用率與經(jīng)濟(jì)性,這就帶來了對(duì)氣動(dòng)布局的近乎苛刻的要求,既要有可靠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度同時(shí)又要做到盡可能輕便,而一個(gè)氣動(dòng)布局所涉及到超算模型與風(fēng)洞模擬,又不是一般小國(guó)家可以做到的體系化建設(shè)。

  可以說造出一個(gè)殼子是一個(gè)系統(tǒng)的工程,考驗(yàn)的是一個(gè)國(guó)家的完整工業(yè)體系與龐大的工程師隊(duì)伍。

  在全球化的時(shí)代里,一味講究國(guó)產(chǎn)率實(shí)際上并沒有太多的價(jià)值,737和A380上面也有不少零件來自于中國(guó)制造商。

  C919使用了美法合資CFM公司的LEAP-1C的發(fā)動(dòng)機(jī),其實(shí)波音與空客的飛機(jī)也用了這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī),C-919用了它可以消耗比同級(jí)別飛機(jī)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(dòng)機(jī),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(gè)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(jī),并且可以投入運(yùn)營(yíng)并盈利,自然會(huì)有國(guó)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(guó)產(chǎn),可能帶來的結(jié)果是C919項(xiàng)目的失敗,這會(huì)導(dǎo)致國(guó)民對(duì)整個(gè)國(guó)產(chǎn)飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)バ判模瑖?guó)產(chǎn)飛機(jī)失去市場(chǎng),行業(yè)逐漸崩潰,想要再一次打開市場(chǎng),困難可想而知。

  C919以高達(dá)百分之五十的國(guó)產(chǎn)率下架,打破了歐美在大型客機(jī)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(jī),大量使用國(guó)際一流的發(fā)動(dòng)機(jī)與航電、飛控技術(shù)以增強(qiáng)穩(wěn)定性,并以此加大通過美歐主導(dǎo)的適航認(rèn)證的概率,更為之后的國(guó)產(chǎn)化積累了經(jīng)驗(yàn)。

  資料來源:中國(guó)科普博覽,中國(guó)青年報(bào),央視新聞

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