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1、解析大运的十大关键技术 思想和可行的技术途径，才能确保项目在规划、设计、制造和运行的各个阶段性能最优，才能研制出世界一流的产品。 飞机总体设计涵盖了飞机总体布局与参数优化，全机气动力综合设计，动力装置与飞机的一体化设计，新材料和新工艺，飞机性能和经济性的权衡，战术性能与技术性能匹配等等，是确定飞机优劣和项目成败的关键。飞机总体设计是整个飞机研制中责任最重大的阶段，胜利的总体设计可以在单项技术不太先进的状况下，研制出整体性能优越的飞机；反之，在平凡的总体设计基础上，即使采纳了某些先进的单项技术，也难以得到整体性能优越的飞机。 总体设计是一个实践性很强的领域，工程阅历具有不行替代的作用，而这也是之
2、前中国航空工业比较欠缺的。 性能保证，大运的气动技术 气动技术是大型运输机设计、发展的基础，其新概念、新理论、新方法的突破和应用，干脆推动着飞机的更新换代，超临界翼型设计理论及层流限制技术的突破，使大飞机的气动设计水平得到了大幅度提升。 飞机的气动设计也是一个反复迭代、不断修改的过程，其效果取决于先进计算方法和超级计算机的应用，先进风洞设备和大量风洞试验的筛选，以及先进地面模拟设备和试飞手段的反复验证。 机翼是飞机上最重要的气动部件，机翼气动设计是全机气动力设计的核心，它干脆关系到飞机的性能和运用效率，机翼气动设计的主要内容包括：高升阻比翼型设计、前后缘襟翼等增升装置的设计、机翼平面形态的选择
3、及优化。机翼气动设计的难点，在于要进行高速、低速、动态、静态的综合优化，通常要借助超级计算机进行困难流场的精确计算，最终确定机翼的外形。 老生常谈，大运的动力技术 动力系统是飞机的心脏，同时也是推动大型运输机不断发展的关键因素。发动机不仅在很大程度上确定了飞机的飞行性能和任务实力，同时也确定了飞机的经济性、牢靠性、保障性、环保性的主要指标。对于大型运输机来说，发动机及燃油装载量占起飞重量的4060%，其寿命期费用占整个飞机的40%左右，燃油效率的提高、CO2和NOx的降低、噪声的降低，乃至飞机的续航时间、续航距离，有2/3以上要依靠发动机的贡献。因此，改善发动机性能，对于提高飞机性能起到“提纲
4、挈领”的作用。另外，发动机的研制往往是整个飞机研制进度中最关键的环节，甚至是确定性因素，一种新飞机试飞时必需有一型相当成熟的发动机装机。 现代大型军用运输机都采纳大涵道比的涡轮风扇发动机，配装多台。由于军用运输机基本采纳上单翼布局，因此，发动机被安装在机翼下面的吊舱内。实行这样的安装形式的好处有：在飞行中发动机可以为机翼卸载从而减轻机翼的结构重量；发动机可为飞机在湍流中飞行时供应振动阻尼；发动机的维护和改装更加便利；削减发动机传到机舱内的噪声。还有一点也特别重要，发动机距离地面较远，飞机在地面滑跑或贴地飞行时，地面沙砾、尘土等杂物不简单吸入发动机，这样就降低了飞机对跑道道面质量的要求，便于飞机
5、在没有被覆的土跑道上起降。 必需指出，航空发动机尤其是大推力发动机始终是中国航空工业的短板。研制航空发动机真的很难吗？的确很难！航空发动机的研制主要有四个特点：一、技术难度大，发动机虽然只是飞机上的一个分系统，但其涉及的学科与技术领域几乎与整个飞机相同，而且有些要求还更高；二、研制周期长，发动机研制是一个探讨-设计-试验-修改设计-再试验的多次迭代过程，仅部件、附件、整机试验就要15万小时以上，与飞机机体的研制相比，一般要长35年时间；三、经费投入多，比如大推力的GE90，研制费就高达30亿美元；四、经营风险高，这里所说的风险包括技术风险、经济风险，也包含了政治风险。 钢筋铁骨，大运的结构与强
6、度技术 结构与强度技术以机体结构为主要探讨对象，是涉及多学科交叉的综合技术，它既要满意飞机总体对结构强度的要求，如载荷、重量、寿命、牢靠性、修理、成本等，又要满意气动、推动系统、机载设备的技术要求，还必需与机体结构紧密相关的材料、制造、试飞等技术协调发展。 大型运输机的结构设计寿命，一般要求90 000飞行小时，或60 000飞行起落，或30个日历年，这必定给大型运输机的结构与强度技术提出特别高的要求；不仅如此，经济可承受性、平安性、环境兼容性、保障性等因素也成为大飞机结构设计须要考虑的重要问题。因此，不仅要进行结构的静强度、动强度、耐久性/损伤容限、气动弹性的综合优化设计与验证，还要综合考虑
7、气动-伺服-热-结构-材料等多学科因素。目前，以牢靠性分析为基础的一种结构完整性设计思想正在形成与发展中，必将领先应用于在研的大型运输机等高端航空器的设计当中。 与大型客机相比，军用大型运输机由于其特定的使命，在结构设计上有它独有的特点，比如，货舱截面不是像客机那样呈圆形，而是呈向上方收缩的矩形，或者呈梨形；再比如，军用运输机，特殊是战略/战术运输机，肯定要采纳“多轮多支”起落架，还要设置一个便利大型装备进出的舱门，军机机体的截面尺寸和结构重量都明显大于民机。 摊子最大，大运的机电系统技术 机电系统是保障飞机各项功能发挥的必要条件和基础条件，也是飞机上“摊子”最大、内容最杂的一个领域。对于大型
8、军用运输机而言，机电系统主要包括：电源系统、其次动力系统、液压系统、燃油系统、环境限制系统、空降/空投系统、货运系统、机轮刹车系统、空中加油系统等。机电系统技术水平的凹凸干脆影响到飞机的整体性能，同时对飞机的牢靠性、经济性、平安性产生重要影响。 电源系统的作用是保证向机上全部用电设备供应符合要求的电能，通常分为发电系统和配电系统两部分，发电系统由主电源、二次电源、协助电源和应急电源等组成，配电系统负责电能的传输与安排。早期飞机的电源是28V低压直流电源；后来出现了115/200V/400Hz恒速恒频沟通电源系统，在轰炸机、军用运输机上广泛应用；目前，变频沟通电源系统正在被越来越多的大飞机所采纳
9、。 对于大型飞机而言，都要加装一套或几套独立于主发动机之外的动力系统，这类动力系统统称为其次动力系统。其次动力系统为机上其他功能系统供应气、电、液以及轴功率，以满意主发动机起动、应急能源或其他须要。 液压系统是以油液为工作介质，靠油压驱动执行机构，来完成诸如收放起落架和襟翼、机轮刹车、前轮转弯甚至舵面操纵的整套装置。上世纪50年头之前，液压系统的工作压力为6.910.4兆帕，B-2、C-17、F-22等飞机的液压系统的工作压力提高到了27.6兆帕，V-22、A380、波音787甚至采纳了35兆帕的液压系统。 环境限制系统的作用是保证飞机驾驶舱或者货舱内的空气压力、温度、湿度、干净度以及气流速度
10、符合人体生理要求，并为机上电子设备供应正常的工作环境。 空投空降系统是大型军用运输机上独有的系统。从大型运输机上空投重型武器装备的设备被称为重装空投系统，从距离地面5001 500米高度实施空投的叫做标准重装空投系统，从距离地面37米高度实施空投的叫做超低空重装空投系统。C-17一次标准空投实力达到了27.24吨。 货运系统主要将货物运进、运出飞机，并在飞机货舱内的预定位置加以固定。目前大型运输机的货运系统装运实力大，最大起重达到10吨，具有综合限制功能，可自动完成装运、固定、解锁、卸下等动作，并具有平安防护装置。 信息触角，大运的航电系统技术 机载航电系统是对各种信息采集设备、信息处理设备、
11、信息管理设备、信息显示设备组成的机载信息网络以及相应软件的统称。航电系统是飞机的信息触角，是平台信息化作战实力的基础。与空中预警机、电子战飞机、战斗机等相比，军用运输机上的航电系统技术水平整体上要略逊一些，但是在信息化作战的大背景下，随着运输机使命和运用范围的扩展，现代军用运输机对航电系统技术的要求越来越高。 军用运输机的航电系统主要由如下四个分系统组成：通信、导航和识别分系统，探测分系统，电子战分系统，驾驶舱显示与限制分系统。现代军用运输机的通信、导航和识别分系统不再是一个个分立的电子设备，而是一个具有综合管理与限制、资源共享和统一调度的系统，在这个分系统中，战术信息安排、数据链通信、惯性导
12、航、卫星导航、敌我识别等技术是其核心技术。在运输机的探测分系统中，一般担心装火控雷达和预警雷达，但必需配备气象雷达，必需配备一些综合传感器，有些运输机上还安装了监视和侦察雷达。军用运输机上的电子战分系统确定比不上特地的电子战飞机，但必需安装导弹靠近告警系统，必需具备肯定的电子对抗措施。驾驶舱显示与限制分系统更加强调飞行员的情境意识和态势感知，在大型运输机上都安装了电子飞行仪表系统、发动机指示和告警系统，以及多功能显示器等。 品质保证，大运的飞控系统技术 随着电子技术的发展和对飞机性能要求的不断提高，电传飞行限制系统已替代传统的机械操纵系统，它为提高飞机的性能、改善飞机的飞行品质、减轻飞行员的工
13、作负荷、增加飞机平安牢靠性以及实现机载分系统综合限制等，供应了必要的手段。FBW完全取代了限制指令与伺服作动器之间的机械传输线系，具有重量轻、自检测功能、良好的容错实力以及多模式的工作状态等优点，提高了飞机的生存力且实现主动限制技术，使飞机具有优良的飞行品质。多年来，欧美等航空工业发达国家在努力发展大型飞机的同时，均投入了巨大的人力和财力，主动开发大型飞机的先进飞行限制技术，A380、C-17、波音787等均是以数字电传飞行限制系统为基础、应用主动限制技术的胜利范例。 目前，自动飞行限制系统与电传飞行限制系统逐步呈现出一体化的特征。系统架构由传统的树型结构向巨系统网状结构转变，大型运输机的飞行
14、限制系统逐步向高度综合化、模块化、通用化、智能化的方向发展。非相像余度配置技术、主动限制技术、系统智能化设计技术以及困难巨系统的平安性及适航技术等成为飞行限制系统的关键性技术。 日新月异，大运的材料技术 “一代材料一代飞机”，这是流传于航空界的一句名言，这句话充分体现了航空材料在飞机发展中的重要地位。在我国，研制大型飞机是一项开拓性的工作，须要构建一个与大飞机相适应的材料体系，这是一项非常艰难的工作。 航空材料一般被分为两大类，一类是结构材料，一类是功能材料。结构材料的功能是承受结构载荷和保持结构的形态不变，但飞机不同部位承受的载荷不同，因此对结构材料的力学特性要求也不一样。功能材料是一些具有
15、优良化学、电、磁、光、声学、力学和生物功能及其相互转换功能的、用于非结构的高技术材料，包括电子信息材料、红外材料、激光材料等。对于大飞机而言，关键性的航空材料主要是各类结构材料。 大型运输机所涉及到的结构材料主要有金属材料、复合材料、纤维金属层合板、铝锂合金等。一般认为，复合材料代表了飞机结构材料发展的主流，甚至用复合材料用量的多少作为衡量飞机先进性的指标之一，复合材料的确有很多优点，在民用客机上的用量越来越大，但是复合材料也有其不足，一是价格昂贵，二是遭遇损伤后修复起来不如金属材料便利。鉴于此，大型军用运输机上，传统的金属材料铝、钛、钢及高温合金等仍旧占据主流。纤维增加的铝合金层板在C-17
16、上首创应用，具有很大的发展空间。铝锂合金始终被寄予厚望，但曾经几起几落，尽管它曾在C-17上发生过失效，但仍被美国国防部作为将来项目的优选材料。 门类繁多，大运的制造技术 大型飞机的制造技术明显有别于一般机械制造技术，在航空制造技术中也有其特点。依据产品的种类不同，大飞机制造的关键技术可以分为机体制造技术、发动机制造技术和机载设备制造技术等三大类。 机体制造的关键技术包括大型结构件制造技术、整体壁板喷丸成型技术、装配连接技术、钣金件制造技术、复合材料结构制造技术等。大型结构件制造技术是大型飞机制造中的难度最大的技术，其中，结构件的制坯技术、超塑性成型、高速数控加工，以及化学铣削和先进焊接是大尺
17、寸结构件制造的关键；喷丸是利用高速运动的球形弹丸撞击板坯表面，使其形态发生变更，目前，喷丸成形过程已经实现计算机程序限制。 发动机制造技术包括精密制坯技术、特种加工技术、计算机柔性制造、先进焊接技术、表面处理技术等。精密制坯又称近净成形，包括如下几种：叶片定向凝固和单晶精密铸造、精密锻造、粉末冶金热等静压制坯精密辊轧等。特种加工技术是指以高能束为代表的特种加工技术，包括激光加工、电子束加工、离子束加工、电解加工等。 机载设备制造技术主要是为满意航空电子设备快速发展的须要而发展起来的，包括微电子技术、超精密加工技术、微型制造技术、微机电系统制造技术等。 性能验证，大运的试验与试飞技术 试验与试飞
18、是任何飞行器研制过程中都不行缺少的关键环节，常言道：“好飞机是试出来的，更是飞出来的。”对于技术高度困难的大型运输机的研制更是如此。我们这里所说的“试验”指的是各类地面试验，而“试飞”则泛指各类空中试验，严格地讲，都属于飞行器试验的范畴。 大型飞机必需完成的重要地面试验有：空气动力学试验、结构强度试验、环境试验、寿命及RMS试验、航电系统试验、飞控系统试验、机电系统试验、发动机试验等。若要完成这些必不行少的试验，必需要建设基本的试验条件，必需要研制或购买相应的试验设备，研制一款全新飞机，往往在这些方面所花费的经费，要远远超过飞机本身的造价。 试飞也被叫做飞行试验，是指飞机、发动机、机载设备及机
19、上各系统在真实的飞行条件下所进行的各种试验。型号的飞行试验，往往是一个烦琐而冗长的过程，而且过程中充溢了各种风险。若根据试验时机和任务不同，型号飞行试验，可以分为以下几种：首飞、调整试飞、鉴定试飞、运用试飞、出厂试飞、验收试飞等。大型军用运输机试飞若按试验内容，可以分为以下几类：空气动力和性能试飞、发动机试飞、飞行限制和飞行品质试飞、飞机结构试飞、着陆系统试飞、机械系统试飞、燃油系统试飞、航电系统试飞、电气系统试飞、环控系统试飞、装载及空投空降试飞等。 责任编辑：王鑫邦 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页