圍繞C919一起仔細看看C919,讓大家更直觀的認識我們大型客機

今天我們圍繞C919走一圈,一起仔細看看C919,讓大家更直觀的認識我們大型客機。


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  圖001,C919選用了雙曲面整體承載式風擋玻璃,總共四塊,面積很大,這對機頭駕駛艙結構和風擋玻璃的光學性能提出了很高的要求,風擋與機頭雷達罩線條融為一體,整體氣動減阻效果明顯,飛行員的視野極好,現在全球這樣做的大家常見的只有波音B787和C919,當然加拿大龐巴迪CS系列客機也是這樣的,只是這個系列的飛機我們不常見而已。C919駕駛艙側舷窗鍍膜可以有效防紫外線,為飛行員提供高空飛行時的保護,這風擋玻璃可是咱們中國本土的企業提供的。

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  風擋的下方是一堆各種探頭,對於飛機而言,比如飛行速度、飛行高度、升降速率等等很多飛行數據都需要測量空氣壓力,因此這些在機頭處的各種探頭就承擔的是這樣的責任他們分別是靜壓管、全壓管、大氣總溫探頭、結冰傳感器,紅色方框表示這個區域內一定要乾淨整潔,氣動平滑,否則都有可能導致傳感器測量不準。
  圖片最左邊有幾條“凸筋”的圓滾滾的機頭雷達罩裡面就放置的是C919的氣象雷達,飛機的飛行活動是靠天吃飯的,彩色氣象雷達可以利用多普勒效應來探測雨雲以及湍流,可以給我們的飛行員以安全的飛行參考,這些“凸筋”叫做防雷條,它既可以增加複合材料的雷達罩強度,也有效減弱雷電擊中飛機影響(它們相當於避雷針的作用)。別看雷達罩和飛機機體是一個顏色,但是介電性質卻完全不同,雷達罩就必須噴塗不能影響雷達波的漆,而機身的漆就不受此要求影響。
  C919上的複合材料應用範圍從方向舵等次承力結構到平尾等主承力結構,主要包括雷達罩、機翼前後緣、活動翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、後機身、尾翼等部件,用量達到機體結構重量的11.5%,這是國內首次在民用飛機的主承力結構、高溫區、增壓區使用複合材料。


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  圖002,我們從右邊看看C919的機頭,由於採用了承載式整體風擋玻璃,因此C919和波音B787一樣是沒有能夠打開的側舷窗的,有些民航客機駕駛艙擁有能打開的側舷窗也是飛行員緊急逃生的出口,像這樣不能打開側舷窗的飛機就必須為飛行員設計至少一個應急逃生門,我們可以看到在右側的風擋上方就是C919的機組應急逃生門,這就是從為機組救生角度要求來設計的。


  右邊的機頭大氣數據探頭和左側一模一樣,它們有兩個作用,第一作用大家都好理解——是為了安全的備份。第二是為了校準,關於校準我們需要解釋一下:飛機本身也有一定的尺寸,所以當飛機橫滾偏斜時,就會有一邊的探頭真實高度下降,而另一邊的探頭實際高度增加,兩邊的探頭測量的數據會產生一定的誤差,雖然民航飛機橫滾偏轉角度很小,兩邊探頭的高度差很小,但就是為了更精準的測量高度,大氣數據計算機會把兩邊“實際高度”不同探頭測到的數據進行比較、加權、再根據飛參數值進行綜合評價,從而解算出最精準的飛行高度——飛行的嚴謹性大家從這裡就能見一般了吧?

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  圖003,這是C919的左前登機門,我們乘客一般都從左邊上飛機,右邊是為飛機提供配餐、報刊雜誌的,所以左邊專業叫做登機門,右邊專業上被稱為勤務門,這些門既是乘客出入飛機的通道,也是應急逃生出口,所以,所有的門框都會用與機身顏色有明顯區別的線條來表示,以幫助救援人員找到這些應急出口。我們可以看到,在門的上邊有一根比門寬的“線”,這其實是一根導流槽,是個很貼心的設計,如果遇到下雨,雨水就會從導流槽向門的兩側分流,而不會讓您穿越“水簾洞”。

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  圖004,C919的這個客艙門的設計和空中客車的飛機類似,只要將門把手向上提起開鎖,直接向外向前平推/拉開就可以將門打開並鎖住。C919的首飛機長蔡俊大家都很熟悉了,但是C919首飛落地後第一個打開左前登機門的卻是首飛的試飛工程師馬菲,此圖中他正在打開艙門,隨後首飛機長蔡俊從容步出機艙,馬菲在首飛機組中排位第四,通過他的操作方法我們可以看出大門的打開方式。

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  圖005,首飛的這架C919並不是正常交付客戶的完全體,如果您仔細看就會發現登機門裡的艙內隔間壁板上還有白色的線束圍起來預留的位置,這裡將來安裝的是乘務員使用的客艙綜合服務顯示控制器,通過大面積的觸摸屏乘務員可以集中控制客艙燈光、播放音樂和錄像、檢查飛機上飲用水和盥洗室廢水的勤務狀態、微調客艙溫度等等工作。在艙門的右邊您會看到從上到右下依次有四個探頭,分別是空速探頭、大氣總溫探頭和兩個迎角傳感器,前兩個探頭你可能有疑問,不是機頭兩邊都有了麼??為啥這裡還有??我要來解釋下,因為這是第一架飛行驗證狀態的C919,我們需要通過多種方式來測量與飛行密切相關的重要大氣數據,因此,本圖中我們看到空速探頭和大氣總溫探頭並不是C919的標準配置探頭,這兩個探頭也並非為飛機直接提供數據,而是為安裝在機身裡面的測試設備提供信號的,這個測試設備會實時記錄和回傳給指揮大廳,首飛機組還有手持式GPS系統來測量空速。C919首飛時,技術人員會通過手持GPS、飛機自身、地面遙測等多途徑獲取的數據,分析判斷飛機空速系統是否正常。通過多渠道獲得空速數據,對C919的首飛十分重要,如果首飛時僅使用飛機自身空速測量系統,而該系統發生異常導致錯誤,其後果可能非常嚴重。以後C919進入型號合格審定試飛的時候甚至還有可能在機頭雷達罩上安裝一根指向前方的像長矛一樣的大氣數據探測杆,這都是為了更加精準的測量空速。完成相關的測試後,正常的生產交付型號這些就會取消的。而且您可能還會發現這些探頭並不水平向前,而是向下偏斜,您的觀察非常仔細,因為飛機飛行時機翼的翼弦要和氣流要保持一定的迎角,這樣可以讓機翼產生足夠的升力,為了保持這種機翼和氣流迎角,飛行時就會將機身維持在頭高尾低的狀態,但是飛機質心依然是水平運行,探頭向下傾斜是為了讓飛機在正常巡航飛行時的迎角下,探頭最大限度的指向順氣流方向,測量的數據儘可能準確。


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  下面這兩個有紅色文字標示的傳感器就是飛機的迎角傳感器,迎角也叫攻角,是飛機相對與氣流的角度,我們用這個傳感器測量飛機機機翼的翼弦相對氣流的夾角,以此來進行飛參數據計算,確保始終是在安全的迎角內飛行,每架飛機都有自己的設計極限迎角,在這個極限迎角以下都可以安全平穩的飛行,一旦超過這個極限迎角,飛機產生升力的部件——機翼所產生的升力會急劇減小,阻力會急劇增加,當升力不足以託舉飛機在空中飛行時,我們就稱飛機發生了“失速”的狀態。


  舉個例子:我們放風箏,風箏的升力平面必須和風有一定的角度才能獲得升力,飛向空中,風箏是飛得高還是飛得遠都依賴於頂線的綁紮技巧,當然,我們不能把風箏的頂線綁紮成讓它與風的來向正好平行或者成90度,正好平行就獲得不了升力,飛不起來,而如果成90度那樣就成阻力板了,也不能飛行了,這樣例子就能幫助您理解飛機的迎角(攻角)對飛行的作用。

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  圖006,這是C919的上機身,有一大堆神秘的天線和探頭,它兩個TCAS天線非常扁平,不仔細看不容易發現)、機身上部防撞燈、刀型VHF通訊天線和綜合信息遙測天線、這些裡面長得像指南針那樣的傳感器和遙測天線僅在這首架C919和一些需要進一步試飛的C919飛機上有,以後正式生產型C919是沒有的。
  在材料使用上,C919以第三代鋁鋰合金、複合材料為代表的先進材料首次在國產民機大規模應用,總佔比達到C919飛機結構重量的26.2%。先進鋁鋰合金的應用,屬國內首次,通過大量的研發和驗證試驗,建立了鋁鋰合金的材料規範體系、設計許用值體系和製作工藝規範體系。C919的機身蒙皮、長桁、地板梁結構上應用第三代鋁鋰合金,用量達到機體結構重量的7.4%。

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  圖007,這就是C919的心臟——來自CFM的LEAP-X1C渦輪風扇發動機,LEAP-X1C發動機是由著名的航空發動機廠商CFM公司在其研發生產的世界最暢銷發動機CFM56系列發動機的基礎上,融入了近40多年來的成功經驗,植入了最先進的技術研製出來的大型高涵道比渦輪風扇發動機。這款全新的民用航空發動機大量應用先進技術,使得發動機綜合性能大幅提升、利用成熟發動機進一步發展升級也極大的降低了研發成本和技術風險,更好地滿足了客戶的經濟需求和環保要求。與CFM研發的CFM56系列標準發動機相比,LEAP-X1C發動機燃油消耗可減少16%,二氧化碳排放量可減少12%,氮氧化物排放量比國際民航組織規定的標準低50%,且更為安靜。是中國的C919選用的唯一國外動力裝置。
  我們知道,CFM56系列發動機安裝在空客A320系列飛機和波音737系列飛機上,而其發展型號LEAP系列發動機也針對空客、波音和中國商飛做了不同的設定,分為X1A(專門配屬空客A320NEO,單臺起飛推力32900磅,摺合14.92噸)、X1B(專門配屬波音B737MAX,單臺起飛推力28000磅,摺合12.7噸)和X1C(專門配屬中國商飛C919,單臺起飛推力30000磅,摺合13.6噸)三大系列,我們可以看出CFM公司的LEAP發動機不同的分類就是專門按照三大民用飛機制造商的名字來劃分的。我們可以在發動機的整流罩上看到CFM的商標和LEAP的名字,C919使用國際上成熟可靠的貨架產品可以降低研發風險,為後續適航取證鋪平道路,當然,希望我們自己的國產民用航發能夠儘快裝備使用,我們可以看到,在發動機的後部還畫有發動機進排氣危險區域標示——這是強制塗裝,世界上每架民航飛機的每臺發動機上都有,不過,這和乘客關係不大,主要是給地面機務工程師看的,防止他們在維護檢查工作中受到傷害。


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  圖008,從正面看C919的心臟——CFM研發的LEAP-X1C渦輪風扇發動機,C919一共安裝了2臺這樣的發動機,我們從正面看,發動機整流短艙下半部也做了扁圓化處理,以此增加發動機短艙和地面的間隙,兩臺發動機通過吊架系統吊裝在機翼下方,C919的發動機與機身之間的吊架採用了IPS(推進系統一體化)設計技術,使得氣動損失降低,減小了結構重量。採用翼吊發動機設計有如下好處:1,發動機距離地面近,維護方便,絕大部分日常維護我們技術工程師站在地上就可以完成,個別高的地方拉一個小梯子就可以接近。2,發動機安裝的位置比機翼裡油箱的位置低,即使全部燃油泵都不工作,發動機也有重力供油作為備份從而確保安全。3,發動機裝在機翼下方,進一步遠離機身,機翼的本身還可以有效遮蔽發動機的噪音,從而讓客艙環境更舒適。4,發動機本身的重量也能抵消飛機機翼的升力對機翼結構的一部分彎矩,這一點作用和機翼燃油箱是類似的。


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  圖009,我們從正面很清楚的可以看到LEAP-X1C渦輪風扇發動機的壓氣機風扇進氣整流錐上的防鳥擊螺旋,這個螺旋隨著發動機的旋轉而變成閃爍的圖案,可以有效嚇阻低空飛行的鳥類,僅僅是一個再簡單不過畫上去的圖案,卻能極大地保障飛機的安全飛行,18片3D碳纖維樹脂氧化複合材料RTM(樹脂傳遞模塑成型)寬弦風扇葉片,S型的風扇葉片前緣有鈦合金材料包裹增加強度,每片風扇葉片使用的碳纖維長達322公里。看吧!航空發動機的風扇葉片充滿著工業之美,如果說飛機是一個國家的工業之冠的話,航空發動機無疑是這頂王冠上最璀璨奪目的那塊寶石。在挖掘打磨這顆寶石的征途上,我們還要繼續努力啊。


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  圖010,發動機前方銀灰色的是進氣道唇口,這個圓潤的進氣道可以理順前往發動機的氣流,恢復進氣壓力,增加發動機工作效率,同時唇口使用熱空氣防冰,增加了安全性,我們可以看到照片中發動機右下有個帶格柵的圓孔,上面還寫有:“警告,小心高溫氣體”的字樣,這就是為進氣道唇口提供防用冰熱空氣的出氣口。


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  圖011,這張C919落地後的照片是由中國航空攝影師顧軼炯先生拍攝的,他非常準確的抓拍到了C919在首飛落地後在跑道上打開了發動機反推力裝置減速的情況,反推力裝置在民航飛機上幾乎是標準配置了,它並不是讓發動機反著轉,而是通過不同的方法讓發動機向後的排氣反折向前,這樣發動機推著飛機前進的力量就變成了讓飛機減速的制動力,這樣可以大大減少對剎車系統的損耗。現在飛機的運行程序中都提倡使用反推力裝置,我們坐飛機時落地後會突然聽到發動機會發出巨大的轟鳴,此時就是反推力裝置正在使用的時候,而您此時身體還有很強的前衝的感覺,要不是安全帶勒著,您估計能貼到前排座椅後背上去啦。


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  圖012,這是從正面看C919右邊的發動機短艙,發動機本體幾乎可以看作是軸對稱圓柱體,它要為飛機提供前進的推力,這是發動機提供的一次能源,除此之外,它還要通過發電機為飛機提供電源、通過發動機驅動的液壓泵為飛機提供液壓、通過發動機的壓氣機部件為飛機的空調等多個系統提供壓縮空氣等等這些二次能源,因此,需要附件齒輪箱將發動機本體的旋轉傳動和降速,並且連接液壓泵、發電機、滑油泵諸多附件,當然,發動機正常運行還必須要有電子發動機控制器、滑油箱、防冰管,啟動引氣管等等,所以這些東西都要安裝在發動機外表,為了整流,需要發動機短艙把它們都包裹起來,也就形成了您看到的這樣的形象——只有黑黑的圓圓的區域是發動機本體,其它鼓出來的地方都包裹著各種各樣的設備和附件,發動機短艙的功能就是為它們提供安全可靠的空間,為整個飛機的動力裝置理順氣流。圖中主起落架前方機翼下表面安裝的橘紅色設備是攝像頭,就是為了觀察主起落架工作狀態的,正式交付C919上沒有這個攝像頭。


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  圖013系列。C919翼尖的融合式翼稍小翼,這個氣動設計是為了降低翼尖的渦流,這個彎曲的融合小翼可以讓C919減小約2%的阻力(誘導阻力),別小看這2%,每年為航空公司節約的燃油就是論百萬元計算的,小翼的後面的小刺並不是天線,那是靜電放電刷,飛機在空中飛行,會和空氣摩擦積累電荷,需要這些放電刷實時將機身上積累的靜電放出去,小翼的前面是航行燈和頻閃燈,航行燈在整架飛機上的佈置是左紅右綠尾白,這一傳統是從航海技術上引入或者傳承下來的,可以幫助人們在夜間有效識別航空器的相對位置,紅色的航行燈很明顯的說明我們是在飛機的左邊,而且請注意,C919的航行燈使用了LED光源,燈泡壽命更長。

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  圖014緊挨著翼稍小翼的外側翼段紅圈範圍內的舵面叫做副翼,是飛機的主要操縱面之一,副翼的後緣有5根放電刷。一般而言,副翼運行動作是差動的——也就是一邊上升一邊就下降,它的差動改變了兩側機翼外側彎曲的程度,從而改變了兩邊機翼外側升力的大小——藉此實現了飛機橫向滾轉操縱,就是我們常說的飛機壓坡度。
  而機翼前緣藍色方框內是釋放出去的前緣縫翼,前緣縫翼是飛機増升裝置的一種,顧名思義,它可以幫助飛機在起飛或者降落時增加升力,讓飛機更快地起飛或者更低速的降落,在專業上講它可以通過前伸、開縫、增加機翼的面積和彎度來顯著增加升力,增加臨界迎角,有效防止失速。

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  圖015,這張照片很清楚的能看到C919的左側機翼,前面是縫翼,作用已經說過了,後面黃框內彎曲向下偏轉的是位於機翼後緣、內側的襟翼,這個襟翼也是増升裝置,屬於次要操縱面,它和副翼的差動運行不一樣,一般而言,它只能兩側同步向下偏轉,不能向上偏轉(很多戰鬥機或者有些民航飛機有襟副翼飛控系統,這是把襟翼和副翼功能結合在一起了,襟副翼就能實現既同時向下偏轉又雙側差動控制的運動)。而且我們可以看到C919的襟翼是向後退,並且向下偏轉,增加機翼面積同時還增加機翼彎曲程度,而且還明顯的開了一條縫,這樣的單塊結構襟翼不僅製造控制簡單,結構還輕巧,空中客車A320也用的是這樣的襟翼。襟翼下表面那幾個像小船一樣的東西叫做整流罩,它們的作用是容納襟翼的運行控制機構,調整理順機翼附近氣流,這樣的設計符合面積率的氣動修型,它在航空界還有個比較有意思的名字——“庫其曼胡蘿蔔”,飛機設計師正是通過這樣的設計將空氣這種無形玩弄於鼓掌之間滴,既滿足了包裹機械運行結構的需要,還實現了減小空氣阻力的目的。
  大家注意到機翼下表面飛機國籍登記和註冊號B-001A的字樣了沒?不知道是巧合還是有特別的寓意,C919這個國之重器的註冊號和前不久下水的國產第一艘航空母艦都是001A,B是國籍標誌,是國際上指定分配給中國的無線電聯絡代碼,B字頭的飛機就代表了登記為中國國籍的飛機,需要特別說明的是,不論是大陸,還是香港特別行政區,還是澳門特別行政區,還是寶島臺灣,民用飛機的國籍標誌全部都是B,也就是從國際民航法理上,兩岸三地就是一箇中國!!!


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  國籍標誌和註冊號之間橢圓形的蓋板是飛機燃油箱的檢查蓋板,是的,現代飛機的燃油一般都是裝在機翼裡面的,這樣做有幾個好處:第一儘可能合理地利用飛機上各類儲存空間,從而給機身騰出更多的容納旅客以及貨物的“商載”空間。第二,在飛行中燃油的重力可以抵消機翼的升力對翼根造成的彎矩,使得結構受力上更均衡,第三,降低採用下單翼飛機的整機重心,讓飛機更穩定。


  C919在中央翼緣條、發動機吊掛、球面框緣條、襟縫翼滑軌、垂尾對接接頭等部位應用鈦合金。鈦合金有強度高、耐高溫、耐腐蝕等優異性能。比如中央翼緣條為“十”字形截面、雙曲面的整體鍛件,長2.8m,鈦合金用量達到機體結構重量的7.3%。

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  圖016,C919的主起落架,有外筒和內筒,它就像是一個裝了一半藥水一半空氣的針管,而且起落架的內筒就是針管裡面的活塞,外筒就是針管外殼,當我們飛機接地的時候起落架內筒就會壓縮,首先由針管裡的空氣壓縮減震,空氣緩緩通過針頭這個細孔“流出針管”(實際中飛機起落架內部的氣體或者液體雖然也會通過一個小孔,但是始終在起落架內部運行,並不向外界自由洩露,所以加了引號,這樣的例子只是能讓我們直觀感受起落架簡直支柱吸收能量的過程),當針管(起落架內外筒之間的)空氣壓縮到底仍然沒有緩衝完衝擊能量,就接著有“藥水”(專用減震液壓油)緩緩通過針頭的小孔來繼續減震。再加上富有彈性的輪胎,充分保證起落架系統可以安全承載我們起飛降落時與跑道的衝擊。


  起落架上這些排列有序的管路和導線分管很多功能,剎車液壓管,輪速、胎壓、剎車壓力以及空/地邏輯傳感導線,和主流乾支線運輸機一樣,C919的輪胎是沒有內胎的,它的剎車是安裝在輪轂內碳素多盤式剎車,重量更輕,剎車效能更強。順便科普一下,一般而言,飛機的起落架上的輪子沒有動力直接傳動,都是自由旋轉的,是完全依靠發動機推力或者螺旋槳的拉力帶著飛機向前跑,而且只有主起落架上有剎車系統。

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  圖017,C919的液壓系統獨創性的引入了高壓液壓系統,正常工作壓力達到了5000磅/平方英寸(摺合351.5公斤/平方釐米),相比傳統的飛機3000磅/平方英寸(摺合211公斤/平方釐米)的液壓系統可以用更小尺寸的液壓管路,小直徑的管路在液壓系統上就節省了很多重量,這也是未來民航客機液壓系統的發展趨勢。這張照片是C919的主起落架輪艙,那些排列整齊的銀色管路就是給飛控系統的舵面液壓管(藍色方框),我們可以看到採用全電傳操縱的C919沒有了那些繁重的操縱索系或者傳動連桿,全部舵面是由液壓系統驅動,這樣不僅降低了飛控系統重量,同時減少了很多運行機構,大大提升了操縱效率和可靠性。
  C919的輪艙裡原本是白色,呈現淡黃色是因為塗布了水置換型防腐劑的結果,因為起落架艙工作環境較為惡劣,結構防腐的要求較高,飛機部件表面的塗漆一是為了防腐,一是為了美觀,而防腐還有一個手段就是在漆層上再噴塗防腐劑。C919為了降低阻力,儘可能減少開口的大小,起落架區域也是儘可能如此的設計,起落架上的板就是艙門的一部分(左側紅圈),當起落架收上後,這些板就會與機翼下表面融合,既將容納起落架的艙口封閉起來,也作為機翼的一部分來提供氣動升力。C919的機身下部也有巨大的輪艙門(右側紅圈),這個門是為了飛機起落架巨大的輪胎進出起落架艙而設計的,只在起落架收放的瞬間打開,當起落架收上鎖定或者放下鎖定後它就都會關閉與機腹貼合,最大限度的平順氣流,減小阻力。


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  圖018,這張圖我們不僅能看得很清楚機翼後緣的襟翼向下偏轉以及隨動的襟翼滑軌整流罩,我們還能看到在機翼上表面還有兩個應急出口,這樣C919設計的應急出口總共是9個,飛行機組一個,客艙們裡連同我們平常進出飛機的大門一共8個應急出口,它們可以保證在緊急情況下所有乘客90秒內全部撤離飛機,當然,除了機身左右的前後登機門和前後勤務門經常常打開,其他的都不能隨意亂動,飛機上所有的應急出口不是誰都有資格打開的,除非您已經得到授權並採用了一些隔離手段,否則一開門就會釋放應急滑梯,所有的應急出口都會用與機身明顯有差異的顏色進行塗裝,確保有效的救援識別。



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  圖019系列,這裡是C919的垂直尾翼和水平尾翼,它們分別由固定的垂直安定面加方向舵和可以改變安裝角的水平安定面 升降舵構成。方向舵,顧名思義用於控制飛機偏航操作——就是控制飛機向左轉還是向右轉——但是,筆者必須說明:方向舵在飛行中並不是直接控制飛機轉向的,飛行中的飛機轉向是依靠副翼和升降舵的聯合操縱才實現的,而這個被叫做方向舵的舵面在飛行轉彎時只是用來協調轉彎防止側滑的,聽不懂了??沒關係,我給您舉個例子就明白了,您騎三輪車的時候,車把就是轉向工具,三輪車的轉向就是完全依靠車把的偏轉,使得導向輪轉向而實現的,這個時候對應的是飛機在地面滑行時轉彎的狀態。
  由於騎三輪車是硬掰車把轉彎,您會感覺到慣性將您向轉彎方向的反方向甩出去的感覺,幸虧有地面摩擦力和車架保證您不至於被甩出去,但是飛機這種在天空中運行的機器沒有地面或者其他力量的約束,就可能向轉彎的外側或者內側滑出去,這就叫側滑。
  而飛機一旦到了天空飛行時要轉彎就變成快速(注意是一定是快速而不是慢速)騎兩輪的自行車的狀態了——在自行車快速前行時的轉彎並不靠車把,而是將我們的身體連車身一起同朝轉向的方向去傾斜,依靠重力的向心分量和地面摩擦力實現轉彎,實現變道。這時候自行車的車把,僅僅是一個協調轉彎的工具,我們轉彎時調整車把僅僅是為了防止我們摔倒而已,此時,我們自己身體受力是均衡的,並不會有被“甩”出去的感覺。所以說,開飛機轉彎的感覺其實和快速騎自行車最像了,唯一不同就是自行車轉向時由地面保持或者限定了高度,飛機飛行中的轉向則需要副翼所傾斜的坡度混合升降舵一起來控制自己的高度;升降舵,則用於控制飛機俯仰操作——就是控制飛機抬頭爬升還是低頭下降;而方向舵,則是用來防止出現向轉彎的外側或者內側發生側滑現象的。


  有讀者問啦:那這樣說豈不是方向舵就沒有用了麼??也不能完全這樣說,飛機畢竟是在三維的天空中飛行的,飛行是對風影響很敏感,比如飛機在落地過程中如果有持續的側風吹過來,就會把飛機的實際運行路線吹得偏離跑道,為了抵消這種影響飛機會把機頭向風的來向偏一些,飛機的機頭指向並不和跑道完全平行,雖然如此,但是飛機質心卻一直沿著跑道延長線運行,當飛機接地的瞬間或者接地前幾秒,飛行員就會操縱方向舵把飛機機頭指向“擰”到跑道方向上,然後再順跑道方向接地滑跑,這樣的情況很多人都遇到過,就是接地時或者接地前被“擰”的那個感覺,這樣的例子裡就需要方向舵來控制了。在戰鬥機或者體育運動表演機對方向舵的使用則比民航飛機多的多。
  前文說的副翼和這裡描述的方向舵、升降舵一起構成了C919的主要操縱面,而襟翼、縫翼、擾流板則是飛機的次要操縱面。
  尾部的這個門是後登機門,這個就沒啥特別要說的了,大家請注意,圖019-2的紅圈處的幾個紅點是水平安定面的運行範圍,C919採用了幹線民航客機主流的氣動佈局,因此,飛行中水平安定面是可以實時改變安裝角來實現在飛機上起到一個“配平”的作用,啥是配平呢?我給您舉個例子,買菜使用的桿秤您見過吧?飛機的自身重量就相當於掛在秤鉤上的菜,飛機機翼的升力就是我們將整個桿秤提起來的力量,而水平安定面的氣動力量就是秤砣,負責讓這個桿秤平衡穩定。飛機在飛行中,燃油是在不斷消耗的,這就意味著秤鉤上的菜會減少,客艙裡的乘務員、乘客也會因為服務或者去洗手間而移動,飛機重心就會有變化,這也造成了——秤鉤在秤桿上的移位,飛機的升力會隨著飛行速度和迎角的變化也會有變化——也就是提秤的力量也會有變化,這些因素都會造成秤桿的不平衡,因此秤砣就要前後的移動來平衡整個杆系,所以,配平就是這個“秤砣”前後移動的過程,其實,您從這個力矩關係您也能看出傳統飛機氣動佈局中存在的固有的不經濟的缺陷了吧??雖然整個桿秤系統是平衡的,穩定的,安全的,但是飛機重量是向下的,秤砣重量也是向下的,只有提秤的力量是向上的,也就是說機翼產生的升力是一個人挑兩桶水的狀態,很累。而我國自行研製的殲十戰鬥機是沒有尾翼的,尾翼被安排在大翼之前,同時也在整機重心之前,變成了“鴨翼”,這時候系統仍然是穩定的,此時就變成了兩個人抬一桶水的狀態——鴨翼和大翼都產生向上的力量——肯定是抬水比挑水更省勁,省勁就意味著消耗能量小,整機氣動效率更高,所以鴨翼佈局在中國還有個非常中國化的名字——“抬”式佈局。C919是通過改變水平安定面的安裝角實現平尾整體產生的氣動力量的改變,就是桿秤上秤砣質量大小隨時連續的發生了變化,始終保持飛機飛行穩定,這就是配平的作用,也是平尾的重要作用之一。而且我們可以看到水平安定面和機尾結合地方是個明顯的平面,第一這是為了不要出現明顯的縫隙,保證運行時氣動平滑性。第二就是按照面積率進行的縮腰控制,使得氣動減阻效果明顯,C919的機頭平滑,機尾按面積率修型,一頭一尾減阻就有1%;再加上融合式小翼的2%;還有IPS一體化推進系統和超臨界機翼,又減阻2%。整體在氣動優化上比傳統民航飛機減少了5%的阻力,這可是為航空公司節約真金白銀的設計。


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  圖020,C919的尾錐裡面安裝的是APU(輔助動力裝置),燒鐵色的尾椎上的圓孔是排氣孔,垂尾根部向上打開約45度的小門就是APU的進氣門。APU是一個小小的渦輪噴氣發動機,也使用的是和主發動機一樣的燃油,這個小發動機主要是提供電源和壓縮空氣,電源用於給飛機系統供給115伏特,400赫茲的三相交流電,而壓縮空氣可以用於啟動發動機,也可以用於帶動空調,這樣C919就是在地面發動機不工作時,客艙環境依然舒適怡人,而且整架飛機有足夠的電力供應,也進一步減少了對地面設備的依賴,一般來說當主發動機啟動好後,飛機上所需要的電力氣源供應就由主發動機來產生,飛行員就可以把APU關閉了,如果C919在高原機場運行,APU還可以在起飛的時候繼續為飛機提供空調,而減少對於主發動機的引氣損失,讓飛機更安全,更高效地起飛。


  我們在乘坐飛機時,特別是在啟動發動機時就發現空調口出風量好像變小了或者乾脆沒風了,這就是機組關閉空調,把APU引出的壓縮空氣都被用於啟動發動機的時候啦,等發動機啟動好了,舒爽的空調氣就又會來了。

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  圖021,這張右後勤務門的下邊有個開口,這個開口還有兩片柵門,這個叫做外流活門,是飛機客艙環境控制的一個重要的設備。我們知道,飛機的空調有這樣幾個作用:1,溫度調節,飛機是要乘坐人的,夏天地面上的外界環境溫度可以高達40攝氏度,而高空飛行又可以低達零下50攝氏度,因此,要讓乘客舒服就必須用空調對整個機艙的溫度進行控制。2,冷卻設備,飛機上有很多機載設備,這些機載設備也會發出很高的熱量,設備的冷卻就可以用空調來執行,讓它們都在最合適的溫度環境下工作。3,這一點最重要,就是對機艙進行增壓,人類習慣了地表的大氣壓力,如果飛到高空,氣壓就會急劇減小,比如海拔5500米高度的氣壓就只剩下海平面的一半,到了C919的巡航高度,外界環境氣壓基本就剩下海平面的三分之一了,所以為了防止飛機上的人低壓缺氧,就必須為整個機艙進行增壓,所以,空調系統非常重要的作用就是這個機艙環境增壓。調溫、冷卻和增壓我們統稱為環境控制,雖然我們總說氣密座艙之類的名詞,但實際上飛機的機艙並不是絕對密封的,我們就會使用這個外流活門來對機艙的壓力進行控制,在地面的時候它全打開,機艙與外界環境相連通,壓力一致,就不會出現打不開門或者關不上門的尷尬;當飛機準備起飛時它就開始關閉,它的開度與機艙壓力以及與飛行高度均成反比關係,它的作動可以讓我們的機艙環境壓力始終能夠被我們乘客所接受,這也就是飛機飛到1萬多米而有些乘客用帶有氣壓高度表的手錶測量高度只有不到3000米的原因——你測量的是機艙裡的,經過調整的氣壓壓力!!!對於絕大多數人的身體而言,不高於海拔3000米的高度都是可以承受的。這個秘密就是飛機空調裝置和外流活門共同努力的結果啦。飛機的空調非常高效,保證每兩分鐘內就將機艙裡的空氣全部更換一遍,每小時全部換氣超過30次,比手術室的國家標準換氣速度還要高!


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  圖022和圖023,這兩張圖其實是一類,圖022是C919的後貨艙門,而圖023是C919的前貨艙門,這兩個艙門由液壓操縱開閉,機械鎖定,它們裡面就是飛機的機腹貨艙,前後各一個,向外打開,裡面可以裝得下LD-3準集航空標裝箱,機腹貨艙的設計可以極大地增加航空公司的收益能力,他們不僅僅把我們運輸到世界各地,同時運輸的還有我們的托運行李,以及同樣目的地的貨物,快遞,鮮活產品等等。
  仔細看看圖023最右邊還有個小小的門,這個門是C919的設備中心,機載設備的計算機都放在這裡面,是飛機的各個系統的控制大腦安裝區域。
  圖024,這是C919飛機的機頭右側,我們可以看到前起落架,黃色的飛機牽引杆,前起落架除了承載機身在地面的停放滑跑之外,它本身有轉向功能,這樣我們的飛行員就能更靈活的控制C919在地面的滑行,前起落架艙門分為兩部分,前面的和主起落架艙門一樣儘可能保持關閉來平順氣流,後半截隨著前起落架收放一起隨動,我們能看到在前起落架前方的機身下表面,也就是背後橫幅C919字樣的第二個9字中間,有一個橘黃色像子彈一樣的東西,這個是攝像頭,是專門為首飛的飛機改裝的,為了讓我們工程技術力量仔細觀察起落架的工作狀況的,這個是非標準設備,以後正式交付的C919就不會有這樣的設備了。


  在前起落架附近的紅圈處是C919專門設計的衝壓渦輪艙門,這裡面是一個可以收納的像風車一樣東西,作用就是一個風力發電機,如果飛機的兩個發動機都失效不工作時這個衝壓渦輪就可以放出來,利用飛機和空氣的相對速度吹動扇葉,高速旋轉,直接為飛機提供寶貴的電力,電力又可以帶動液壓泵,這樣飛機的操縱還是有效的,這是一項安全的措施,這個衝壓渦輪一般只能放出來,一旦放出來,空中是不能收回去的,只有回到地面才能被重新收起來。

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  圖025,C919的人機界面是相當優秀的。這張駕駛艙的照片拍攝於C919的展示樣機,C919的駕駛艙採用雙人駕駛體制,配備觀察員一名,這也是目前主流民航幹線客機的標準人力配置,整個駕駛艙的佈局非常簡潔、信息顯示高效,配置5塊大屏幕寬視場液晶彩色顯示器來綜合顯示各項航姿、導航、發動機和分系統指示、檢查單等信息,這些綜合航電的顯示器佈局是四上一下,5塊顯示屏幕硬件規格完全一致,不僅硬件上可以互相替換,其各自顯示信息可以根據飛行員指令任意切換或者由計算機控制自動切換,在正副駕駛員的兩側還配備了兩塊稍小的彩色液晶顯示器,這是C919為飛行員貼心設計的電子飛行包(EFB),這個電子飛行包儘可能降低了沉重的紙質飛行手冊的攜帶量,用顯示器來給飛行員提供各種需要的航行資料信息。為了更方便飛行員飛行,C919在正副駕駛位置都佈置了平視顯示指引系統(HUG),非常類似戰鬥機的平視顯示器(HUD),我們可以理解為民機版的平視顯示器,它把最重要的飛行數據信息以及自動駕駛系統中的飛行指引符號投射到飛行員面前的平板玻璃上,所有的字符和圖案成像於無窮遠處,這樣飛行員可以不用低頭看顯示器了,直接在觀察外界環境的同時就實時瞭解飛參信息,避免了飛行員視野或者眼睛焦距的變化,這在飛行過程中最重要的進近落地階段的過程中特別是夜間落地時幫助飛行員有效安全的操控飛機。


  C919整個駕駛艙有4塊大面積雙曲面風擋玻璃,整個機頭氣動平滑流暢,駕駛艙明亮寬敞,這也對玻璃的光學效果以及機頭結構強度提出了很高的要求,只有波音787採取了同樣風格的造型,如此巨大的風擋賦予了C919極佳的視野,配合上文所說的多屏液晶綜合顯示器,C919的駕駛艙界面完全是當之無愧的“玻璃駕駛艙”。採用側杆正杆操縱系統,側杆系統解放了飛行員面前的空間,有效緩解飛行人員飛行時執勤壓力,正杆系統也可以給飛行員更好的杆中立位置感覺。C910配備包線保護功能的4餘度數字電傳飛控,C919的飛控系統非常高效,主動控制技術的應用讓我們大家可以在首飛視頻中看到機長也多次在空中“松杆”,可見飛機操穩特性極佳。而且因為是電傳操縱,操縱桿上的鉸鏈力矩是很小的,即使是女飛行員也一樣輕鬆操作,這對於航空公司的機組限制也降低很多。

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  圖026,C919客艙全長1146英寸(29.1米),可以根據客戶要求選擇全經濟級、混合級、高密度級三種客艙佈置構型,為全系單通道,全經濟級為168座,排距32英寸(0.8米);混合級158座,公務艙2排8座,排距36英寸(0.91米);經濟艙150座,排距32英寸(0.8米);高密度級174座,排距30英寸(0.76米),公務艙為2 2座,經濟艙是3 3座佈局。
  我們現在乘坐飛機都能自己選擇座位,一般而言,旅客在選擇座位的時候都會選擇靠窗(視野好,看飛行風景或者拍風景照)或者靠過道(相對寬敞,起身活動方便),中間座位不是很受歡迎,乘客有很強的被擠壓的感覺,而且市場上主流的民航干支線飛機同級別座位是同樣寬度,這樣就導致沒有人願意主動選擇中間座位,而我們的C919不僅在靠窗和靠過道的座椅選用了18英寸(45.72釐米)的寬座椅,這已經比常見機型的配備的17英寸座椅寬1英寸了,而且C919更是別出心裁的將3座聯排的中間座椅在全部加寬的基礎上再加寬了1英寸,達到了19英寸(48.26釐米),別小看這1、2英寸,立刻就讓乘客特別是中間乘客的“甬道效應”大大緩解。從展示樣機客艙來看,C919的每一個乘客都有獨立的娛樂系統,可以讓乘客在飛行中自由選擇自己喜歡的娛樂內容,這些措施也是我們的C919在客艙舒適性上以人為本設計理念的具體體現,這是完全瞄著航空市場的服務特點去的。不僅座椅加寬,客艙選擇先進的緩降下翻式行李架,這樣可以在保證足夠行李載荷的情況下讓旅客的頭部空間更寬敞,機身空間利用率更高。客艙舷窗數量更多,面積更大,客艙燈光也是LED光源,可以中央統一調控,也可旅客自行調節,燈光明暗變化過度柔和,燈光整體色彩可根據不同飛行環境需要由乘務員進行調節。這些細節無一不體現了中國商飛的誠意,足夠成為可以讓旅客和飛行員們願意選擇C919作為出行的座駕的理由了。


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