C919上的“超臨界機(jī)翼“與ARINC664網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證技術(shù)

隨著C919的首次商業(yè)化航班成功降落北京首都國際機(jī)場，對于國產(chǎn)大型客機(jī)的討論也是越來越熱烈，而本篇文章，筆者就想帶大家認(rèn)識一下C919中所使用的有特點(diǎn)的中外技術(shù)，讓大家更加深入得了解一下，我國商飛所生產(chǎn)的中程窄體干線客機(jī) C919。

在本篇文章的最開始，需要先向各位讀者明確一下，到底何為”大飛機(jī)”，大型飛機(jī)在國際航空業(yè)上定義為最大起飛重量超過100噸的運(yùn)輸機(jī)。我們需要先承認(rèn)的是，C919的最大起飛重量大約為72.5噸，在國際標(biāo)準(zhǔn)上，其實(shí)并沒有達(dá)到“大”的標(biāo)準(zhǔn)。這里我們這里所說的“大飛機(jī)”還是主要同我們自己之前的航空業(yè)相比的“大”（比如支線客機(jī)ARJ21，其最大起飛重量為40噸左右）。而目前我國真正能達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)的大飛機(jī)是人民解放軍空軍的大型運(yùn)輸機(jī)，運(yùn)-20“鯤鵬”，其最大起飛重量為220噸。

明確了定義，我們再來就能更加客觀的來看待和分析這架國產(chǎn)客機(jī)C919了。我們先給C919下個定義，其屬于是短程、雙發(fā)、單通道民航運(yùn)輸機(jī)，在我國的民用航空歷史上，其實(shí)是屬于大型客機(jī)，但與國際上真正的大型客機(jī)，比如可以裝載300人的AIRBUS A380相比，確實(shí)還是不夠“大”。然而路還是要一步一步走，如今的我國航空業(yè)已經(jīng)可以造出相當(dāng)于空客A320和波音737-Max系列的客機(jī)，已經(jīng)是巨大的進(jìn)步，我們不必妄自菲薄，筆者相信，在有了C919為基礎(chǔ)，未來我國的航空業(yè)一定可以飛得更遠(yuǎn)。

在關(guān)于C919的相關(guān)技術(shù)上，相信各位讀者近期聽到最多的詞就是其采用了“超臨界”機(jī)翼的設(shè)計，那么到底什么是“超臨界”機(jī)翼呢？它對比于傳統(tǒng)的機(jī)翼設(shè)計有何優(yōu)劣呢？

在百度百科中，對于超臨界機(jī)翼是這么定義的：超臨界機(jī)翼是一種特殊翼剖面（翼型）的機(jī)翼。采用這種翼型設(shè)計的固定翼飛機(jī)可大幅改善在跨音速范圍內(nèi)的氣動性能，降低阻力并提高姿態(tài)可控性。是不是看完還是覺得有一些“不明覺厲”？簡單來說，超臨界機(jī)翼，就是一種特殊的翼型設(shè)計，其目的也很簡單就是可以讓飛行器飛得更快。

一般來講，飛機(jī)之所以能夠飛起來，是靠機(jī)翼上下表面空氣流速不同，而形成的壓力差，即伯努利原理?？諝饬魉俅蟮牡胤綁簭?qiáng)小，而傳統(tǒng)機(jī)翼的刨面形狀一般是上方隆起而下方相對平順，這樣就使得飛機(jī)前行時機(jī)翼上方的氣流流速大，下方的流速小，因此造成機(jī)翼上方的壓強(qiáng)小，下方的壓強(qiáng)大?？恐諝鈱C(jī)翼的壓強(qiáng)差，飛機(jī)就被抬起來升空了。

飛機(jī)機(jī)翼升力的產(chǎn)生

在飛行器以遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)匾羲俚乃俣蕊w行時，傳統(tǒng)機(jī)翼設(shè)計并無什么不妥之處，一旦飛行器開始接近當(dāng)?shù)匾羲?，空氣流體的性質(zhì)就會發(fā)生一些變化。簡單來講，當(dāng)飛行器以接近0.9馬赫的速度飛行時（馬赫數(shù)即當(dāng)?shù)匾羲伲?馬赫=1倍音速），氣流經(jīng)過上翼面的速度就會接近或者達(dá)到音速，而一旦空氣流速超過音速，便會產(chǎn)生“激波“，會使得翼面的受到阻力急速上升，飛行器最終不但不會超過音速，反而會因?yàn)榫薮蟮淖枇Πl(fā)生劇烈的抖動。輕則增加油耗，重則機(jī)毀人亡。那么問題來了，什么是激波呢？由于筆者不是什么專業(yè)的航空器相關(guān)從業(yè)者，這里就簡單打個比方：飛機(jī)在空氣中飛行，就好比一個人逆著人流前進(jìn)，當(dāng)這個人速度比較慢的時候，前方的人流還能躲開；可是一旦這個人開始逆著人流猛跑，前方的人就很可能躲閃不及被撞到，造成一種欲速則不達(dá)的現(xiàn)象。所以，一旦飛行器開始”猛跑“接近音速，前方的空氣也會來不及”躲開“，堆積在機(jī)翼前方變成”空氣墻“，形成激波，影響飛機(jī)的正常飛行。對于民航客機(jī)來說，一般是巡航飛行在0.7-0.9馬赫數(shù)的區(qū)間，在高速巡航時，十分容易達(dá)到引發(fā)激波的速度，使得大量油耗被浪費(fèi)在了對抗阻力上。

為了解決這個問題，超臨界翼型在1967年被美國人R.T.惠特科姆提出。這種機(jī)翼前緣較為圓鈍，上部平坦，下部后緣處反凹，其目的就是為了把機(jī)翼上表面的速度降下來。這種超臨界翼型在1972年首次運(yùn)用在空客A300上，并取得了良好的效果。而在C919之上也采用了由我國中航西安飛機(jī)工業(yè)設(shè)計的超臨界翼型，有了超臨界機(jī)翼的加持，C919的最大巡航速度可以達(dá)到0.9馬赫左右，可以讓C919飛得更快的同時，降低油耗。

說完了C919的骨架系統(tǒng)（機(jī)翼），咱們再來聊一聊C919的神經(jīng)系統(tǒng)——飛機(jī)航電系統(tǒng)。

作為整個飛機(jī)的“大腦”，飛行航電的航電系統(tǒng)有多重要自然是不言而喻，作為我國首架的國產(chǎn)大飛機(jī)的C919，其航電系統(tǒng)采用了中外合資的生產(chǎn)形式，由中航工業(yè)和中電科，同美國柯林斯、霍尼韋爾、通用動力，法國泰雷茲一同研發(fā)設(shè)計。C919使用了最先進(jìn)的ARINC664 總線為數(shù)據(jù)主干道的航電核心處理系統(tǒng)，就如同人的神經(jīng)系統(tǒng)一樣，這是保證C919“頭腦靈活”，“四肢敏捷”的基礎(chǔ)。

C919的駕駛艙

C919所采用的航電核心處理系統(tǒng)（IMA）是全球領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)處理技術(shù)之一。其核心部分由兩臺處理計算機(jī)負(fù)責(zé)處理全機(jī)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，承擔(dān)全機(jī)信息交換中心的職能。再配合上遍布機(jī)身的16個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接口裝置（RDIU）和4臺遠(yuǎn)程交換機(jī)，共同形成了C919機(jī)身上的信息高速公路，串聯(lián)其機(jī)身各個系統(tǒng)。原來，飛機(jī)要是想處理飛行速度、高度這些數(shù)據(jù)，需要由大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)分別傳輸給顯示系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)、環(huán)控等系統(tǒng)分布處理，而現(xiàn)在，只需要通過機(jī)身網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)匯總到核心處理計算機(jī)就可以完成任務(wù)。這種設(shè)計的好處就是高度的集成化，不僅提高了處理數(shù)據(jù)的速度，還極大減少了C919上各種線纜的長度，達(dá)到了減重的效果。

飛機(jī)在飛行的過程中，每時每刻都有有巨量的數(shù)據(jù)來回傳輸，因此，通信協(xié)議的選擇就顯得十分重要。在C919中，使用了先進(jìn)的ARINC664網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證技術(shù)，這種協(xié)議最大的好處就是帶寬很高，對比于原來429總線的800kps的帶寬，使用了ARINC664的C919可以達(dá)到800mps，足足提升了1000倍。在目前正在使用的飛機(jī)中，也只有波音787和空客A380這種先進(jìn)比較新型的型號才會使用這種技術(shù)，而C919的一步到位采用了國際先進(jìn)技術(shù)，勢必給我國民用航電帶來更加成熟先進(jìn)的理念。

總之C919的研發(fā)和成功投入運(yùn)營，標(biāo)志著我國航空產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個全新的時代。我們要承認(rèn)與波音、空客還有很大差距，但也不用妄自菲薄。未來，以C919為跳板，我們會有C929甚至更多的大飛機(jī)，而筆者也相信，我國一定會用合資的形式慢慢補(bǔ)齊我們在民航技術(shù)上的短板，讓我們發(fā)國產(chǎn)飛機(jī)飛向全球。