當前位置: 華文世界 > 科學

中國風洞世界第一:總數等於美歐之和,四個巨型風洞,美歐都沒有

2024-02-12科學

中國知名期刊【中國空氣動力學報】終於在近期披露:中國目前已經擁有世界上最大的民用風洞設施群,這被認為是中國航空業的一項巨大成就!但在此之前,中國對這一龐大的航空基礎設施並沒有進行廣泛報道。現在中國歷時16年默默建設的這個民用風洞群,其規模已相當於美國和歐洲同類設施的總和。而這些功能、大小不一的風洞設施,恰恰是中國ARJ21-700新支線飛機、C919大型客機和CR929遠端寬體客機「三步走」發展戰略的有力支撐!

在2023年12月【中國空氣動力學報】上,由四川綿陽中國空氣動力研究與發展中心高級工程師吳軍強等專家,發表了一篇名為【中國大型飛機風洞試驗技術研究現狀與發展趨勢】的文章。首次詳細披露了中國風洞群的發展和功能,以及為中國研制「大飛機」專案做出的非凡貢獻。

由於大型飛機(簡稱大飛機)一般指最大起飛重量在100噸或座位數在100座以上的飛機,按照用途可分為大型軍用運輸機、轟炸機和民用客機、特種飛機等。正是由於大飛機在國防安全和國民經濟現代化建設中具有重要支撐和關鍵引領作用,因此國家在專項工程牽引帶動下,經過接近20年的持續攻關,終於突破了大型飛機設計、制造、試驗和營運維護等系列技術瓶頸,建立了中國擁有完全自主知識產權的大型飛機研發技術體系,初步形成了配套完整的大型飛機產業鏈、供應鏈,開創了中國ARJ21-700新支線飛機、C919大型客機和CR929遠端寬體客機「三步走」發展戰略。

但研制任何飛機都離不開各種大小、功能不一的風洞群,可在2007年大飛機專項工程正式立項研制時,中國空氣動力試驗器材基礎、試驗模擬能力和試驗數據修正技術均與美、歐航空已開發國家存在明顯差距,低速方面缺乏結冰模擬和氣動雜訊等特種試驗器材,亞跨聲速僅有一座2.4m×2.4m常規暫沖型風洞。這種程度的風洞試驗能力,已經嚴重制約了中國的大飛機研制。為此,中國開始著手建立配合大飛機專案所需的風洞建設,主要由中國空氣動力研究與發展中心和中國航空工業空氣動力研究院等分別展開。

當時美歐各國為大型飛機的研制,配套建設了十多座風洞器材,其中美國就占了11座,歐洲建設了7座。但在中國為了自己的大飛機研制專案開始發力建設風洞器材後,在短短16年時間裏就建造了18座風洞。不僅填補了中國風洞在結冰、振動、噪音和飛行控制系統模擬能力方面的空白,而且使中國大型飛機研制試驗的主要生產型高、低速風洞的流場品質和馬赫數控制精度均能達到先進軍標指標。這些風洞是科學家和工程師們研發中國首款大型民用噴射式飛機的重要試驗場。

並且值得註意的是,在美國和歐盟等西方國家,用於為空中客車和波音公司新機型試驗的最大風洞也不過5米(16.4英尺)。但中國卻擁有4座8米或以上的風洞(FL-19風洞為9x7米)、4-5.5米的也有5座之多。而且在風洞類別上也不再是簡單的連續式,而是更加細分為常規回流、直流下吹、立式、結冰、聲學、大型低速、低溫連續、回流增壓等非常多的工作類別,可以滿足中國在研制大飛機時所需的任何試驗需求。

在中國腳踏實地的一步一步建立起自己的風洞群後,不但順利催生出了ARJ-21支線飛機,也讓可與波音、空客競爭國際主流客機市場的C919大型窄體客機也能順利量產,並在2023年5月28日完成了上海至北京的首次商業營運。而之後這些風洞群還將繼續加入C929大型寬體客機的研制工作,助力中國大型客機進入競爭激烈的國際幹線客機市場。

C919是一種可容納140-210名乘客的窄體飛機,該飛機的競爭對手是空客A320和波音737。目前該機已經獲得了千架訂單和意向訂單,而2023年9月東方航空公司與中國商飛公司簽訂的100架C919采購訂單,公開總價高達99億美元,雖然最終采購價格會低於這個報價,但這仍將成為C919大型客機迄今為止最大的單筆訂單。

C919作為後來的「攪局者」,如果沒有過硬的能力,是不可能在波音和空客悉心經營數十年的市場站穩腳跟的。但正是中國建造的大量可為先進大飛機研制提供幫助的風洞群,才造就了C919擁有了比波音737和空客A320等競爭對手阻力更小的氣動外形,以及更大的內部空間。也得益於中國風洞群中的雜訊風洞的協助,C919在巡航時機艙內噪音僅為60分貝,遠低於波音737的80分貝,讓乘客的旅途更加安靜和舒適。而C919的總執行成本(包括油耗)也比西方競爭對手低10%,更不要說原本就低於空客和波音的采購單價了。

可以說,中國正是因為有了世界頂級風洞群做後盾,才使得中國自上世紀八十年代首款大飛機專案「運十」下馬後,才重新有了底氣再次啟動C919這個新世紀的「大飛機」專案。使中國可以憑借C919和之後的C929國產大型客機,來與波音、空客這兩個世界頂級客機巨頭展開正面競爭。甚至還能憑借中國先進風洞群的加持,讓中國的大型商業客機在這個市場站穩,並逐步擴大市場份額!