11月2日，我國(guó)自主研發(fā)的C919大型客機(jī)首架機(jī)在上?？傃b下線。遠(yuǎn)在一千公里外的古城西安，一群師生為此而歡呼。他們就是西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院的師生，人民網(wǎng)陜西頻道記者走進(jìn)這群參與研制大飛機(jī)的師生團(tuán)隊(duì)，跟博士男一起聊聊大飛機(jī)的故事。

孫智偉所在的西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院飛行器先進(jìn)設(shè)計(jì)理論與技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)是主要負(fù)責(zé)C919飛機(jī)的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的一支青年骨干隊(duì)伍，由學(xué)院白俊強(qiáng)教授帶領(lǐng)四十余位在校師生組成，大飛機(jī)的機(jī)翼氣動(dòng)外形與氣動(dòng)力設(shè)計(jì)是他們團(tuán)隊(duì)主攻項(xiàng)目之一。

31歲的孫智偉博士從2007年讀碩士的時(shí)候開始接觸國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)，“搞民用大飛機(jī)和軍用飛機(jī)完全是兩碼事。”孫智偉開門見山的就告訴記者，有些網(wǎng)友認(rèn)為我國(guó)自主研發(fā)和生產(chǎn)的軍用飛機(jī)早已飛上藍(lán)天了，難道還不能生產(chǎn)民用大飛機(jī)嗎?“其實(shí)，民用飛機(jī)更注重的是它的商業(yè)用途和市場(chǎng)前景。在保證飛機(jī)安全性的條件下，最大限度的減少運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)性。”孫智偉表示，雖然之前國(guó)內(nèi)研制過(guò)運(yùn)10等民用運(yùn)輸類機(jī)，但是由于時(shí)代不同，所采用的設(shè)計(jì)技術(shù)也有了質(zhì)的飛躍，此次國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的研制幾乎是從頭開始。

C919直接使用成本較現(xiàn)役同類客機(jī)降低10%，具有“更安全、更經(jīng)濟(jì)、更舒適、更環(huán)保”等特性，機(jī)翼作為飛機(jī)提供升力的主要部件，對(duì)飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和飛行品質(zhì)有著至關(guān)重要的影響。孫智偉指了指記者面前的幾位平均年齡二十多歲的小伙子們說(shuō)：“我們幾位博士生和白俊強(qiáng)教授一起主要負(fù)責(zé)大飛機(jī)機(jī)翼的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)。”他繼續(xù)說(shuō)道，在飛行速度一定的情況下，飛機(jī)巡航效率的高低，是飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要影響因素，主要由飛機(jī)的氣動(dòng)外形決定。而飛機(jī)的氣動(dòng)外形，決定了飛機(jī)能夠提供多大的升力、產(chǎn)生多少阻力。“一架飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)的好壞，直接體現(xiàn)了這個(gè)國(guó)家民用客機(jī)的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)能力，更進(jìn)一步反映了這個(gè)國(guó)家的整體工業(yè)能力。”

在國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的研制中，由于缺少足夠的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲(chǔ)備，像所有從事開創(chuàng)性事業(yè)的工作者一樣，這些博士們?cè)诖箫w機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)上也走了很多彎路，克服了很多困難。

孫智偉告訴記者，困難之一就是國(guó)家沒(méi)有研制現(xiàn)代先進(jìn)大型民用飛機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，他們幾乎是從零起步，好在他們所在的課題組主要是以研究飛機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)為主，在研制過(guò)程中比較容易上手。“民航飛機(jī)講究的是經(jīng)濟(jì)實(shí)用，我們?cè)O(shè)計(jì)的氣動(dòng)外形決定了飛機(jī)的巡航效率，從翼型到機(jī)翼，從簡(jiǎn)到繁，有時(shí)候需要把之前所有的設(shè)計(jì)全部推翻重新做;有時(shí)候把設(shè)計(jì)好的翼型放到飛機(jī)上后發(fā)現(xiàn)跟原來(lái)想象的不一樣;有時(shí)候三維和二維的設(shè)計(jì)效果又產(chǎn)生出了矛盾。總之，我們一步步走到最后發(fā)現(xiàn)，把一架飛機(jī)設(shè)計(jì)好需要全盤考慮飛機(jī)的布局形式、結(jié)構(gòu)約束、重量重心和飛行品質(zhì)等的要求。”

據(jù)了解，中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院的技術(shù)人員們不僅要負(fù)責(zé)C919的設(shè)計(jì)工作，還要負(fù)責(zé)本次大飛機(jī)研制的統(tǒng)籌工作，大飛機(jī)的氣動(dòng)外形一體化設(shè)計(jì)工作分為數(shù)個(gè)階段，嘗試和論證了多個(gè)布局形式，每隔兩個(gè)月，孫智偉所在的團(tuán)隊(duì)與上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院的相關(guān)技術(shù)人員匯報(bào)交流一次工作進(jìn)展和心得。

由于民用客機(jī)采用發(fā)動(dòng)機(jī)翼吊布局，孫智偉所在的團(tuán)隊(duì)在發(fā)動(dòng)機(jī)未定型前共做了四五個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)短艙外形的論證計(jì)算，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)都要進(jìn)行數(shù)十次甚至上百次的空間流場(chǎng)仿真計(jì)算。發(fā)動(dòng)機(jī)定型后，又對(duì)短艙的安裝參數(shù)進(jìn)行多輪迭代優(yōu)化設(shè)計(jì)。

“飛機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)非常重要，我們修改機(jī)翼的某個(gè)部分，都會(huì)影響到整個(gè)飛機(jī)在低速和高速飛行中的性能。”孫智偉說(shuō)，每次實(shí)驗(yàn)都讓自己印象深刻，許多細(xì)節(jié)到現(xiàn)在都能記住。特別是在設(shè)計(jì)翼梢小翼的時(shí)候，這個(gè)部件的氣動(dòng)外形當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)還很少有人研究過(guò)，他們嘗試了很多種方法，開始以為很簡(jiǎn)單，到最后發(fā)現(xiàn)，要設(shè)計(jì)好翼梢小翼需要非常精細(xì)化的設(shè)計(jì)和計(jì)算，而且還要將翼梢小翼放到整個(gè)大飛機(jī)的設(shè)計(jì)中去對(duì)比和調(diào)整。“當(dāng)時(shí)已經(jīng)是深秋，我們每天晚上攻關(guān)到凌晨才離開實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)數(shù)月的努力，終于找到了最經(jīng)濟(jì)、性價(jià)比最高的設(shè)計(jì)方案。這個(gè)也為我們以后研制其他大型客機(jī)積累了經(jīng)驗(yàn)。”孫智偉高興地告訴記者。

參與項(xiàng)目的另一位27歲的小伙叫陳頌，也是一名工科博士。陳頌在團(tuán)隊(duì)內(nèi)主要負(fù)責(zé)全機(jī)的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。“本科上學(xué)的時(shí)候，我們從書本上學(xué)到的知識(shí)就是飛機(jī)的氣動(dòng)載荷分布由翼根到翼稍是橢圓的時(shí)候，它能產(chǎn)生的誘導(dǎo)阻力是最小的，但這個(gè)載荷分布究竟是單純機(jī)翼的?還是綜合全機(jī)的?書本中并沒(méi)有這樣的經(jīng)驗(yàn)。所以，我們分別嘗試不同的方案，再進(jìn)行全機(jī)流場(chǎng)和全機(jī)氣動(dòng)力的計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行驗(yàn)證和研究。通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目，我們把許多以前根據(jù)理論推導(dǎo)出來(lái)但沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的原理，現(xiàn)在通過(guò)C919的設(shè)計(jì)從工程應(yīng)用的角度重新檢驗(yàn)了一遍。”陳頌表示，這種方法讓他們對(duì)自己的專業(yè)了解的更加透徹。

國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。氣動(dòng)外形決定飛機(jī)能夠飛多高、飛多遠(yuǎn)、巡航速度等一系列指標(biāo)。如果飛機(jī)氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的不好，通俗的講為了將乘客送到目的地，飛機(jī)就只能消耗更多的燃油，那么航空公司的運(yùn)營(yíng)成本就會(huì)提高，如果設(shè)計(jì)的好，航空公司就具有更大的利潤(rùn)空間和更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而設(shè)計(jì)的工具之一就是能夠?qū)α鲌?chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真并計(jì)算得到飛機(jī)氣動(dòng)升力、阻力和力矩特性的計(jì)算流體力學(xué)軟件。為了能夠開發(fā)并得到一套好的計(jì)算流體力學(xué)程序，這些團(tuán)隊(duì)中的博士也是蠻拼的。

“風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)費(fèi)錢費(fèi)時(shí)，為了能夠快速計(jì)算出整機(jī)的氣動(dòng)特性，目前波音、空客等國(guó)際上知名廠商在大型客機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中都普遍采用計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真的方法，盡量減少風(fēng)洞試驗(yàn)的次數(shù)。這要求數(shù)值仿真軟件既能快速計(jì)算又能仿真的精確。其實(shí)，在美國(guó)的相關(guān)科研機(jī)構(gòu)開發(fā)過(guò)很多這種計(jì)算軟件，但是這些計(jì)算軟件是不對(duì)中國(guó)開放的。即使是美國(guó)的教授要使用這種軟件，也要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的審查。國(guó)內(nèi)在以前的研究中開發(fā)了一些類似的軟件，但能與國(guó)外的能力比肩的鳳毛麟角，而國(guó)內(nèi)幾乎很少能找到講述這種程序開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的論文和文獻(xiàn)資料，國(guó)外的資料根本查不到，只能自己摸著石頭過(guò)河。”曾經(jīng)在美國(guó)留學(xué)的陳頌繼續(xù)告訴記者：“當(dāng)時(shí)迫切需要自主研發(fā)一款軟件，我們成立了攻關(guān)小組做軟件研發(fā)，終于經(jīng)過(guò)兩年的時(shí)間，終于逐步形成了一套可以應(yīng)用于飛機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中且擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的計(jì)算流體力學(xué)軟件。”

C919的下線，并不代表國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的終結(jié)。博士生楊體浩告訴記者，他們將目光放到了更大型號(hào)的飛機(jī)上，他現(xiàn)在的主要任務(wù)就是研究更大更安全更經(jīng)濟(jì)的國(guó)產(chǎn)客機(jī)。

“勇猛精進(jìn)、敢為人先”這是西工大的校訓(xùn)。這群年輕的博士團(tuán)隊(duì)為突破國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)關(guān)鍵技術(shù)所付出的艱辛努力，連他們自己也始料未及，伴隨著C919大飛機(jī)的順利下線，博士團(tuán)隊(duì)多年的付出終于得到了最好的回報(bào)。