导读

2022年9月29日，C919大型客机型号取得适航合格证，标志着中国在追逐大飞机梦的道路上取得了历史性成就。中共中央总书记国家主席、中央军委主席习近平会见C919大型客机项目团队代表并参观项目成果展览时强调，一以贯之、善始善终、久久为功，在关键核心技术攻关上取得更大突破。十年织一梦，科研以许国，C919飞机采用了一条举全国之力、集全国之智的发展思路，成为我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机。

图1 国产大飞机C919交付全球首家用户东航

（图源：中国商飞）

2015

超临界机翼设计

清华大学航天航空学院陈海盺和张宇飞主动请缨到“超临界机翼设计” 这一主战场，提交的两副翼型中的一副入选了参加风洞测试的七副翼型。他们大胆采用基于NS方程分析和遗传算法的优化设计技术，受到评审专家的一致好评。在风洞实验中，专家组确认C919飞机的气动设计达到了原定的5％的减阻目标，而超临界机翼设计贡献了其中的60%。

图2 超临界机翼设计和增升装置设计示意图

（图源：清华招生）

增强装置设计

为填补联合团队在推阻分解领域计算方法的空缺，清华大学为真实飞行状态下的飞机开发了推力／阻力的前沿算法，极大地减少了中方在与外方公司在发动机合作上的掣肘。最终，增升装置设计获得成功，其设计方法新颖，流动机理分析透彻，在众多方案中优势十分明显。

基于轨迹运行的飞行管理系统架构

清华大学自动化系程农和李清两位老师先后承担了C919飞机关键技术攻关项目“飞行管理系统功能模块及综合导航系统信息融合软件开发研究” “飞行管理系统应用研究”及 “C919飞机所需导航性能(RNP)需求验证关键技术研究”等项目。研究团队以C919的实际系统需求和架构为基础，基于国际标准规范，构建了基于轨迹运行(TBO)的飞行管理系统(FMS)架构。针对国产大飞机关键软件的自主性问题，采用分布式仿真架构和多种语言编程环境，开发了飞行管理系统仿真验证平台，并交付中国商飞，为C919飞行管理系统的仿真研究提供完整的系统方案。

百万级、千万级有限元模型

上海飞机设计研究院策划创建百万级高精度有限元模型，并成立了国内第一家有限元仿真室。在C919翼身组合体静力试验中，有限元仿真室创建的百万级、千万级两个有限元模型计算结果与静力试验结果高度吻合。目前，C919大型客机有限元模型已经做到1500万个节点，达到国际领先水平。未来涉及静力试验的型号数量有望大幅降低，试验成功率明显提高，从而大大节约试验成本，缩短研制周期。

C919复合材料破坏机理与结构数据库

先进复合材料的应用水平是衡量大飞机研制水平的关键指标之一。大连理工大学白瑞祥研究团队针对大型复合材料构件试验需求，进行了大吨位大尺寸加载系统、承力系统和电测系统的建设，开展了材料级、结构级、部件级三级大飞机复合材料结构破坏机理研究。在此基础上开发数值分析模型和软件，指导并校正实际试验，建立了飞机典型复合材料结构的破坏行为数据库，承担了C919飞机中央翼复合材料下壁板参数选型、C919飞机垂直安定面壁板选型和C919飞机尾翼混杂结构前缘承载能力等试验。

2017

首次远距离飞行

我国自主设计研制的国产大型客机C919飞机101架机从上海浦东成功转场至西安阎良，顺利完成首次城际飞行。C919飞机从上海浦东机场第4跑道起飞，经过两个多小时的飞行，成功抵达西安阎良机场。飞行过程中，飞机飞行高度达7800米，巡航速度最高达0.74马赫。途经江苏、安徽、河南、陕西等地，航程近1300多公里。飞机在空中各系统功能正常，飞机状态良好。此次转场飞行，标志着C919飞机具备了城际航线飞行能力，初步验证性能满足设计要求，达到了预期的稳定运行状态。

2018

起落架收放系统

清华大学关立文、朱春霞根据大飞机的总体布局和系统综合设计要求，论证了飞机起落架收放系统的设计参数、驱动方式和控制方式，完成了系统控制余度方案初步设计、起落架收放系统工作原理方案设计、起落架各位置信号传感器布置方案设计、起落架应急放下系统方案设计和驾驶舱操作方案的设计论证。9月，首件起落架在完成装配、试验和检验后正式亮相。

2019

航电系统国际领先

C919大型客机采用国际领先的航电系统，其最核心的IMA（航电核心处理系统），使用的是目前最先进的网络化数据处理技术。IMA由两台核心处理计算机负责处理全机各系统的数据，承担全机信息交换中心的职能。遍布全机的16个RDIU（远程数据接口装詈）和4台远程交换机为全机各系统数据传输和交换提供了通路，形成强大的数据传输网络。这种网络化数据处理方式不仅提高了数据传输处理效率，而且也大大减少了全机电缆长度，有利于减轻飞机重量。

控制律设计技术

C919大型客机采用的是全权限电传飞控系统，其中的核心技术——控制律，是国内第一次自行研发设计。全权限电传飞控系统一改飞行员通过机械设备控制飞机的传统做法，利用计算机经过一系列复杂算法达到操纵飞机的目的，控制律要实现的功能之一就是降低甚至消除飞机在转弯和有阵风扰动时对乘客造成的不适感。C919的控制律设计是国内第一次在民机上应用控制增稳和包线保护，填补了国内民机空白，将来有望增加更多复杂功能，令飞机更加先进、更加舒适。

2020

大飞机结冰的仿真与优化设计

关于结冰适航取证的研究中，清华航院陈海听和张宇飞继续发力，为评估飞行条件下的临界冰形提供了可靠的仿真方法，并在容冰设计方面提供了相当具有工程应用前景的飞机设计理念与方法。他们创造性地提出前置“外形设计”中的结冰问题，从而极大地创新了飞机研制的设计步骤，为后续中国大飞机的设计提供了重要思路。

C919飞机轮胎爆破适航取证体系

西北工业大学力学与土木建筑学院岳珠峰教授带领的“飞行器及动力装置结构完整性技术”团队与中国商飞深度合作，在同类机型中全球首次按照EASA第14号修正案要求，针对C919飞机关键系统及主要结构元件，开展轮胎碎片模式、轮缘碎片模式、甩胎模式、空气喷流压力效应四种轮胎爆破失效模式的试验验证、数值仿真和安全性评估工作。团队协助中国商飞摸索并建立起一套C919飞机轮胎爆破适航取证体系，获得中国民航局及总师系统的认可，为C919飞机轮胎爆破特定风险适航认证提供了技术支撑。

C919飞机运动部件可靠性设计和运行支持

为攻关“大飞机”的研制任务，西北工业大学航空学院冯蕴雯教授负责的“可靠性与运行支持工程研究所”长期从事飞行器总体与结构设计、可靠性分析、健康管理与运行支持研究，多年来持续承担了C919飞机运动部件可靠性设计和运行支持方面的多项研究工作。其所开展的多项课题完成了C919飞机登机门、货舱门、设备舱门及后缘襟翼机构等重要运动部件的可靠性建模和改进设计工作，有力支持了C919飞机的符合性验证工作，为C919飞机的适航取证提供了重要保障。

2023

C919商业首航成功双机商业运营

中国东方航空使用中国商飞首架交付的C919大型客机执飞MU9191航班，从上海虹桥机场起飞，成功降落在北京首都机场，C919国产大型客机圆满完成了首次商业飞行。这是中国民航史上极为重要的“第一次”，C919从研制、投产、交付到最终商用，意味着我国在工业制造业领域上实现了新的突破。8月，东航接收的两架国产大型客机C919首次开启“双机商业运营”，同日共同执行“上海虹桥－成都天府”航线。C919的商业运营稳步向规模化迈进。

图3 C919飞机抵达成都天府国际机场

（图源：四川日报）

作者简介

杨郁豪，航天航空学院在读研究生，校史馆讲解员。热心志愿，擅长唢呐，希望和大家一起在清华园晒太阳！

文字 | 杨郁豪

排版 | 杨子怡阮文茹

审核 | 陈星安程泽堃刘轩姜惠雯

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