海阔凭鱼跃 沈海军的航空与纳米 ...分享 http://blog.sciencenet.cn/u/沈海军 同济大学 教授Email:SHJ@tongji.edu.cn /SHJ@nuaa.edu.cn 版权所有

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答上海科技馆采访 精选

已有 2832 次阅读 2024-5-3 08:30 |系统分类:科普集锦

应邀接受上海科技馆采访,以下是采访稿。

上海科技馆沈海军教授采访大纲

主题:围绕“科创10周年”主题,邀请行业各类专家谈谈领域的发展与变化,科技创新成果,动人故事,及其未来发展方向。采访以视频录制的方式,最终以微信推文+短视频的形式于5月科技节期间在上海科技馆官方新媒体平台发布。

采访提纲:

Q1.简单介绍下中国飞机制造的发展历程?哪些科技发展您认为对飞机的制造至关重要?

沈海军:1949年新中国成立之初,中国一穷二白,百废待兴新中国航空事业几乎从“0”起步。50年代初,中国航空业起步时期,我国的航空企业主要是修理飞机,并不具备生产制造飞机的能力。朝鲜战争结束后,我国开始在苏联的帮助下开始仿制苏制的飞机;50年代末中苏关系交恶后,中国才开始踏上了独立自主研制飞机的道路;自主研发的道路走得异常艰辛,导致七十年代末八十年代初,我国航空军事装备已和周边日韩印度等国形成代差。改革开放后,我国航空人积极学习国外先进技术和管理经验,研发出了歼10为代表的第三代战机,航空装备研发水平逐渐追赶上来。本世纪以来,国家更是加大了航空业的投入,以运20C919AG600等三款大飞机为代表的先进机型相继研发成功,使中国一举迈入航空强国的序列。

至于飞机制造科学技术的进步,至少有以下几个方面值得一提。

首先是轻量化、高性能先进材料技术。材料是制造业的基石,飞机制造也不例外。现在,以碳纤维增强复合材料为代表的轻量化非金属材料,因具有出色的比强度、比刚度指标,已经在飞机结构中被大量使用,以我国C919大飞机为例,复合材料在整个飞机结构中已占比达到了12%。大规模的第三代铝锂合金的应用,是国产C919、运20等飞机结构选材的一大亮点,是名副其实的“黑科技”。铝锂合金具有低密度、高弹性模量、高比强度和高比模量等优点,还兼具较低的疲劳裂纹扩展速率、较好的高温及低温性能等特点。

第二是,精密加工与精密定位技术。

早在五六十年代,我国仿制苏联飞机测绘时用的是游标卡尺,钣金工艺用的工具是木锤,机加工用的是人工车床、甚至锉刀;装配定位用的是型架、定位销;而现在早已取而代之的是高精密数控机床,激光定位,数字化装配、机器人等,飞机零件加工精度和装配误差得到了很好的控制,飞机的性能和品质得到了很好的保障。

第三是计算机辅助技术。

具体包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)等。上世纪设计飞机时,设计师需要手绘零件图、部装图和总装图,纸质图纸上要标注每一处几何尺寸和表面精度,工程师加工部件时需要将上述纸质图纸借出来,仔细查阅。而现在这一切利用大型CAD软件,都可以电脑上完成;飞机制造厂工程师们加工飞机零部件时只需现场通过局域网申请获得图纸的调阅权,即可在大屏幕上查看电子图纸上零件的各个细节信息。飞机的气动特性、飞机结构的强度与加工成型,在飞机制造前便可以在电脑虚拟环境中进行仿真模拟,先行评估设计方案的合理性。

此外,大量特种加工工艺、先进检测与探伤技术、增材制造技术、实验验证技术等这些年也发展迅猛,极大促进了飞机制造水平的快速进步。

 Q2.中国航空近10年的发展中,您最大的感受是什么?是否有故事让您最激动/印象深刻?

沈海军:本世纪以来,我国航空工业已取得了一些列非凡的成就,先进机型不断涌出,令人目不暇接。第五代隐身战机方面,国产歼20、歼31相继面世,技术水平直逼美国;预警机方面,空警2000、空警200、空警500和空警600等预警机性能横空出世,性能指标已据世界前列;舰载机方面,歼15、歼35战机已经或即将搭载国产航母,制空制海权能力显著增强;直升级方面,武直10、直20相继诞生,该机种的短板正在被补齐;民用无人机方面,以大疆无人机为代表国产无人机已占据了国际无人机市场的半壁江山;军用无人机方面,翼龙系列、长虹系列等性能以比肩美俄同类产品;运20C919AG6003款大飞机已经成为中国航空工业的名片。以上所及飞机都是近20年来中国航空工业的重大成就,每听到一款国产新机问世,自己都会感到非常兴奋,这就是我对近年来中国航空业的感受。

不过,这些故事中,最让我印象深刻的还是国产C919大客飞机的首飞。20175 5日,国产大飞机C919在浦东机场第三跑道进行首次试飞,本人有幸受到澎湃新闻的邀请,和该媒体的主持人现场直播国产大飞机首飞状况。当时心情极其激动。当天上午1010分,国产大客机试飞准时进行,当飞机滑跑,起落架离地那一刻,自己的心似乎也跟着悬了起来,现场观众一片欢腾,自己讲解也居然结巴了起来,话语越说越激动,直到飞机40分钟后飞机稳稳落地,自己悬着的心也才逐渐平静下来。这一刻,不仅仅是一款国产飞机的诞生,更是中国民航工业的重大胜利和里程碑,因为C919寄托了太多太多,他是中国民族的希望,更事关中国民航工业的成败。

 Q3.您认为中国未来飞机制造事业会朝着哪个方向发展?结合自己的研究,您觉得在哪些相关科技领域可能会有进一步的突破?

沈海军:关于中国未来飞机制造事业的发展方向,至少存在以下几个方面。

首先,中国航空工业将进一步大规模升级和采用现代化技术和设备。机器人、数字化控制设备、3D增材制造、复合材料的自动化制备、脉动生产线等将被大量使用,飞机制造将全面实现从机械化到智能制造的华丽转变。

第二,中国飞机型号研制将进一步向大型化方向迈进。目前,中国已经成功研制了C919大客飞机、运20大型军用运输机和水陆两栖飞机AG600,有迹象显示,中国的新一代宽体客机C929、超大型军用运输机运40、大型战略轰炸机轰20已经正在研发,或已在规划建设当中,相信在不久的未来将会与世人见面。

第三,飞机制造的国内产业链将不断完善,飞机的国产化率将显著提高。目前,我国军用飞机制造的主要环节,包括发动机,基本上摆脱了对国外的依赖,可实现自主可控,但C919等民用飞机关键部件仍依赖进口。在目前复杂的国际政治与经贸形势下,存在被卡脖子以及断供的风险,现在我们已经意识到了这一点,已经加快了国产替代产品的研制。

至于哪些相关科技领域可能会有进一步的突破,有以下几点值得关注。

第一,国产航空发动机将取得全面突破。近些年来,我国航空工业相继研发出了WS-10WS-15WS-17WS-20等国产航空发动机型号,不过这些航发主要集中在军用飞机领域,且仅是解决了“有无”问题,但C919ARJ21等民用客机的发动机仍十分依赖美西方国家的产品,存在受制于人的风险。目前,航空发动机的研发,国家投入了大量人力物力、财力,未来几年内必将取得突破。

第二,中国将在无人机、预警机、高超声速飞行器等几个技术领域取得重大突破,像蜂群无人机、舰载预警机、89倍音速的空天飞机等报道,频频传出,未来有望领先全球。还有,一批国产CADCAECAM计算机辅助软件将全面面世,并在飞机设计、验证过程中发会重大作用,中国工业的“软实力”将得到显著加强。

最后,近来“低空经济”的概念正在国内盛传,以电动垂直起降飞机(eVLOT)、“空中的士”等为代表的新生事物正为人们会制了一个未来城市空中交通体系美好蓝图。当前,数十家中国企业蓄势待发,已经或者正在研发着各种新型飞行汽车,一些飞行汽车甚至已经成功试飞,并取得了民航主管部门的适航认证,呈现出一片生机勃勃的迹象。这方面的突破也非常值得关注。



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