11月2日，我國自主研發(fā)的C919大型客機首架機在上?？傃b下線。遠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)大學航空學院的師生，人民網(wǎng)陜西頻道記者走進這群參與研制大飛機的師生團隊，跟博士男一起聊聊大飛機的故事。

孫智偉所在的西北工業(yè)大學航空學院飛行器先進設計理論與技術創(chuàng)新團隊是主要負責C919飛機的氣動外形設計的一支青年骨干隊伍，由學院白俊強教授帶領四十余位在校師生組成，大飛機的機翼氣動外形與氣動力設計是他們團隊主攻項目之一。

31歲的孫智偉博士從2007年讀碩士的時候開始接觸國產(chǎn)大飛機，“搞民用大飛機和軍用飛機完全是兩碼事。”孫智偉開門見山的就告訴記者，有些網(wǎng)友認為我國自主研發(fā)和生產(chǎn)的軍用飛機早已飛上藍天了，難道還不能生產(chǎn)民用大飛機嗎?“其實，民用飛機更注重的是它的商業(yè)用途和市場前景。在保證飛機安全性的條件下，最大限度的減少運營成本，提高經(jīng)濟性。”孫智偉表示，雖然之前國內(nèi)研制過運10等民用運輸類機，但是由于時代不同，所采用的設計技術也有了質(zhì)的飛躍，此次國產(chǎn)大飛機的研制幾乎是從頭開始。

C919直接使用成本較現(xiàn)役同類客機降低10%，具有“更安全、更經(jīng)濟、更舒適、更環(huán)保”等特性，機翼作為飛機提供升力的主要部件，對飛機的經(jīng)濟性、安全性和飛行品質(zhì)有著至關重要的影響。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：“我們幾位博士生和白俊強教授一起主要負責大飛機機翼的氣動外形設計。”他繼續(xù)說道，在飛行速度一定的情況下，飛機巡航效率的高低，是飛機經(jīng)濟性的一項重要影響因素，主要由飛機的氣動外形決定。而飛機的氣動外形，決定了飛機能夠提供多大的升力、產(chǎn)生多少阻力。“一架飛機機翼設計的好壞，直接體現(xiàn)了這個國家民用客機的氣動力設計能力，更進一步反映了這個國家的整體工業(yè)能力。”

在國產(chǎn)大飛機的研制中，由于缺少足夠的設計經(jīng)驗和技術儲備，像所有從事開創(chuàng)性事業(yè)的工作者一樣，這些博士們在大飛機的氣動設計上也走了很多彎路，克服了很多困難。

孫智偉告訴記者，困難之一就是國家沒有研制現(xiàn)代先進大型民用飛機的經(jīng)驗，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氣動設計為主，在研制過程中比較容易上手。“民航飛機講究的是經(jīng)濟實用，我們設計的氣動外形決定了飛機的巡航效率，從翼型到機翼，從簡到繁，有時候需要把之前所有的設計全部推翻重新做;有時候把設計好的翼型放到飛機上后發(fā)現(xiàn)跟原來想象的不一樣;有時候三維和二維的設計效果又產(chǎn)生出了矛盾?？傊?，我們一步步走到最后發(fā)現(xiàn)，把一架飛機設計好需要全盤考慮飛機的布局形式、結構約束、重量重心和飛行品質(zhì)等的要求。”

據(jù)了解，中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院的技術人員們不僅要負責C919的設計工作，還要負責本次大飛機研制的統(tǒng)籌工作，大飛機的氣動外形一體化設計工作分為數(shù)個階段，嘗試和論證了多個布局形式，每隔兩個月，孫智偉所在的團隊與上海飛機設計研究院的相關技術人員匯報交流一次工作進展和心得。

由于民用客機采用發(fā)動機翼吊布局，孫智偉所在的團隊在發(fā)動機未定型前共做了四五個發(fā)動機短艙外形的論證計算，每個發(fā)動機都要進行數(shù)十次甚至上百次的空間流場仿真計算。發(fā)動機定型后，又對短艙的安裝參數(shù)進行多輪迭代優(yōu)化設計。

“飛機的氣動設計非常重要，我們修改機翼的某個部分，都會影響到整個飛機在低速和高速飛行中的性能。”孫智偉說，每次實驗都讓自己印象深刻，許多細節(jié)到現(xiàn)在都能記住。特別是在設計翼梢小翼的時候，這個部件的氣動外形當時在國內(nèi)還很少有人研究過，他們嘗試了很多種方法，開始以為很簡單，到最后發(fā)現(xiàn)，要設計好翼梢小翼需要非常精細化的設計和計算，而且還要將翼梢小翼放到整個大飛機的設計中去對比和調(diào)整。“當時已經(jīng)是深秋，我們每天晚上攻關到凌晨才離開實驗室。通過數(shù)月的努力，終于找到了最經(jīng)濟、性價比最高的設計方案。這個也為我們以后研制其他大型客機積累了經(jīng)驗。”孫智偉高興地告訴記者。

參與項目的另一位27歲的小伙叫陳頌，也是一名工科博士。陳頌在團隊內(nèi)主要負責全機的氣動優(yōu)化設計。“本科上學的時候，我們從書本上學到的知識就是飛機的氣動載荷分布由翼根到翼稍是橢圓的時候，它能產(chǎn)生的誘導阻力是最小的，但這個載荷分布究竟是單純機翼的?還是綜合全機的?書本中并沒有這樣的經(jīng)驗。所以，我們分別嘗試不同的方案，再進行全機流場和全機氣動力的計算機仿真進行驗證和研究。通過這個項目，我們把許多以前根據(jù)理論推導出來但沒有經(jīng)過實驗的原理，現(xiàn)在通過C919的設計從工程應用的角度重新檢驗了一遍。”陳頌表示，這種方法讓他們對自己的專業(yè)了解的更加透徹。

國產(chǎn)大飛機的氣動力設計是一項非常艱巨的任務。氣動外形決定飛機能夠飛多高、飛多遠、巡航速度等一系列指標。如果飛機氣動外形設計的不好，通俗的講為了將乘客送到目的地，飛機就只能消耗更多的燃油，那么航空公司的運營成本就會提高，如果設計的好，航空公司就具有更大的利潤空間和更強的市場競爭力。而設計的工具之一就是能夠對流場進行數(shù)值仿真并計算得到飛機氣動升力、阻力和力矩特性的計算流體力學軟件。為了能夠開發(fā)并得到一套好的計算流體力學程序，這些團隊中的博士也是蠻拼的。

“風洞實驗費錢費時，為了能夠快速計算出整機的氣動特性，目前波音、空客等國際上知名廠商在大型客機的設計過程中都普遍采用計算機數(shù)值仿真的方法，盡量減少風洞試驗的次數(shù)。這要求數(shù)值仿真軟件既能快速計算又能仿真的精確。其實，在美國的相關科研機構開發(fā)過很多這種計算軟件，但是這些計算軟件是不對中國開放的。即使是美國的教授要使用這種軟件，也要經(jīng)過嚴格的審查。國內(nèi)在以前的研究中開發(fā)了一些類似的軟件，但能與國外的能力比肩的鳳毛麟角，而國內(nèi)幾乎很少能找到講述這種程序開發(fā)關鍵技術的論文和文獻資料，國外的資料根本查不到，只能自己摸著石頭過河。”曾經(jīng)在美國留學的陳頌繼續(xù)告訴記者：“當時迫切需要自主研發(fā)一款軟件，我們成立了攻關小組做軟件研發(fā)，終于經(jīng)過兩年的時間，終于逐步形成了一套可以應用于飛機設計過程中且擁有自主知識產(chǎn)權的計算流體力學軟件。”

C919的下線，并不代表國產(chǎn)大飛機的終結。博士生楊體浩告訴記者，他們將目光放到了更大型號的飛機上，他現(xiàn)在的主要任務就是研究更大更安全更經(jīng)濟的國產(chǎn)客機。

“勇猛精進、敢為人先”這是西工大的校訓。這群年輕的博士團隊為突破國產(chǎn)大飛機關鍵技術所付出的艱辛努力，連他們自己也始料未及，伴隨著C919大飛機的順利下線，博士團隊多年的付出終于得到了最好的回報。