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明天，备受瞩目的国产大飞机C919即将首飞。究竟这款飞机暗藏了多少黑科技，能吸引全世界的目光？
C919于2008年11月立项，是国产中程干线客机。C919的“C”是“China”的首字母，第一个“9”的寓意是经久不衰、持久耐用，“19”代表的是中国首型大型客机最大载客量为190座，合起来就是中国的一款持久耐用的190座民用客机。而且以C为开头也寓意着要与Airbus（空客）和Boeing（波音）竞争，在大客机制造业中形成ABC三足鼎立的格局。
一、C919的“心脏”很给力
发动机被誉为飞机的“心脏”，发动机性能的优劣，直接决定了飞机性能的好坏。C919的发动机为LEAP-X1C发动机。而且有意思的是，LEAP发动机是唯一一款同时被所有主流单通道机型（波音、空客和C919飞机）选中的发动机。
那么，这款发动机究竟有何独特之处？
这款发动机采用了独特的、业内首创的全集成推进系统（IPS），由CFM（国际发动机公司）提供发动机以及由法国奈赛公司开发的短舱和反推装置组成。
C919在上海浦东机场进行高滑抬前轮试验，图为滑行动图
18片风扇叶片，减重约455kg
所有LEAP系列机型仅有18片风扇叶片，再加上经改进后的复合材料风扇包容机匣，相比同样尺寸的带有金属风扇叶片和机匣的发动机而言，该发动机可使每架飞机减重约455kg。
CMC材料+两级高压涡轮，为发动机减压
在热端部件设计上，LEAP发动机是第一款配备陶瓷基复合材料（CMC）高压涡轮叶冠的民用发动机。
传统的涡轮罩环上密布着冷却孔，发动机要将大量冷却气流给引走、循环工作，这工作量可不小。而用CMC材料具有耐高温性能，对于冷却气流的需求就减少了，冷却气流少了，发动机的负担自然减少了一些。CMC材料的热学性能稳定，对保持涡轮叶尖间隙很有帮助。
而且CMC是一种低密度材料，制成的罩环重量只有传统罩环的三分之一，也不需要很多的支撑结构。
Leap发动机采用的两级高压涡轮是最大的不同，Leap-1B发动机的高压涡轮采用了新一代的冷却设计，使得叶片内部可以通过更大流量的均匀一致的冷却气流。
尽管在军用发动机上这一设计特征已经屡见不鲜，但是毕竟成本比较高，所以在民用发动机历史上还从未得到大量应用。
Leap发动机
杂物清除系统，降低安全隐患
飞机在地面滑行、起飞滑跑和降落时，发动机容易吸入碎片、沙石等杂物，一旦这些杂物进入发动机内涵道，极易腐蚀或磨损压气机叶片，给飞行带来安全隐患。
Leap系列发动机在风扇后部通向压气机的流道弯曲处设计了一个杂物清除系统，包括几个自动可调外涵道通气门，在地面滑行、起飞和降落阶段，系统自动打开通气门后可以将发动机吸入的杂物引入外涵道从而排出发动机体外。该系统也能有效地处理吸入的冰块和雨水，这种设计在GE90发动机上得到了成功的应用。
经济性能、噪声等方面亦表现良好
CFM公司表示，最新打造的LEAP发动机的燃油经济性可比CFM56现役产品提高15%，且氮氧化物排放水平相比CAEP/6标准低50%。在噪声表现方面，LEAP发动机相比CFM56系列则要降低50%。CFM公司同时声明，以上各项指标的实现不会以牺牲发动机维修成本和耐久性作为代价。
C919模拟飞翔CG图，制作者：Lovely Swift
二、发动机不是国产为啥还叫国产大飞机？
说了这款发动机的诸多优点，于是有人就质疑了，“心脏”为什么不是国产？甚至有人说，我们只是造一个壳子把所有的东西塞进去。
其实中国的现代化工业起步比国外晚，技术也比较落后，这让中国的航空发动机水平和航空整体水平相对比较低，这个短板影响了整个航空工业的实力。
而且，你可别小看“往空壳子里塞东西”的过程，这正是中国所取得的最大进步。航空制造业与其他制造业的有一个不同之处就在于集成的难度，飞机特别是商用的大飞机，讲究耐用率与经济性，这就带来了对气动布局的近乎苛刻的要求，既要有可靠的结构强度同时又要做到尽可能轻便，而一个气动布局所涉及到超算模型与风洞模拟，又不是一般小国家可以做到的体系化建设。可以说造出一个壳子是一个系统的工程，考验的是一个国家的完整工业体系与庞大的工程师队伍。
图片来源：央视新闻
而且，就连波音、空客在内的世界各大民用飞机生产商，都没有100%国产的能力和必要。就像上面提到的，波音和空客也用了“同款”发动机，更何况它们上面也有不少零件是来自中国制造。
三、市场新秀如何与波音和空客竞争？
说到这里，很多人又把C919和空客以及波音进行对比。作为新入市的竞争对手，C919不拿出点硬货，怎么能和长期垄断这个市场的，波音737MAX及空客A320neo去竞争呢。
图片来源：央视新闻
载客量略输空客
从载客量的方面来看，考虑到各家航空公司对客机机舱的布置千差万别，所以暂时只对比全经济舱的状态。在同等条件下，若不考虑乘客的舒适性，当然是载客量越大越好，毕竟载客量的多少和航空公司的客票收入直接挂钩。
在全经济舱的状态下，波音737MAX可布置175个座椅（座椅间距30英寸左右），空客A320neo可布置189个座椅（座椅间距29英寸），而C919可布置168个座椅（座椅间距32英寸）。从以上数据对比可以看出，在载客量方面空客A320neo具有一定的优势，而国产的C919虽然可以通过缩小座椅间距的方式来提高载客量，但受制于较短的机身，还是无法赶上空客的水平。
空客A320neo
增加了机舱宽度与乘客舒适性
不过，对于普通旅客的来说，客机的舒适性也非常重要。较高较宽的机舱、宽度较大的座椅，对长途飞行的舒适性来说是至关重要的。从机身横截面的数据来看，C919是三种机型中最大的，不仅增大了旅客的活动空间，也使客舱下部的货舱能够容纳更多的货物。
C919每排座椅的中部特别加宽，尽可能的避免了平时坐飞机“人挨人、人挤人”的窘境。
操纵性理论值还是相当不错的
至于国产C919客机的操纵性，理论值还是相当不错的，毕竟是采用了全世界最先进的数字式电传操纵系统，加之更为科学的侧杆式操纵，大大减轻了飞行员的工作负担和疲劳感。总体操纵性也应该优于波音737MAX和空客A320neo，尤其是前者。
波音737MAX
不过，更宽更高的机舱使得飞行阻力变得更大，因此降阻，提升飞行效率，则给飞机设计者提出了一个难题。另一种“黑科技”营运而生。
C919大型客机针对先进的气动布局，结构材料和机载系统规划了102项关键技术攻关，包括飞机发动机一体化设计，电传飞控控制率设计，主动控制技术等。
四、超临界机翼，提升飞机气动性能
为了更好的进行飞机减阻，C919飞机的空气动力设计采用了新型翼梢小翼和流线型机头，帮助飞机提升气动性能。
C919的超临界机翼是在根据空气动力设计中研究了多种不同的小翼方案而成。通过不断研究、计算，找出针对小翼的减阻特性和重量、结构代价之间的关系。从而选择了结构、重量、颤振综合表现最优的鲨鱼鳍翼梢小翼。
鲨鱼鳍翼梢小翼与上反式翼梢小翼相比，翼根弯矩小、重量轻，主要通过给机翼增加适当的展长达到减阻的目的。
但综合考虑各机场宽度的限制，C919翼梢小翼的初始弦长约为其展长的2倍，使其在展长和高度上都无法发挥，对此C919翼梢小翼设计中着重调整翼梢小翼的后掠角、扭转角以及翼型的最大厚度分布，保证翼梢小翼晚于主翼分离达到减阻效果最优。
而且自主发展“一分钟”快速成型的方法提高了机翼曲面的质量，改善跨音速范围内的可控性，减少飞行阻力从而节省了很多燃料。
4块超大风挡，驾驶舱视野更宽阔
C919下线时另一个细节体现出他与竞争对手波音737MAX和空客A320neo的不同，就是驾驶舱前风挡的设计。C919采用了类似波音787梦想飞机的设计，将窄体机通常使用的的6块风挡玻璃缩减变成了4块超大风挡，将侧面的两块玻璃去掉。这里面又有什么玄机呢？
设计者在工作过程中，会受到机头空间结构，以及仪表布置对于飞行员的操作舒适性等复杂因素约束，因此在根据CFD技术对机头控制剖面和控制线进行精细气动设计后，形成以上最终版本。
使用4块超大风挡的C919机头将更具流线型，降低飞行中遇到的阻力，坐在驾驶舱里的飞行员视野也比传统的驾驶舱更加宽阔，使C919飞机机头达到最优的综合表现效果。
配备先进“大脑”，不输波音787
在飞控设备方面，C919在航电设备方面的对外合作，仍然是以我为主，兼容并蓄。C919采用了比波音737MAX为先进的数字式电传操纵系统和主动控制技术，整体水平并不在波音787之下，并且中国商飞自主研发了飞控系统的部分核心技术，打破了国外对中国的技术封锁。
应用第三代铝锂合金复合材料，为飞机减重增寿
在新材料方面，C919采用铝锂合金、复合材料等先进材料实现飞机减重、增加使用寿命的目标。C919的第三代铝锂合金材料用量达到8.8%，先进复合材料用量达到12%。
中国商飞还开展了复合材料结构总体优化设计、主承力结构强度分析及试验、主承力结构适航验证技术、复合材料大尺寸和大厚度零件设计技术、铝锂合金焊接整体壁板结构的耐久性/损伤容限分析与评估方法研究、铝锂合金的相关参数试验、机翼梁肋典型结构件的试验验证和分析评估等关键技术攻关。
在新工艺方面，围绕突破型号研制的技术瓶颈，中国商飞重点解决了机体结构制造中新材料零件制造及装配、自动化装配和检测等难题，开展了复合材料整体结构制造技术、整体壁板喷丸成形技术、大部件自动对接技术、自动化集成测试技术等新工艺攻关。
结语
由于国产C919客机尚未进入市场进行“实战”检验，一切“领先”暂时都只是理论上的。其操纵性到底好不好，就坐等首飞了。
本文综合《国际航空》、刘乐、中国科普博览
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编辑| 于冉帝 范可一