特約記者/林疋
大飛機的價值
記者（以下簡稱記）：能否請您首先談一談，為什么我國要研制大飛機？我們都知道，研制大飛機是非常耗費金錢的，但也是體現國家經濟實力的重要標準。
程不時（以下簡稱程）：飛機出現才一百多年，卻成為表征人類社會進入“技術時代”的產品。除了在軍事上有重大價值之外，在經濟上也被稱作“科學技術之花”，人類社會的許多科學技術成果，都聚集在飛機之上。同時，航空又被稱為“工業技術的火車頭”。航空的發展，會帶動社會廣泛的方面一同向前發展。因此，二十世紀的下半個世紀，美國經濟的飛速發展，有人認為如果舉出兩個重要因素，其中一個就應該歸功于航空的發展（另一個是教育的發展）。
沒錯，大飛機研制是一項非常耗費能量的工作，但也是非常有經濟效益的。飛機工業是一種知識高度集約的、低能耗、低材料消耗、高附加值的工業。飛機和發動機的單位重量價格，為電子計算機的三倍到五倍，是彩色電視機的十幾倍到三十倍，是小轎車的近百倍。而在消耗方面，飛機工業平均每人使用的原材料（包括燃料在內）是鋼鐵工業的1/3、汽車工業的1/2。所以，那些有大型飛機的國家都把它視為國家的支柱產業。
因此可以說，民用航空產業是一個在經濟方面有很大價值的行業。
記：大型客機只是航空器中的一種。為什么要發展大型客機呢？在大型客機的研制過程中，哪些又是最為核心，最為關鍵的技術？
程：航空在百年的發展中，曾經追逐過各式各樣的技術指標，如速度、高度、航程、續航時間等。但是在過去五十年的時間里，各項指標逐漸趨于穩定。比如，我國在27年前起飛，翱翔在祖國領空的“運-10”，它的飛行速度與高度，就與當今技術性能最先進的空客公司的最新航空產品A380，以及波音公司剛剛研制成功的波音787是一樣的。
而航空技術發展的前沿陣地轉到大型客機上，主要是因為大型客機帶來了巨大的經濟效益，以及對提高國家的綜合國力和國際聲望的極大作用。因此，發展大型客機，是一種戰略安排，而不是眼前需要的一個臨時性安排。
既然是戰略性問題，最核心的就是飛機的總體設計，就是綜合設計，將所有的技術放在一架飛機上，這是最需要眼光的，它不是具體的計算3加5等于8，它要綜合考慮各種可能性。
記：您認為中國研制大飛機面臨的最大問題是什么？和以前相比，新時期設計大飛機又會面臨哪些不一樣的環境？
程：一般認為研制大飛機有三個門檻要邁過去：技術的、體制的、經濟的。我認為不存在技術的門檻，27年前我們就已經實現了，我們當時就已經進入了世界大飛機研制的俱樂部，俱樂部有四個成員：美國、蘇聯、歐共體（現在的歐盟）和我們中國。后來我們退出來了，退出使我們落后了許多年，但是憑借中國人的智慧和將近100年來在航空技術上的積累（我國的航空史從馮如研制中國第一架飛機以來已有98年），技術上并沒有不可逾越的障礙，何況現在全世界還可以共同交流。
另外就是體制的障礙，“運-10”擱置后由于種種原因我們未能走上以創新為主的道路，以致航空路越走越窄。
現在條件比當時好，有更多接觸新技術、接受世界智力成果的機會，還有資金的注入，但我們絕對不能放棄以我為主開發的原則。
記：在您看來，中國研制大型客機要趕上世界水平需要多少年？
程：空客是和“運-10”同時起步研制大型客機的，到現在是37年，現在它已經到了超越波音的程度了。研究飛機到底需要多少時間我不敢說，我研制過“運-10”，它花了十年，當時處于文革特殊時期，受到很多干擾，而今天條件更好了，我想研制的周期可能會更短，一個產業的成長期，則很難說。
飛機機體結構特點
記：大型客機的機翼有什么特點？它有哪些作用？
程：大型客機需要在九千到一萬米的高空，以高亞音速作長時間巡航。因此機翼一般采用大展弦比的后掠機翼，后掠角約為35°。此外，為了提高機翼在起降階段“增升”的效能，大型客機通常使用全翼展前緣襟翼或縫翼。而在后緣采用雙縫或三縫襟翼。機翼上還采用可操縱的擾流板。這種擾流板有多種功能，可以協助副翼作飛機橫滾的操縱，也可以在飛機減速時作為阻力板使用；此外，也可以在飛機著陸時，在飛機輪子觸地后作為“減升板”打開，使飛機結實地穩落在跑道上，防止飛機反跳。
所以，大型客機的機翼上的輔助面，不像小飛機一樣只有四塊（兩塊襟翼，兩塊副翼），而有50塊之多。這50塊輔助面，都要在設計上解決它們——解決功能、構造、操縱，以及振動等的問題，這是大型飛機設計的特殊領域。這些結構特點，在我國研制的第一架大型客機“運十”上就已經實現了。
記：大型客機機身設計的特點是什么？設計時需要考慮哪些問題？
程：大型客機機身的主要特點是，在高空飛行時，機身的絕大部分是一個內部加壓的壓力容器。這決定了機身的剖面最好是圓形，因為圓形剖面的容器承受內部壓力最有利。有時為了加大客艙的容積而采用雙圓構型的“8”字形剖面，這樣上下兩部分都是由圓形組成，而中間由地板的橫梁拉住，在受力上也很理想。
在客艙的后端，框的腹板承受著很大的向外壓力。如果設計成一個結實的平板硬頂住壓力，結構將變得很重。因此，客艙的后端往往因勢利導地設計為球形，這樣用料較少還利于承受壓力。這就要求機身的基本剖面，不論是按圓形或非圓形設計，到客艙后端的部位，都應該收縮為一個整圓形，才便于安裝球面框。
記：那么客艙上的門和窗，都成了壓力容器上的開口啦？
程：是的。因此，門框和窗框的設計，要使開口造成的應力集中很好地分散。大型客機有百扇左右的舷窗，應按加強形式設計出基本一致的統一的窗框。而客艙的門，在型式上必須是無門檻的。這是為了飛機如果在地面滑行中萬一沖出跑道，旅客們要能順利地通過艙門用應急滑梯在最短時間內離開機艙。另一方面，在高空時艙門應該能安全地抵住客艙內的壓力，而絕對不能像開瓶塞時那樣被內部的壓力彈出去。所以艙門的鎖閉機構應設計得安全可靠。而且在門內要印有清楚的標志，提醒旅客在飛行中千萬不能亂動開門的手柄，就是這個緣故。
記：客艙內的座椅的安排，是固定在客艙地板上的嗎？還是很容易變動的？
程：客艙內的旅客座椅，是固定在縱向架在地板梁上的滑軌上的。因此飛機飛在空中時，座椅的位置是十分固定的，可以承受各種著陸情況下的沖擊而保護旅客的人身安全。但是在每次飛行之間，如果要調整座椅的位置，比如調整一等艙的大小，則只要將座椅在滑軌上移動便可以了。這樣既滿足了飛行期間各種靈活調整的需要，又保證了每次飛行中的安全。我國研制的“運十”就采用了這種設計，在試飛中曾經根據不同需要，在各次飛行之間調整客艙內座椅布置，安排試驗儀器的安裝等，作這種調整其實很方便。
關于大飛機的發動機問題
記：目前有傳聞說，發動機仍是中國造大飛機的關鍵問題。請問發動機關鍵在什么地方？過去不是在“運-10”上面已經解決了嗎？
程：國際上有供應動力裝置的行業。目前不論研制中的中國民用飛機、還是美國波音公司、歐洲空客的飛機，都是向世界范圍內的廠商采購發動機來與飛機配套的。我國研制新的大型客機時，也將首先向世界發動機供應商選購發動機。在航空工業的構成中，飛機型號總體是金字塔的頂端。在今天開放的世界格局下，我國航空工業的發展，需要“從上而下”地首先占領制高點，由飛機型號的發展來牽引帶動全局。至于組成飛機各個局部的分系統，可以用“全球配套”的辦法取得供應。而不是“由下而上”先鋪墊金字塔的各層基石，然后再來發展飛機型號。
航空發動機，是一種非常復雜、非常精密、高轉速、大應力、高溫度的裝備，在技術上，可以說處于當代機械產品的極品位置。
37年前我國研制“運-10”時，同時并行了兩種發動機供應的方法。即研制國產發動機的同時，又從國外供應商那里購置發動機的方法。
一是自行研制的國產915型發動機。這是我國在二十世紀內研制的推力最大（也是迄今最大）的發動機，該型發動機經過了嚴格的地面試車，并裝上飛機進行了空中試飛。
第二，“運-10”試飛時，如果飛機和發動機都是新研制的，那么試飛中如果出現某些數據偏離正常，將難以判定原因。因此“運十”試飛初期裝配的是從世界發動機供應商采購的發動機。結果國產的飛機和發動機分別試飛的效果都非常良好。下一步本應該用中國的飛機裝國產發動機試飛了。但遺憾的是“運十”工程被擱置，試飛停止。
記：在全機總體布局上，俄羅斯一些大飛機的發動機離機身很近，這是否會影響機體？
程：蘇聯的第一種噴氣客機“圖-104”將發動機裝在翼根，使安裝發動機的結構傳力設計和系統管路的安排很麻煩，維護發動機很困難。最大的問題在于發動機噴流的噪聲會沖擊機身，使艙內旅客受到強烈聲浪煩擾。更嚴重的是使壓力客艙的艙壁產生聲震疲勞而容易發生事故。這種“翼根發動機”布局，在噴氣客機的早期，（比如因頻繁失事而停產的英國“慧星”號客機）除了蘇聯還有一些歐洲國家采用過，但很快便被廢棄不用。
“飛機穿棉襖”的故事
記：聽說您給大學生們講過“飛機穿棉襖”的事，可不可以再給我們的讀者談一談？
程：哦，是這么回事——人冷了需要穿棉襖。大型客機的巡航高度，一般在九千到一萬米的高空。大氣的對流層內的平均溫度在零下50度以下。由于大型客機的整個機身基本上就是一個客艙，所以在設計上，就要給機身穿上一件“棉襖”，給客艙保暖。
記：這種“棉襖”是用什么做的？放在什么地方？
程：飛機機身的“棉襖”并不是用真正的棉花做的，因為時間長久后棉花容易吸水長霉，老舊生蟲。而用無機玻璃抽成絲所制成的“玻璃棉”，作為無機物，性態很穩定，既絕熱防震，重量又很輕。因此飛機的機身采用的是塞著“玻璃棉”的棉被，鋪設在機身的蒙皮和艙內裝飾板之間的空間里。整個機身的客艙段和貨艙段都用這種玻璃棉被包裹著，起著隔音和保暖的作用。客艙的地板，因為下面是貨艙，同樣處在加壓保溫區，所以一般狀態下，不用特別絕熱。但是在起落架艙的部位，客艙地板下是通大氣的，在高空時處在低溫下。因此，在起落架艙處的客艙地板，里面鋪著電阻加熱絲，在空中通電保暖，以防止旅客凍腳。
記：大飛機的防噪聲設計是不是我國設計領域的空白，是我國不能克服這項技術的“雷區”？
程：不是。我國在八十年代研制的首架大型客機“運-10”上就采用了“玻璃棉被”的隔音保暖辦法，使“運-10”在飛行中的艙內噪聲達到國際先進飛機水平。旅客們在飛行中感受到的噪聲很低，乘員們可以隨意相互談話。這一點我在20年前乘坐“運-10”試飛時有親身體會。感覺與我乘坐各種外國客機繞地球飛行的感受是一樣的。
大飛機起落架也有特殊性嗎？
記：大型客機的起落架設計有什么特點？
程：當大型客機的起飛著陸重量增加的時候，需要增加機輪的數量，以分散飛機對跑道的壓力，使大型飛機不必要求特別厚重堅實的跑道也可以起降。
人們熟悉的小型飛機上，往往在每支起落架支柱下面安裝一只機輪。載客稍多的客機，將機輪數量增加一倍，在主起落架支柱下安裝雙輪。當飛機的起飛總重到達百噸以上時，機輪的數量需要進一步加倍。在構造上，則是在起落架支柱下安裝一個“車架”，而在車架上裝上四只機輪。
像波音747和空客A380這樣的巨型客機上，不僅需要增加機輪來分散地面壓力，還需要增加緩沖器的支柱來吸收機體著陸時的撞擊能量。這時采用的辦法是增加主起落架的支柱數量——不僅在機翼下表面安裝一對主起落架，并且在機身腹部增加一對起落架支柱。而在機翼起落架和機腹起落架的緩沖支柱下方，都用車架安裝了多個機輪。
記：車架式起落架是大型客機一種重要的基本設計型式。它是不是我國研制大型客機的技術障礙，是不是中國技術上的“盲區”或“空白”？
程：不是盲區。在二十世紀八十年代試飛的我國“運-10”上，已經成功地實現了“車架式”起落架設計。“運-10”在試飛中已經通過從零海撥的機場（上海）到世界海拔最高的高原機場（西藏貢嘎機場）以及北國和南疆不同條件下的機場實際起降的考驗。在以后的國際交往中，我國還承擔過國外的機型進行改裝“四輪起落架”的設計任務，成果得到外國飛機部門的贊許。因此，大型客機的車架式起落架，對我國航空設計事業是一門已經掌握的技術，一個已經攻占的陣地。
記：剛才您講了我國給國外改裝過起落架的故事。給哪個國家？美國嗎？什么時候，能詳談一下嗎？
程：二十世紀八十年代，我國在總裝美國的MD-82客機的時候，由于該機的主落架采用雙輪，對地面的壓力超過我國有些機場跑道的承受力，中國民航總局正式要求將美國MD-82客機改用“四輪起落架”，即在起落架的支柱下端安裝車架式起落架。該項目由我國與美國合作，以中方為主。中方完成設計后，得到美方的贊許。但該項改裝工程由于民航總局撤銷改裝要求而未在飛機上實施。盡管如此，我國對車架式起落架的設計，已經得到了美國有關設計部門的認可。
記：謝謝程老師再次接受我們的采訪。Ω
本文由休閑讀品雜志社原創2014年第1期
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