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日志

 
 

《 人民日报 》( 2017年02月06日 20 版)  

2017-02-08 09:12:52|  分类: 人民日报 |  标签: |举报 |字号 订阅

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20版:科技视野

《 人民日报 》( 2017年02月06日   20 版) - wangguochun - wangguochun000 的博客

C919大型客机预计今年上半年飞上蓝天

大飞机,向首飞节点冲刺(关注)

本报记者 余建斌

《 人民日报 》( 2017年02月06日   20 版)
《 人民日报 》( 2017年02月06日   20 版) - wangguochun - wangguochun000 的博客

  2016年12月27日,C919大型客机被拖出机库,进行有关调试和试验。
  余 创摄

  1月17日,中国商飞公司民用飞机试飞中心,新投入使用的上海浦东祝桥试飞机库宽敞、明亮。

  巨大的机库内,原本支撑C919大型客机的起落架全部被收进起落架舱内,3个“千斤顶”一样的空气弹簧把飞机顶起到半空中。这是在进行C919首飞前必须完成的全机地面共振试验和模态耦合试验,这个试验的开始也意味着C919进入首飞前最后的冲刺阶段。

  目前,C919已基本完成机载系统安装和主要的静力、系统集成试验,进入首飞准备阶段,预计将在2017年上半年实现飞上蓝天的梦想。

  

  C919大型客机顺利通过如“酷刑”般的全机2.5g静力试验

  2016年11月8日,C919大型客机迎来“出生”以来第一次也是最严酷的一次“展翅”。

  “加载5%,以5%为一级,逐级加至20%,检查设备”……

  “加载至50%。保载3秒”……

  “加载至85%。保载3秒”……

  伴随着红色数据的不断变化,一条曲线同时在两侧大屏幕上跃动,反映出C919大型客机首架静力试验机内部的反应——飞机如同做心电图一样,浑身布满白色胶布带,胶带内则是紧贴机体表面能敏感测出应力、应变的电阻应变片。这测量的不是C919心脏的跳动,而是机体“骨骼”在外部不断加载情况下的应变和变形。伴随着持续加载,飞机开始显现明显的外部反映,机翼开始向上一点点翘起……最后,当载荷达到试验大纲要求的100%时,翼尖向上翘起达到近2米。

  最终,C919大型客机顺利通过了这项“酷刑”一般的全机2.5g静力试验,试验结果也与试验前的强度分析高度吻合,表明其强健的“骨骼”与机体足以支撑飞上蓝天,为首飞打下了又一个坚实基础。

  “结构必须能够承受极限载荷3秒钟而不破坏。别看这短短的3秒钟,背后的准备工作却远远超过300天。”C919大型客机副总设计师周良道说。

  通俗地说,静力试验就是让飞机接受各种挑战极限、超越极限的试验考验。让飞机在地面状态下,模拟在空中飞行时的受力情况,来验证在空中到底能承受多大的力量。因此,全机静力试验是飞机研制过程中进行飞行试验和设计定型的先决条件之一。由于一架客机的静力试验项目达20多项,持续时间较长,也被称为飞机试验中的“马拉松”。

  “全机静力试验就是检验飞机的抗压能力和承受极限,是对全机和每个关键部件及其连接结构分别进行考核。按照适航要求,这些考核既包括飞机结构上的机身、机翼、水平尾翼、吊挂等部段,也包括起落架舱门、机身舱门、各活动翼面等。”中国商飞上海飞机设计研究院强度部部长李强说。

  首飞前,C919大型客机必须完成增压舱增压、前起连接、主起连接、全机情况、垂尾和方向舵等13项共48个工况的静力试验,其进展情况直接影响着C919能否早日首飞。

  增压舱增压试验中的飞机像一个巨大的高压锅,登机门要承受16吨的载荷

  很多人可能不知道,在飞机客舱内设计有增压设备,用来在空气稀薄的高空给客舱增加气压,保持乘客在最舒适的大气压下拥有良好的飞行体验。此时,飞机要承受内外压差带来的巨大载荷。飞机的结构设计是否能承受这份载荷的考验?这是C919大型客机进行的第一项静力试验——增压舱增压试验。

  “为了保持乘客的舒适度,飞机在高空飞行会使用增压设备给客舱增压,使得座舱内部大概相当于海拔2400米左右的大气环境。”中国商飞上海飞机设计研究院强度部副部长朱林刚说。

  飞机进行限制载荷试验必须考虑飞机在工作中遇到的最严苛场景。在增压舱增压试验中,需要模拟0.8个大气压的压差。“在上海的试验环境大概是1个大气压左右,因此,我们要往机舱‘灌’1.8个大气压的空气,来模拟这个压差。别小看这0.8个大气压的压差,它相当于在登机门大小的机身上施加16吨的载荷。”静力试验团队强度部现场负责人赵峻峰说。

  “试验中的飞机就像一个巨大的高压锅,国外出现过进行增压舱极限载荷试验时舱门爆出的情况。如果有什么零件被压力顶飞出来,那是非常危险的。” 赵峻峰说,“在试验时,我们给飞机做了一个防护网,为了更好地观测飞机受载荷情况,把机身一些部位空了出来。等到做极限载荷试验时,试验压力还要在此基础上再乘1.5倍来进行。届时会用个‘大罩子’把飞机罩起来,试验人员也要离开现场,通过预先安装的传感器和摄像设备测量和观察试验。”

  去年5月13日,在人们的见证下,C919大型客机顺利完成了增压舱增压试验,为静力试验开了一个好头。不过,比增压舱增压试验本身更为重要的,是试验数据对强度计算方法的验证。

  “我们可以对飞机所有部位的严重工况进行计算机模拟分析,得到飞机设计是否满足强度要求的结论。但在真实试验中,不可能做那么多的静力试验,既浪费经费又浪费时间,只能挑选最严苛工况进行试验,对关键部位进行考核。而适航当局是否认可模拟计算结果,就要依靠试验数据‘说话’。”赵峻峰说,做完增压舱增压试验后,立刻把试验数据拿来和强度计算数据进行比对,最后试验数据与计算结果吻合度较高,这就证明了自己设计的强度计算工具的有效性,对后续开展C919大客机极限载荷静力试验或其他型号静力试验也都非常重要。

  我国首款自主研制的支线喷气客机ARJ21,在静力试验时也曾经历过一段考验

  在中国商飞公司上海飞机设计研究院,强度团队是一支年轻的团队,里面几乎全是“80后”“90后”。在很多专业领域仍是空白的中国民机产业,这支通过不懈努力和奋斗成长起来的队伍已崭露头角,由原来的三四十人壮大到220多人,也是中国民机研制的宝贵财富。在他们的努力下,C919飞机也已经顺利通过了全机2.5g静力试验。这是难度最高、风险最大的试验项目之一,要验证的是飞机在2.5倍重力情况下的承载情况。而2.5g这个数字,也曾经是一个几乎要把强度团队乃至年轻的中国民用航空工业“压”进深渊的重力。

  2009年12月1日,我国首款自主研制的支线喷气客机ARJ21新支线飞机在进行2.5g全机稳定俯仰静力试验过程中,当载荷施加到87%载荷时,龙骨梁后延伸段结构遭遇破坏,结构无法继续承载,试验被迫中止。这就意味着不仅后续20多项静力试验全部无法继续开展,而且正在全面展开的试飞工作也不得不全线陷于停滞。这对已经面临巨大进度压力的新支线飞机项目来说,无异雪上加霜。

  作为ARJ21静力试验现场负责人,赵峻峰当时一下子就蒙了。当时负责机身强度的朱林刚也依然清晰地记得那一瞬情景和那一段“黑暗”的时光,“每一个人背负的压力都特别大,压抑得喘不过气来”。这个以“为中国大飞机设计强健脊梁”为使命的年轻强度技术团队,在相当长时间内面临难以在人前“挺起脊梁”的尴尬和窘迫。

  2010年6月28日,经过7个月绝地攻坚,ARJ21新支线飞机2.5g极限载荷试验也就是2.5g静力试验终于圆满通过,掌声、欢呼声、喜极而泣声溢满了整个试验现场。

  朱林刚说,那是大飞机强度技术团队最刻骨铭心的一段历程,“7个月,在各级领导的带领下,我们把原因分析清楚了,把修正方案找到了,把故障复现了,走了整个质量体系的过程,然后把事情最终干成了。更重要的是,这7个月大家不再仅仅是同事,而是战友。”

国家科技进步二等奖“在线混合试验技术与应用”

“中国尊”用上的高科技

本报记者 喻思娈

《 人民日报 》( 2017年02月06日   20 版)

  地震带来的倒塌对工程结构有何影响?了解破坏机理,对于建筑的防震减灾设计有非常重要的价值。

  现实中,因为一些大型复杂工程在地震作用下的破坏具有不同的形态,内部的损伤发展的方式很多,科学家尝试模拟再现建筑结构倒塌的全过程,通常用到的是传统的数值计算和物理试验方法,数值计算存在与真实结构差异性大的问题,但是不受空间限制;物理试验最直接真实,但是实验室空间有限,不能对整个结构做试验,两者均难以准确模拟大震损伤破坏的全过程。

  上世纪末,在线混合试验技术出现。该技术结合了数值计算和物理试验的优点,将工程结构中力学行为复杂的部分采用物理试验模拟,而易于把握的部分采用数值计算模拟,这样两者就能协同完成整体结构的动力反应模拟,成为目前最行之有效的模拟建筑架构坍塌的手段。

  中国地震局工程力学研究所研究员王涛介绍,在线混合试验方法固然好,但在实际运用中却存在三大技术瓶颈。一是缺乏计算和试验的同步协调理论;二是难以实现复杂边界的协调控制;三是缺少通用的试验平台和可信的试验验证。这也是地震学界一直希望突破的难题。例如国内清华大学、哈尔滨工业大学和湖南大学都有混合试验平台,但是采用不同的系统架构,无法通用。

  针对上述问题,王涛团队历经12年的研究与实践,在试验理论、模型设计、计算处理方法等方面做出改进和完善,为建筑安全设计提供了有力保障。该团队完成的项目“大型复杂结构在线混合试验关键技术与应用”也因此获得2016年国家科技进步奖二等奖。

  王涛介绍,该项目创新主要体现在三方面。首先,针对数值模拟和物理实验结合的难题,发展了隐式显式协同理论,提出了基于历史数据的智能刚度预测方法。经测算,与传统方法对比,新方法的可消除能量误差达到了20%—40%。针对复杂边界的协调技术问题,提出了基于重叠领域分割法的柔性加载制度,解决了非显式自由度的加载难题。另外,团队还搭建了对等对子结构系统,创造了高并行、可拓展的星状拓扑结构,克服了链状拓扑结构的不足。

  该项目获得国家发明专利4项,发表SCI检索论文46篇,并出版了国际上首部系统阐述在线混合试验理论和关键技术的专著。包括广州大学周福霖院士在内的多位权威专家表示,该研究成果为抗震试验研究提供了新方法和新途径,显著提升了我国在抗震试验研究领域的影响力,总体上达到国际领先水平。美国、意大利、英国等国际同行认为,该项目解决了国际地震工程界面临的重大技术挑战,代表国际最高水平。

  据介绍,该项目成果在美、日等国际重大科研项目中得到应用,为我国“建筑安全与环境国家重点实验室”等国家级平台提供核心技术,目前成功地应用于北京最高建筑中国尊的异性分叉柱试验、亚洲最大山区悬索桥云南龙江特大桥梁的混合试验、邹城国际会展中心大跨结构倒塌模拟混合试验等大型复杂工程建设项目试验验证,较好地验证了其抗震性能。项目成果还被纳入《建筑抗震试验规程》,为《建筑抗震鉴定与加固规程》等4部规范的编制和修订提供依据。

别“起大早,赶晚集”(科技杂谈)

文 武

《 人民日报 》( 2017年02月06日   20 版)

  ■中国的科研工作者早在13年前建设了世界上最大的纯IPv6互联网,在下一代互联网切换的这个关键时刻,我们更需要抓住这千载难逢的机会

  

  最新发布的第三十九次《中国互联网络发展状况统计报告》显示,截至2016年12月,我国IPv4地址数量为3.38亿个,拥有IPv6地址21188块/32。全球的IPv4地址数已于2011年2月分配完毕,自2011年开始我国IPv4地址总数基本维持不变,IPv6地址则呈现个位数的不算太快的增长。

  “IPv6”是什么?在互联网普及率超过53%、中国网民超过7.3亿的今天,未必有多少人知道这个名词是指“下一代互联网”。大多数人可能也并不清楚“IPv4”是什么,它其实就代表着你须臾不能离开的当前这一代互联网。

  随着接入互联网的电脑、手机和各种机器设备越来越海量、互联网规模越来越大,会造成“入网名额”不够用的问题。好比城市中的居民越来越多,代表家庭住址的8位数门牌号已经不够用,需要12位数的门牌编号。对互联网来说,这样的变化并不那么简单,带来的是互联网基础技术体系的巨大变更,甚至有些体系近乎推倒重来。

  对普通网民来说,只要网速快、安全,网络应用和服务丰富,并不需要去弄懂具体技术细节和名词。但作为互联网发展的基础,网络体系结构的研究和推进是政府主管部门、电信运营商和科研机构应当肩负的责任。在这方面,尤其需要创新的意识、长远的眼光,不能纠结于短期内的商业利益得失。

  严格讲,IPv6只是互联网采取的地址协议格式,之所以被称为“下一代互联网”或“新一代互联网”,是它和以前的IPv4一样,已经从实验室走出,成为全球学界、产业界和各国政府认可并逐步实施的新标准,是大势所趋。当前,全世界已经进入IPv6的全速冲刺时代。在中国,“超前布局下一代互联网,全面向互联网协议第六版(IPv6)演进”、“加快下一代互联网大规模部署和商用”等内容,也都已写入国家规划之中。

  但令人担心的是,中国在以IPv6为标志的下一代互联网体系结构等关键技术的研究和实践中,如果应对不当,可能会出现“起大早,赶晚集”的遗憾。一方面,10多年的超前研究和世界领先的实验骨干网建设,由于迟迟没有进入规模化商用,使得许多研究成果无法得到应用;另一方面,当全球范围内大规模开启向下一代互联网的“切换”,如果推进速度不够将使原本具有超前优势的我们,不得不依然站在同一起跑线,十多年的努力将可能无法换取在下一代互联网以及国际标准制定等方面的更大话语权。

  像IPv6这种新事物的推广应用考虑投入产出,是商业和市场化的必须,某种程度上也是一种负责任的表现。但同时也要看到,在新一轮全球科技创新中,仅仅只是摘果子还不够。20多年来,中国互联网蓬勃兴起,发展成为全球互联网最重要的市场和力量之一,其原因离不开一开始对成熟技术和模式的效仿,但也正是在逐步摘掉“山寨”帽子的过程中,大胆走自己的路,用自己的创新开路,才壮大了自己。

  中国的科研工作者早在13年前建设了世界上最大的纯IPv6互联网,在下一代互联网切换的这个关键时刻,我们需要抓住这千载难逢的机会,而不是相反。不妨胆子大一点、步子大一点、速度快一点,在掌握互联网关键技术话语权的同时,造福全世界。

东盟—中日韩青少年科技冬令营举行

《 人民日报 》( 2017年02月06日   20 版)

  本报电  第八届东盟—中日韩(10+3)青少年科技冬令营与教师科技研讨会活动日前在北京开幕。活动在北京市第三十五中学开展,这也是该活动首次在中国举办。

  本届活动主题为“青春有梦,创客我行”,来自中国、韩国和印度尼西亚、马来西亚、菲律宾等14支代表队近百名初中学生和科技教师参与其中。青少年选手们将在辅导老师带领下,利用三十五中科技实验室,分组围绕桥梁设计与制作、航模设计与制作等五项内容,设计制作出富有科学性、创新性和实用性的作品,并最终参与评奖。        

  (喻思娈)

印象笔记推出苹果操作系统新版本

《 人民日报 》( 2017年02月06日   20 版)

  本报电  印象笔记日前推出针对苹果操作系统的iOS 8.0 版,专为 iPhone、iPad 及 iPod touch 打造,该版本坚持以效率和简洁为核心,使用户可以专注于捕捉灵感,花更少的时间来整理和搜索信息,用户可以更快、更便捷地创建、查找并访问笔记。         

  (赵博雅)

不怕水火的纸

《 人民日报 》( 2017年02月06日   20 版)
《 人民日报 》( 2017年02月06日   20 版) - wangguochun - wangguochun000 的博客

  图为科研人员在实验室内对比展示“防水耐火纸”的防火特性,左侧的普通纸张被点燃,而右侧的“防水耐火纸”完好无损。

《 人民日报 》( 2017年02月06日   20 版) - wangguochun - wangguochun000 的博客

  图为科研人员对比展示“防水耐火纸”的防水特性,右边普通纸张被水渗透,“防水耐火纸”则完好无损。

  日前,中科院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员带领的科研团队成功研发出一种防水耐火纸——新型羟基磷灰石“防水耐火纸”。据介绍,新型羟基磷灰石“防水耐火纸”表面呈柔和的乳白色,具有高柔韧性,在外观上,与普通的植物纤维纸很相似,其优点是既防水又耐火还具有自清洁功能。

  新华社发

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