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【科技日报】:军民融合结硕果 绿色通航谱新章

发布日期:2017-09-19 14:39      来源:科技日报      点击:
      9月19日,科技日报以《军民融合结硕果 绿色通航谱新章》为题报道了我校校长杨凤田院士团队创新研发锐翔电动飞机(RX1E)纪实。
      科技日报链接:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2017-09/19/content_378314.htm?div=-1
      
(全文如下:)
军民融合结硕果 绿色通航谱新章
——中国工程院杨凤田院士团队创新研发锐翔电动飞机(RX1E)纪实
      记者 马爱平                                                                                   
 
      近日,由沈阳航空航天大学校长、辽宁通用航空研究院院长、中国工程院院士杨凤田团队研发的锐翔电动飞机(RX1E)及其关键技术研究成果,荣获2017年度中国航空学会科学技术奖一等奖。
      锐翔电动飞机的出现在业内外引发了不小的震动。“锐翔RX1E”拥有完全的自主知识产权,是中国民航管理局正式受理适航审定的第一架电动轻型飞机,也是世界第一架按中国民航CCAR-21和美国材料与试验协会ASTM标准完成适航审定的双座电动轻型运动类飞机。
      它的意义不仅止于此。锐翔电动飞机的成功研制,使我国掌握了电动飞机研制的核心技术,培养和锻炼了一批从事新能源电动飞机研发的工程技术人才和科研管理人员,为我国新能源电动飞机的发展奠定了基础。
    临危受命:拳拳付出航空报国
      今年1月18日,“你,就是沈阳”——2016年感动沈阳人物颁奖典礼在沈阳举行,杨凤田获评2016年感动沈阳人物。
      2010年,临近古稀之年的杨凤田,再次扛起一份责任,不为名利。这一年6月18日,杨凤田接任沈阳航空航天大学校长,他建设辽宁通用航空研究院,从此开启了我国绿色通用航空事业的新篇章。
      从战斗机研发,到新电动飞机的研制,他从为国防事业呕心沥血,五十三载拳拳付出,杨凤田却轻描淡写地说“这辈子只做对了三件事……”
      杨凤田:“第一件事是干了歼八;第二件事是当了沈阳航空航天大学校长;第三件事是干通用飞机,这都是我心甘情愿要做的。”
      1964年从哈军工毕业后,杨凤田入职沈阳飞机设计研究所。40多年来,他先后参加过12种歼击机的方案设计,担任过6种型号飞机的副总设计师、总设计师,特别是在“歼八”系列加油机研制中,创下了中国航空史的4个第一,为祖国的航空事业立下了汗马功劳。
      2010年他受命担任沈阳航空航天大学校长,旋即确定了“省内一流、国内知名、国际有影响”的办学目标,注重顶层设计,推进工作革新,带动学校各项事业取得了长足发展。
      令人敬佩的是,杨凤田带领团队成功研制锐翔电动飞机(RX1E),使我国掌握了电动飞机研制的核心技术。
      沈航人这样评价杨凤田:年富力强时,为祖国航空事业的发展,你倾心研发,屡立殊勋;年逾古稀时,为后辈英才的培育,你筑成学识天梯,无私传授。为祖国,为我们,矢志不渝,凤鸣九天;身为沈航人,吾辈定将奋勇当先。
    梦寐以求:节能减排通用飞机
      100多年来,飞机为改善人类生活、促进经济发展和社会进步发挥了极其重要的作用,同时也给人类生存的环境带来了一些负面的影响。
      “飞机对环境的影响主要体现在3个方面:一是机场附近的噪声污染,二是飞机颗粒物排放造成的空气质量下降;三是飞机排放的温室气体对区域和全球气候造成的负面影响。此外,数量上占绝大多数的活塞式通用飞机,除上述三方面的影响外,还会产生超细颗粒物污染和重金属铅污染。”杨凤田说。
      欧美等发达国家要求改善飞机环保性能、营造绿色航空的呼声越来越高,许多组织或机构在为缓解航空对环境的影响开展工作,以实现节能减排的目标。这些努力都会在一定程度上缓解飞机对环境的影响,但不能从根本上解决问题。
      “我国通用航空的起点几乎与世界同步,但由于政治、经济、工业基础、空域管制等原因,我国通用航空远落后于世界先进水平。”杨凤田说。
      与此同时,杨凤田敏锐洞察到:作为国家战略性新兴产业,通用航空产业发展已经迎来了难得的历史机遇期,并且通用航空的发展一定是整个产业链条协调发展,而不仅仅是通用飞机制造或通用航空运营。
      在国家大力发展通用航空的大背景下,在军工战线奋斗了几十年的杨凤田,他清楚意识到西方国家的通用航空发展了近百年,如果还跟在别人后面搞传统通用飞机,将永远处于落后和追赶的局面。
      “中国通航大发展必须先‘玩’起来。”在杨凤田接任沈阳航空航天大学校长并成立了辽宁通用航空研究院以后,这些想法变成了现实。
   坚定梦想:造电动飞机扬国威
      “不能因为目前通用飞机的排放量相对较少就不管,决不能因恶少而为之。我国通用航空的发展必须绿色化。”杨凤田坚定地说。
      通用航空如何坚持绿色化发展?杨凤田找到了出路:新能源电机。在他看来,新能源电动飞机的出现为航空的彻底绿色化提供了一条光明的技术途径。
      杨凤田认为,与传统燃料动力飞机相比,电动飞机的电推进系统紧凑性好、可靠性高、可通过冗余技术提高系统安全性、动力可连续可变传输、功率不随高度和温度变化而损失、安静、零排放、运营成本低等特点,电动飞机在飞行过程中,飞机重量不会发生变化(燃料电池飞机除外),飞机的重心位置不变,因而飞机的飞行性能和操稳特性保持不变,飞机起飞重量和着陆重量相等,对着陆没有任何重量限制,可在任意时刻着陆。
      看准了绿色通用航空的发展方向后,杨凤田就以新能源电动飞机为重点,在辽宁省委、省政府的大力支持下,成立辽宁通用航空研究院。研究院组建了研究队伍和工程研制团队,以锂电池电动飞机为突破口,立即开展了新能源电动通用飞机的研发,工业与信息化部对该项目给予了立项支持。
      在杨凤田的带领下,辽宁通用航空研究院在基础设施方面建立了数值风洞、人因工程、强度、轻质高效复合材料先进制造工艺、飞行控制与仿真、新能源动力系统等共8个实验室,具备了电动通用飞机各类试验及适航验证的软硬件条件。
      在锐翔RX1E电动飞机之前,研究院还成功研制了两个型号的新能源无人机:锂电池电动无人机、燃料电池电动无人机。
      由于电池能量密度的限制,电动飞机的发展需要军工技术的支持,杨凤田团队就利用601所经验丰富的总体、气动、结构、系统、质量等专家,利用626所的气动力分析与试验设施、沈飞公司的工艺经验以及北航、北理工等高校的智力资源,在军工技术的基础上,成功研制了民用的锐翔电动飞机,军民融合结出了丰硕成果。
    砥砺突破:掌握核心关键技术
      数十年如一日的刻苦攻关,杨凤田团队在攻克了高升阻比全机气动布局设计技术、轻质高效复合材料结构设计与制造技术、高效安全低噪声推进系统技术、电动飞机适航符合性验证技术等关键技术的基础上,研制成功锐翔电动飞机,实现了重大技术创新。
      2015年,中国民航总局向锐翔电动飞机(RX1E)颁发了型号设计批准书(TDA),和生产许可证(PC)。锐翔电动飞机成为了国内唯一的一个电动双座飞机型号,也是全球唯一取得型号设计批准证书(TDA)和生产许可证(PC)的电动轻型运动类飞机,在电动飞机领域处于世界领先地位。
      杨凤田说,锐翔电动飞机通过从翼型、气动布局、操稳特性的精心设计,取得了具有高气动效率、良好飞行安全性的飞机设计方案,风洞试验和飞行试验验证整机升阻比达到24,飞行中不易进入尾旋,一旦进入也容易改出,高气动效率和良好的尾旋特性使飞机具有更宽的实用性。
      据了解,锐翔电动飞机电推进系统由电机、电池、电控组成,通过引进消化吸收,掌握了高功率重量比永磁电机核心制造技术、实现了电池国产化、配套了性能优良的控制器和螺旋桨,形成了可靠性高、国产化率高、转化效率高的飞机电推进系统。
      针对通用飞机对复合材料低成本和轻质量的特殊要求,杨凤田团队首次提出利用光栅反射光谱异化法和多级热力循环法监测及控制复合材料制件缺陷和变形的新原理和新方法,最大限度地降低了复合材料构件的固化缺陷和固化变形,保证了工艺质量和飞机的结构安全。
      国内没有电动飞机适航标准,美国FAA将轻型飞机适航标准的制订下放给了行业协会。杨凤田研制团队就参照中国民航CCAR-21部和美国ASTM标准,创新性地提出轻型电动飞机适航符合性验证方法及程序,成功实现了电动飞机的适航取证。
      与此同时,围绕电动飞机关键技术攻关及型号研制的核心工作,沈阳航空航天大学和辽宁通用航空研究院联合中国航空601所、626所、沈飞公司、复材公司,民航东北管理局以及北航、北理工等单位,形成一种先进的通用航空协同创新模式,为后续体制机制创新提供了保障。
    远大前程:绿色航空筑梦未来
      从电动汽车的发展历程不难推断电动飞机市场的辉煌未来。
      “我国应创新通航的管理体制,充分调动地方政府发展通航的积极性;空军主管部门应根据实际,主动协调大城市周边的空域,确保低空空域的高效使用;不能盲目引进国外通用飞机;设立国家大学生助飞基金,并呼吁社会资本参与基金建设。”在杨凤田看来,通航的发展要依靠科技,升级低空空管设施,确保看得见、叫得回、管得住。
      电动飞机最吸引人的特征是其零排放、低噪声、几乎不会对环境产生负面影响,是彻底的绿色航空。
      “电动双座飞机的用户包括飞行学校、航空爱好者、运动飞行员、旅游公司或风景区、航空俱乐部、政府机构等。锐翔电动飞机参加美国EAA飞来者大会期间,澳大利亚、巴西、美国、加拿大等通航发达国家的航校都对电动飞机产生了浓厚兴趣。”杨凤田说。
      电动飞机除了广泛的民用用途之外,以其独特红外及声隐身性能,在军事应用方面存在巨大的发展潜力和空间。
      2016年国务院办公厅38号文《关于促进通用航空业发展的指导意见》明确提出支持大型水陆两栖飞机、新能源飞机等通航产品的研制应用,“十三五”交通领域科技创新专项规划把新构型新能源通用航空飞机定为空中交通载运工具的发展重点。美国权威市场研究公司IDTechEx在其《载人电动飞机2016—2031》发展报告的预测,到2031年,载人电动飞机在全球将有一个240亿美元的市场。
      杨凤田介绍,未来,团队将在锐翔双座电动飞机基础上,以“四纵四横三平台”的发展战略开展电动通用飞机研发。
      “四纵四横三平台”——是以锂电池、燃料电池、太阳能电池、混合动力为能源“四纵”,以电动飞机总体多学科设计、高升阻比空气动力设计、低成本轻质高效复合材料结构设计与制造以及高效电推进系统设计与集成为关键技术“四横”,以固定翼(四座、七座以上通用飞机,动力滑翔机)、旋翼和多旋翼(两座、四座直升机,100—500千克级多旋翼无人机)、水陆两栖(两座、四座)电动飞机为“三平台”开展电动飞机的研究和型号发展。
      “此外,我们将以沈阳法库基地的电动飞机运营模式为样本,向全国进行示范推广。”杨凤田说。
      就这样,锐翔电动飞机为航空的绿色化提供了一条光明的技术途径,在航空产业界树立起一个新的电动飞机方向。
      可以预见,不远的未来,锐翔电动飞机的推广使用将会极大地推动绿色、低碳航空产业的进步,也将引领世界电动飞机和绿色航空的发展。