天津大学科研团队为国产大飞机C919造干净的“肺”

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　　5月5日，国人期盼已久的国产大飞机C919首飞。作为中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机，C919的设计性能超过了大部分同类机型，其中，它的新型空气分配系统让空气“更清新” 。与主流传统大飞机相比，优化设计获得的C919座舱内空气新鲜度提高了20%，乘客的热舒适满意度从70%左右提升至近90%。

　　打造大飞机“呼吸系统”

　　这套座舱环境控制系统，即飞机的“呼吸系统” ，包括空气分配设计方案的数值仿真和优化设计，由天津大学团队完成。

　　据介绍，大飞机的座舱环境质量直接影响着乘客的健康和舒适程度，万米高空中，空气稀薄，机舱内外气压差增大，同时，飞机从起飞到巡航的十几分钟之内，外部大气温度变化超过70摄氏度。因此，保证大飞机空气环境控制系统的可靠性，尤为关键。

　　天津大学的任务，就是在大飞机的总体设计方案成型后，对座舱环境控制系统中最关键的空气分配进行数值仿真和优化设计，用科学的分析来确保方案的“落地” ，让乘客无论坐在哪个位置上，都能呼吸到干净的空气，且体感热舒适指标适宜。

　　天津大学环境科学与工程学院教授刘俊杰介绍说，C919的亮点之一，就是运用了新型空气分配系统，让空气更加干净、新鲜、均匀。出风口采用了最新的设计，从机舱顶部和行李架侧面同时送风，不但加快了空气流动，还减少了乘客“冷热不均” 的不适感。“空客、波音飞机的参考数据以西方乘客的舒适体感温度为主，我们则更多地积累了中国人热舒适满意度的数据，让中国乘客的热感觉更舒适。”

　　拥有世界唯一整机座舱实验平台

　　据悉，目前国际上对民用航空器内部环境控制的研究及相关系统的开发，主要集中在以波音飞机*集团、空中客车飞机*集团和前苏联民用飞机*企业等相关专门研究机构。但除“波音787” 外，其它机型只能对空气进行温度控制，“波音787” 开始实现了温湿度、空气洁净度控制。我国在大型民航飞机的研究和生产刚刚起步，还未有针对机舱环境的专门研究平台和研究方向。2008年，天津大学礼聘“长江学者” 客座教授，美国普渡大学教授陈清焰来校工作。陈清焰同时担任“美国客机机舱环境研究中心” 主任，该中心联合美国7所大学开展了机舱环境控制领域的研究工作，具有国际领先水平。

　　他到天津大学工作的唯一要求是，需要“一架适航的飞机” ，连他自己都没想到，学校爽快地答应了。停泊在天津的“麦道82” 大飞机是他科研生涯中一个最特别的实验室，让他回国工作的“一腔热血” 终有了一方安放的沃土。这也是目前世界上唯一的整机座舱环境控制系统实验平台。该实验平台最初为波音公司做过相关科研测试，后于2009年参与了C919大型客机的座舱环境数值仿真和优化设计工作。

　　“希望从基础研究开始，扎实稳进地为祖国的大飞机事业做点事。” 陈清焰当时表示。如今，陈清焰在天津大学领衔的“座舱空气革新性环境研究中心” 已经颇具规模，会聚了一批中青年学者。

　　要飞得舒服 让机舱环境可设计

　　刘俊杰是室内空气环境质量控制天津市重点实验室主任，也是陈清焰教授在国内开展工作的“最佳搭档” 。

　　“我们的目标是做世界上最舒适、最干净的座舱空气环境。以前人们关注飞机能否飞，飞得是否快，现在关注点转移到是否安全、舒适和健康” 。刘俊杰说，创造高能效的座舱空气环境是保障乘客和机组人员生命安全、健康和舒适的关键，是通过国际适航认证的瓶颈，也是在激烈的国际竞争中获得优势的突破口。

　　空气环境控制系统是飞机九大关键系统之一，也是涉及机密的关键技术。整机可以购*，这些关键技术国外公司却不会提供，需要依靠自己的力量设计、研发。2009年起，天津大学师生们开始关注大型客机座舱空气环境控制的科学问题，“那时关于该领域，国内没有研究基础、没有实验平台，也没有验证装置等，一切都是从零开始。”

　　陈清焰提出的“逆向模拟与设计方法” 如今应用在了C919国产大飞机上。当时这种设计理念与波音、空客公司等是有所区别的，“不是让乘客被动地适应环境，而是把乘客的舒适度作为主动考虑的因素，根据乘客需求设计机舱环境” 。

　　仿照C919的座位设置，在天津大学模拟座舱空气环境实验平台，一段有7排座位的机舱正在接受着激光检测。座舱内每个座位上“坐” 有真人大小的“模特” ，“模特” 身上缠绕着电热丝，模拟乘客散发的热量。“我们的团队，就是在不断地测试，最终让最少的通风口，实现空气的流通和净化。” 刘俊杰告诉记者。

　　传统民航客机，多在机舱顶部送风，不仅使不同位置的乘客“冷热不均” ，还会在窗口等处形成“涡流” ，导致污染物和传染病病毒“滞留” 。C919大型客机则从机舱顶部和行李架侧面同时送风，不仅吹散“涡流” ，还对机舱内的纵向气流形成阻断，减少了乘客在座舱中交叉感染的概率，使空气更“清洁、清新” 。

　　“虽然中国大飞机起步晚，但是我们只要抓住关键共性基础问题进行研究、突破，就一定能在世界竞争中走在前列” ，陈清焰认为。(天津大学)

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