Ein umfassender Überblick über die Entwicklung der chinesischen Großflugzeuge

5. Mai 2017, Flughafen Shanghai Pudong. Dies ist einer der verkehrsreichsten Zivilflughäfen in China. Normalerweise startet durchschnittlich jede Minute ein Flugzeug. Heute war es am Flughafen jedoch ungewöhnlich ruhig. Um 14 Uhr glitt ein Passagierflugzeug mit einem blauen Streifen am Heck und einem grünen Heck langsam zum Anfang der Startbahn und begann mit dem Dröhnen seiner beiden Turbofan-Triebwerke nach vorne zu beschleunigen.

Bei dem Flugzeug, das abhebt, handelt es sich um das neueste große Zivilflugzeug meines Landes, die C919, und dies ist sein Jungfernflug. Mit dem Abheben des Flugzeugs stieg auch die Begeisterung des Publikums. Unter ihnen fiel in der Menge besonders ein weißhaariger alter Mann in Anzug und Krawatte auf. Der Wind am Flughafen brachte sein weißes Haar ein wenig durcheinander, trocknete jedoch nicht die Tränen, die in seinen Augen blitzten. Ein Flugzeug, das in den Himmel fliegt, ist sein Traum. Beim Anblick der flatternden silbernen Flügel wanderten seine Gedanken vielleicht über siebzig Jahre zurück.

Damals waren die Flugzeuge, die am Himmel flogen, keine Engel, die Träume trugen, sondern Dämonen, die den Tod brachten. Ein kleiner Junge versteckte sich in einem Graben auf dem Feld. Durch die Zweige über seinem Kopf sah er ein Flugzeug, auf dessen Rumpf eine rote Sonne gemalt war, das eine sündige Bombe abwarf, und überall waren laute Explosionen zu hören. Der junge Mann hieß Cheng Bushi. Damals hätte er vielleicht nicht gedacht, dass ihn Flugzeuge sein ganzes Leben lang begleiten und ihn in einen Engel verwandeln würden, der Träume in sich trägt.

Ein Adler ohne Flügel: Der schwierige Start der chinesischen Zivilluftfahrtindustrie

Da Japan während des Widerstandskriegs gegen die japanische Aggression die südöstliche Frontlinie vollständig besetzt hatte, erfolgte fast der gesamte Nachschub für den Krieg über eine Route von Indien nach Südwestchina. Diese Route führt durch den Himalaya und erfordert während der gesamten Reise das Überqueren hoher Berge und steiler Klippen. Die Route weist Höhen und Tiefen auf, weshalb sie auch als Buckelroute bezeichnet wird. Die meisten Flugzeuge, die auf dieser Strecke fliegen, sind Transportflugzeuge. Im Gegensatz zu den Flugzeugen mit der roten Sonne auf dem Rumpf bringen diese Flugzeuge Hoffnung auf einen Sieg im Widerstandskrieg. Daher gilt: Je größer das Flugzeug, desto größer die Hoffnung.

Eines der ersten rentablen Zivilflugzeuge der Welt war die DC-3, die über die Hump Route flog. Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs strömten große Mengen der im Krieg eingesetzten DC-3 auf den Markt der Zivilluftfahrt und ermöglichten so der Zivilluftfahrtindustrie einen Aufschwung. Flugzeuge haben die Entfernungen zwischen Menschen verkürzt und die Welt kleiner gemacht. Flugrouten sind wie Blutgefäße, die die Welt verbinden und der Zivilisation auf der Erde neue Vitalität verleihen.

Die zivile Luftfahrt des neuen China entstand aus dem Aufstand der beiden Fluggesellschaften. Im Jahr 1949 starteten Mitarbeiter der beiden größten Fluggesellschaften des alten China, Central Airlines und China Airlines, mit 12 Passagierflugzeugen von Hongkong aus, verließen die Dunkelheit und beteiligten sich am Aufbau des neuen China. Von diesem Punkt aus entstand die erste zivile Luftfahrtindustrie der Republik. Seitdem hat die Zahl der über China fliegenden Zivilflugzeuge zugenommen, angefangen von den Kolbenpropellern DC-3 und CV240 über die von der Sowjetunion gekaufte Turboprop-Maschine Il-18 bis hin zum Düsenverkehrsflugzeug Trident, das aus Großbritannien stammte. In den 1970er Jahren verfügte die zivile Luftfahrt Chinas über mehr als 100 Flugzeuge verschiedener Typen und ihr Betrieb begann Gestalt anzunehmen. Doch für ein großes Land mit einer Landfläche von 9,6 Millionen Quadratkilometern und einer Bevölkerung von Hunderten Millionen ist dieser Maßstab bei weitem nicht ausreichend. Eine der größten Einschränkungen ist die Entwicklung ziviler Flugzeuge.

Nach dem Zweiten Weltkrieg entwickelten Großbritannien und die Vereinigten Staaten nacheinander große zivile Düsenflugzeuge mit höherer Geschwindigkeit und komfortablerem Kabinenklima und bescherten dem Flugreisen so ein völlig neues Erlebnis. Insbesondere das von Boeing in den USA entwickelte Passagierflugzeug Boeing 707 diente als Designvorlage für moderne Zivilflugzeuge, sodass die meisten späteren erfolgreichen Zivilflugzeuge ein ähnliches Layout aufweisen. Die Boeing 707 war das erste kommerziell erfolgreiche Düsenverkehrsflugzeug der Welt. Kommerzieller Erfolg bedeutet, dass sowohl der Hersteller des Flugzeugs als auch die Fluggesellschaft, die das Flugzeug betreibt, damit Geld verdienen können. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Flugzeuge ausreichend sicher und wirtschaftlich sein. Auch heute noch glauben viele Menschen auf der Welt, dass Fliegen unsicher sei und dass ein Flugzeug, bei dem es häufig zu Unfällen kommt, bei Passagieren und Fluggesellschaften unweigerlich auf die Ablehnung stößt, was seine Karriere ruinieren würde. Wirtschaftlichkeit ist ein wesentliches Merkmal für den Geschäftsbetrieb. Wenn die Kosten des Flugzeugs selbst zu hoch sind, der Treibstoffverbrauch zu hoch ist oder die Reparatur und Wartung des Flugzeugs schwierig ist, wird es schwierig sein, geschäftlich erfolgreich zu sein. Die Boeing 707, damals ein nahezu perfektes Zivilflugzeug, kam 1972 zum ersten Mal nach China, als US-Präsident Nixon China besuchte, um das Eis der chinesisch-amerikanischen Beziehungen aufzubrechen.

Es war auch das erste Mal, dass die chinesische Bevölkerung wirklich mit diesem modernen Zivilflugzeug in Berührung kam. Cheng Bushi, der junge Mann, der sich in einem Graben versteckte, um den Bombenangriffen japanischer Flugzeuge zu entgehen, sah dieses Flugzeug den überwältigenden Berichten zufolge ebenfalls. Zu diesem Zeitpunkt war er bereits stellvertretender Chefkonstrukteur des ersten zivilen Düsenverkehrsflugzeugs Chinas. Beim Anblick dieses eleganten und geradezu prachtvollen Flugzeugs wurde Cheng Bushi ganz verwirrt. Als Flugzeugkonstrukteur fiel es mir schwer, eine solche Arbeit nicht zu lieben. Aber solche Flugzeuge gehörten nicht den Chinesen. Zu dieser Zeit durften chinesische Politiker auf ihren Auslandsreisen nur im Ausland gemietete Propellerflugzeuge nutzen. Die europäischen Medien kommentierten dies mit den Worten: „China ist ein Adler ohne Flügel.“ Dies machte die Arbeit vor Cheng Bushi noch wichtiger.

Der Traum war einmal in Reichweite: das Bedauern von Y-10 und der Durchbruch von ARJ-21

Große Flugzeuge spiegeln direkt das Gesamtniveau der zivilen Luftfahrtindustrie eines Landes und sogar des gesamten Industriesystems wider. Ohne sie wird der Westen immer auf China herabblicken.

Cheng Bushi und eine Gruppe von Luft- und Raumfahrtarbeitern dachten und hofften. Schließlich gab der Staat am 21. August 1970 ein Dokument heraus, um mit der Entwicklung großer Flugzeuge zu beginnen. Das „Projekt 708“ wurde offiziell genehmigt und das Flugzeug erhielt den offiziellen Namen „Yun 10“.

Dies war das dritte Jahr nach dem Start des Y-10-Projekts, Chinas erstem zivilen Düsenverkehrsflugzeug, und das allgemeine Erscheinungsbild des Flugzeugs war gerade festgelegt worden. Das Layout wurde von modernen zivilen Düsenverkehrsflugzeugen wie der Boeing 707 übernommen. Der zylindrische Rumpf eignet sich besser für die Druckbeaufschlagung der Kabine in großen Höhen, und die Unterbringung des Triebwerks unter den Flügeln ist für die Wartung einfacher, unabhängig davon, ob es wie beim Trident am Heck hängt oder wie beim H-6 im Rumpf platziert ist. Dies ist vorteilhafter für ein Passagierflugzeug, das weiterhin kommerzielle Flüge durchführen muss. Daher hat das chinesische Luftfahrtpersonal den ursprünglichen Plan aufgegeben, das Passagierflugzeug auf Basis der H-6 umzubauen und auf das weltweit modernste Niveau zu bringen. Wer hätte gedacht, dass dieser Blick 8 Jahre lang anhält.

Das damals größte Flugzeug Chinas war die H-6 mit einer Flügelspannweite von 33 Metern und einem maximalen Startgewicht von 79 Tonnen. Dieses Flugzeug war eine Kopie des sowjetischen Bombers Tu-16 und sein gesamter Entwurf basierte auf historischen Daten. Die Flügelspannweite der Y-10 ist 10 Meter größer als die der H-6 und ihr maximales Startgewicht erreicht 110 Tonnen. Man kann sich vorstellen, wie schwierig es wäre, wenn man keine Konstruktionsdaten hätte, auf die man zurückgreifen könnte. Wissenschaftliche Forscher aus Luftfahrtdesigninstituten im ganzen Land forschten Tag und Nacht, zeichneten und verteilten 143.000 Seiten Zeichnungen und brachten schließlich im Jahr 1980 das erste zivile Düsenverkehrsflugzeug meines Landes, die Y-10, in den Himmel. Anschließend führte es über vier Jahre lang Testflüge durch und flog sogar sieben Mal nach Lhasa in Tibet. Während der Testflüge transportierte es eine große Menge an Hilfsgütern nach Tibet. Die hervorragenden Flugleistungen der Y-10 waren so groß, dass der damalige Präsident von Boeing klagte: „Sie haben Ihren Abschluss gemacht, aber wir haben ihn nur ein paar Jahre früher gemacht als Sie.“ Gerade als dieses große Flugzeug, das die Träume der Luftfahrtarbeiter und den Ruhm der Bevölkerung des Landes in sich trug, stolz in den blauen Himmel schwebte, kam das Projekt abrupt zum Stillstand, die Produktion der Y-10 wurde eingestellt und die Träume der Luftfahrtarbeiter zerplatzten.

Was die Absage des Y-10 betrifft, so sagen einige Leute, es sei auf Geldmangel zurückzuführen, andere wiederum sagen, es sei auf Blockaden aus dem Westen zurückzuführen. Wenn wir uns jedoch die Konstruktions- und Flugtestdaten der Y-10 aus dieser Zeit ansehen, werden wir feststellen, dass eines der schwierigsten Probleme, die es damals bei dem Projekt gab, darin bestand, die Anforderungen an die Lufttüchtigkeit zu erfüllen. Lufttüchtigkeit, diese beiden Worte, die zwar ungewohnt, aber scheinbar leicht zu verstehen sind, sind zu einer Fessel geworden, die Chinas zivile Flugzeuge fesselt, und diese Fessel hält schon seit mehr als 20 Jahren.

Seetüchtig bedeutet wörtlich: zum Segeln geeignet. Die Navigation hier bezieht sich auf Flüge der Zivilluftfahrt. Im Gegensatz zu Militärflugzeugen werden an zivile Verkehrsflugzeuge aufgrund ihrer großen Passagierkapazität und der häufigen Flüge extrem hohe Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit gestellt. Die SR-71 Blackbird, ein Höhen- und Hochgeschwindigkeits-Aufklärungsflugzeug des US-Militärs, stürzte während seiner Testflüge und seines Einsatzes aufgrund von Zuverlässigkeitsproblemen in mehr als einem Drittel der Fälle ab. Dies hinderte das Flugzeug jedoch nicht daran, berühmt zu werden und aufgrund seiner herausragenden Flugleistungen in großen Höhen und bei hoher Geschwindigkeit in die Geschichte einzugehen. Allerdings kam es bei McDonnell Douglas‘ Passagierflugzeug DC-10 zu 15 Unfällen bei insgesamt weniger als 400 Flugzeugen. Dieses Passagierflugzeug wurde als „König der Flugzeugabstürze“ und „verfluchtes Flugzeug“ bezeichnet, während die Concorde nur einmal abstürzte und daraufhin vom Markt genommen wurde. Bei Verkehrsflugzeugen der Zivilluftfahrt herrscht keinerlei Toleranz gegenüber Sicherheitsmängeln. Zu diesem Zweck haben Länder, die ihre zivile Luftfahrtindustrie schon früher aufgebaut haben, strenge und detaillierte Lufttüchtigkeitsstandards formuliert, die alles abdecken, von der strukturellen Festigkeit des Flugzeugs, der Zuverlässigkeit des Motors, der Deformation bei einem Aufprall und der Reaktion auf einen Vogelschlag bis hin zur Anordnung der Sitze, der Lage der Notausgänge, der Farbe der Bedienknöpfe und -griffe und der Größe der Sicherheitsgurte. Fast jeder Punkt in den Lufttüchtigkeitsstandards geht auf Unfallfälle im realen Streckentransport zurück.

SR-71 Blackbird, Bild von Tuchong.com

Man könnte sagen, dass die westlichen Länder Flugzeuge abstürzen ließen, während sie ihre Erfahrungen zusammenfassten und Regeln formulierten. Solche Vorschriften werden ständig aktualisiert, strenger und detaillierter, und auch die Eintrittsschwelle für Passagierflugzeuge der Zivilluftfahrt wird immer höher. Wenn wir diese Regel nicht anfechten, kann die Y-10, selbst wenn sie gebaut wird, nur zur Besichtigung genutzt und nicht in Betrieb genommen werden. Standards können als Referenz verwendet werden, aber um festzustellen, ob das Flugzeug die Standards erfüllt, sind zahlreiche Tests und Testflüge erforderlich. Zum Zeitpunkt der Y-10-Entwicklung waren derartige Arbeiten jedoch noch nicht ausgereift. Beispielsweise gab es für viele Flugparameter der Y-10 keine genauen und zuverlässigen Messmethoden, die internationalen Standards entsprachen. Derartige primitive Flugtestmethoden und -technologien können die Entwicklung moderner Passagierflugzeuge nicht unterstützen.

Trotz Missständen und mangelnder Bereitschaft konnten die Träume der chinesischen Luftfahrtingenieure nicht zunichte gemacht werden. Solange es eine Frühlingsbrise und einen Frühlingsregen gibt, wird dieser Traum wieder wachsen.

Im Jahr 2002 genehmigte der Staatsrat die Entwicklung des im Inland produzierten Regionalflugzeugs ARJ21. Die aus dem Y-10-Projekt zurückgewonnenen Kernkräfte wurden wieder in Aktion gesetzt und eine neue Generation von Flugpersonal, das im Frühlingswind der Reform und Öffnung aufgewachsen war, schloss sich dem Team ebenfalls an. Die rote Fahne wurde erneut gehisst und eine neue Schlacht begann. Dieses Mal haben wir uns direkt an den weltweit fortschrittlichsten Lufttüchtigkeitsstandards für Zivilflugzeuge orientiert.

Ob ein Flugzeug flugtauglich ist, wird von der Zivilluftfahrtbehörde beurteilt. In China ist es die Civil Aviation Administration of China und in den Vereinigten Staaten die Federal Aviation Administration (FAA). Diese Abteilungen überwachen und kontrollieren die Entwicklung, Produktion und Flugerprobung des Flugzeugs streng. Wenn die Standards erfüllt sind, wird für das Flugzeug eine Musterzulassung ausgestellt. Die Musterzulassung ist ein wichtiges Dokument, das die Flugtauglichkeit eines Flugzeugs nachweist. Die FAA ist praktisch der Urheber der Lufttüchtigkeitszertifizierung für die Zivilluftfahrt und verfügt daher international über die größte Wirksamkeit. Nach der Zertifizierung durch die FAA können die Passagierflugzeuge nahezu weltweit in Betrieb genommen werden. Obwohl die Lufttüchtigkeitsstandards der Zivilluftfahrtbehörde Chinas für Passagierflugzeuge der Zivilluftfahrt von der FAA stammen, gibt es keine Erfahrung mit dem Verfahren zur Zertifizierung der Lufttüchtigkeit. Aus diesem Grund arbeitete China mit den Vereinigten Staaten zusammen, um der FAA die Überwachung und Überprüfung des gesamten Prozesses der Überprüfung des ARJ-21 durch die chinesische Zivilluftfahrtbehörde zu ermöglichen. Dies ist gleichbedeutend damit, einen Schiedsrichter einzuladen, zu beurteilen, ob das Urteil unseres eigenen Schiedsrichters zutreffend ist. Dies ist die Schattenüberprüfung. Wenn der Antrag angenommen wird, stellt die FAA fest, dass die Lufttüchtigkeitsbescheinigung der Zivilluftfahrtbehörde Chinas ebenfalls ihren Standards entspricht und keine weitere Überprüfung erforderlich ist. Die beiden Länder erkennen die Arbeit des jeweils anderen im Bereich der Lufttüchtigkeitszertifizierung an, es handelt sich um eine bilaterale Lufttüchtigkeitszertifizierung.

ARJ-21 hat eine Schattenüberprüfung und einen bilateralen Lufttüchtigkeitstest versucht. Einerseits könnte man sich fortschrittliche westliche Flugtestflugtechnologie aneignen und andererseits den Grundstein für die spätere Entwicklung von Passagierflugzeugen legen. Obwohl es sich bei der ARJ-21 um ein relativ kleines Regionalflugzeug handelt, waren ihre Testflüge unerwartet voller Wendungen. Vom Erstflug bis zum Start des Zulassungsfluges vergingen drei Jahre. Nach dem Betreten des Zertifizierungsfluges wurde es noch schwieriger. Das größte Problem war die mangelnde Erfahrung bei Testflügen.

Die Praxis ist das einzige Kriterium zur Prüfung der Wahrheit. Bei den Tests und Testflügen von Passagierflugzeugen geht es darum, unter der Prämisse der Sicherheitsgewährleistung verschiedene Ausnahmesituationen zu simulieren, die im Streckenbetrieb auftreten können. Solange es sich um eine Simulation handelt, wird es eine Lücke zur Realität geben. Die Aufgabe der Tester besteht darin, diese Lücke zu minimieren. Die Abteilung für Lufttüchtigkeitsmanagement überwacht, ob diese Tests das wahre Verhalten des Flugzeugs in diesen Situationen genau wiedergeben können. Um beispielsweise die Anzeige des Fluggeschwindigkeitsinstruments eines Flugzeugs genau zu bestimmen, ist ein kalibriertes Standardmessgerät erforderlich, das nicht durch den Luftstrom auf der Flugzeugoberfläche beeinflusst wird. Bei bisherigen Testflügen von Militärflugzeugen installieren wir üblicherweise ein längeres Pitotrohr an der Vorderseite des Flugzeugs, um die Standardfluggeschwindigkeit zu messen. Mit dieser Methode kann die Störung des Staurohrs durch den Rumpf bei der Messung kleiner Flugzeuge vermieden werden, bei großen Flugzeugen sind die Ergebnisse jedoch möglicherweise nicht genau.

Bei den Lufttüchtigkeitstests der FAA wird zur Messung der Luftgeschwindigkeit meist ein vom Heck ausgehender Widerstandskegel verwendet. Diese Technologie ist in meinem Land noch unbekannt und wir müssen bei der Erforschung, Auswahl und sogar Entwicklung von Standardmesswerkzeugen von Grund auf neu beginnen. Obwohl China und die USA ein Schattenüberprüfungs- und bilaterales Lufttüchtigkeitsabkommen unterzeichnet haben, haben die Amerikaner vielleicht von Anfang an nie daran gedacht, China, dem neuen Studenten, das Bestehen der Prüfung zu ermöglichen. Gegenüber der Flugtesttechnologie nehmen sie noch immer eine Blockadehaltung ein. Ich werde die Prüfung beaufsichtigen, aber Sie müssen die Übungsmaterialien selbst lösen. Auf diese Weise durchlief der ARJ21 vom Projektstart im Jahr 2002 bis zum Erhalt der Musterzulassung durch die Zivilluftfahrtbehörde der Volksrepublik China im Jahr 2014 in 12 Jahren den gesamten Prozess vom Entwurf bis zur Lufttüchtigkeitszulassung. Obwohl die US-Schattenüberprüfung aus verschiedenen Gründen schließlich abgebrochen wurde, wurden die Standards für die Lufttüchtigkeit nicht gesenkt. Das Wichtigste dabei ist, dass Chinas Luftfahrtingenieure in diesem Prozess Erfahrungen mit der Lufttüchtigkeitszertifizierung gesammelt haben und es nun an der Zeit ist, zu höheren Gipfeln aufzubrechen.

In den blauen Himmel aufsteigen: Der Bauprozess von C919

Tatsächlich wurden Großflugzeuge bereits 2006 im Entwurf des Nationalen Mittel- und Langzeitplans für die Entwicklung von Wissenschaft und Technologie des Staates als wichtiges Sonderprojekt aufgeführt. Im Jahr 2008 gründete China die Commercial Aircraft Corporation of China, Ltd., ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Produktion großer ziviler Passagierflugzeuge spezialisiert hat. Im Jahr 2009 erhielt das Flugzeug von COMAC offiziell den Namen C-919 und der Traum der chinesischen Luftfahrtindustrie hatte einen neuen Namen. Während es sich bei Y-10 um einen Satz von Prüfungsfragen zur Überprüfung des Niveaus der Flugzeugkonstruktion und -herstellung handelt und ARJ-21 um einen Satz von Simulationsfragen zur Überprüfung der Konstruktion und Testzertifizierung ziviler Flugzeuge, steht das chinesische Luftfahrtpersonal dieses Mal vor einer formellen Prüfung. Dieses Flugzeug muss nicht nur den Standards entsprechen und absolut sicher sein, sondern – was noch wichtiger ist – gewerblich betrieben werden können. Einfach ausgedrückt: Es muss in der Lage sein, Geld zu verdienen. Zu diesem Zeitpunkt wurde der internationale Markt für kommerzielle Passagierflugzeuge von Airbus und Boeing monopolisiert. Fast alle großen kommerziellen Passagierflugzeuge, die am Himmel fliegen, sind Produkte dieser beiden Unternehmen. Die Flugzeuge, die China dieses Mal bauen wird, liegen auf dem gleichen Niveau wie die weltweit am häufigsten vorkommenden Mittel- und Kurzstrecken-Passagierflugzeuge Boeing 737 und Airbus A320. Um in diesem harten Wettbewerb bestehen zu können, muss mein Land einen Weg einschlagen, den unser Land noch nie zuvor gegangen ist. Daher muss COMAC nicht nur das weltweit höchste Niveau anstreben, sondern auch genügend Zeit einplanen, um dem weltweit höchsten Niveau voraus zu sein. Nur so kann es im zukünftigen Marktwettbewerb einen Vorteil erlangen.

Das Team von Luftfahrtingenieuren, das während der Entwicklung des ARJ-21 ausgebildet wurde, hat begonnen, neue Höhen zu erklimmen. Die Person, die dieses Ingenieurteam leitet, ist der zweite Chefdesigner des ARJ-21: Wu Guanghui. Er wusste genau, dass die vor ihm liegende Aufgabe nicht nur darin bestand, ein neues Flugzeug zu entwickeln, sondern auch, den Anschluss an das weltweite Spitzenniveau zu finden. Stillstand bedeutete Rückschritt, und das war auch im Aufholprozess eine unveränderliche Wahrheit. Um den Wettlauf gegen die Zeit zu meistern, führte Wu Guanghui unter der Leitung des Teams die Arbeitssysteme 611 und 724 ein: 611 bedeutet, sechs Tage die Woche und elf Stunden am Tag zu arbeiten, während das Arbeitssystem 724 bedeutet, dass in der kritischen Phase der Bewältigung wichtiger Probleme sieben Tage die Woche und 24 Stunden am Tag ohne Unterbrechung gearbeitet wird und die Mitarbeiter abwechselnd Pausen einlegen. Dennoch übertraf die Schwierigkeit, große Flugzeuge zu entwickeln, ihre Erwartungen.

Die Demonstration technischer Lösungen ist der Beginn eines Flugzeugentwurfs und ihr Hauptziel besteht darin, das Layout, die Form und die wichtigsten Entwurfsparameter des Flugzeugs festzulegen. Diese Designparameter entsprechen der Festlegung eines Ziels für nachfolgende Designs und dieses Ziel bestimmt direkt die endgültige Leistung des Produkts. Die Demonstration der technischen Lösung des C-919 dauerte ein halbes Jahr. Zu den Teilnehmern zählten 465 Experten aus 47 Einheiten in 13 Provinzen und Städten aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Elektronik, metallurgische Materialien und anderen Branchen sowie Universitäten und eine aus 20 Akademikern bestehende Beratergruppe. Dies ist in der Geschichte der zivilen Flugzeugentwicklung Chinas beispiellos.

Letztendlich wurde die C-919 als Schmalrumpf-Passagierflugzeug mit 150 Sitzen für Mittel- und Kurzstrecken konzipiert. Die Basisreichweite betrug 4.075 Kilometer, die Reichweite einer Version mit erweiterter Reichweite 5.555 Kilometer. Um den Markt- und Kundenanforderungen gerecht zu werden und im Wettbewerb nicht den Anschluss zu verlieren, muss dieser Flugzeugtyp gleichzeitig den Flugwiderstand und die Schwerkraft verringern und den Kohlendioxidausstoß reduzieren. Es muss den Wettbewerbern in allen Aspekten dieser Standards überlegen sein und die Nutzungskosten müssen um mehr als 10 % gesenkt werden. In Bezug auf die Lufttüchtigkeitsstandards sagt C-919 die Entwicklungsrichtung internationaler Lufttüchtigkeitsstandards voraus und stellt viele Anforderungen, die über die internationalen Lufttüchtigkeitsstandards hinausgehen. Im Hinblick auf das Kundenerlebnis besuchte das Designteam bereits in der Entwurfsphase des Programms mehrere Fluggesellschaften, um sich die Anforderungen und Meinungen künftiger Kunden anzuhören.

Als erster Kunde der C-919 kam das Team von China Eastern Airlines alle zwei Wochen ins Forschungs- und Entwicklungszentrum von COMAC, um die Sicherheit, Weiterentwicklung und den Komfort des Flugzeugs zu besprechen und zu jedem Detail Vorschläge zu machen. Um das Fliegen besser zu verstehen und die von ihnen entworfenen Flugzeuge aus der Perspektive eines Piloten zu begreifen, sodass Piloten gerne fliegen und Passagiere gerne darin sitzen würden, beschloss der bereits über Fünfzigjährige Wu Guanghui, eine Pilotenausbildung zu beginnen und erwarb eine Pilotenlizenz. Man kann sagen, dass es sich um ein kommerzielles Passagierflugzeug handelt, das individuell an die Bedürfnisse des Kunden angepasst wurde.

Höhere Gesamtdesignziele stellen höhere Anforderungen an jedes System. Um die Indikatoren zu erfüllen, wurden im Entwicklungsprozess des C-919 in großem Umfang neue Technologien eingesetzt. In Bezug auf das aerodynamische Design verwendet die C-919 ein fortschrittliches überkritisches Tragflächenprofil, das es dem Flugzeug ermöglicht, bei geringerem Widerstand mit höherer Geschwindigkeit zu fliegen. Auch zehn Jahre später wird seine aerodynamische Effizienz noch wettbewerbsfähig sein. Bei der Konstruktion kommen zur Gewichtsreduzierung zahlreiche neue Aluminium-Lithium-Legierungen und Verbundwerkstoffe zum Einsatz. Auch bei der Auswahl der Fly-by-Wire-Steuerungssysteme und Avioniksysteme kommen die weltweit fortschrittlichsten Technologien zum Einsatz, die allesamt von den weltweit führenden Herstellern stammen.

Wenn wir die Außenhaut der C-919 öffnen, um ihre Bordsysteme zu bewundern, werden wir vielleicht Markenzeichen von Herstellern aus aller Welt sehen. Aus diesem Grund werden manche Leute sagen, dass der im Inland produzierte Teil der C-919 nur eine Hülle sei. Allerdings sollte uns klar sein, dass sich die Entwicklung kommerzieller Passagierflugzeuge grundlegend von der Entwicklung militärischer Flugzeuge unterscheidet. Als ziviles Produkt besteht die wichtigste Aufgabe kommerzieller Passagierflugzeuge darin, im Betrieb Wert zu schaffen. Zu diesem Zweck haben sich Hersteller ziviler Flugzeuge in verschiedenen Ländern für eine internationale Zusammenarbeit entschieden, um ihre eigenen Produkte zu entwickeln und herzustellen. Sogar in Boeing-Flugzeugen finden sich Teile und Ausrüstung chinesischer Zulieferer, ganz zu schweigen von den Airbus-Flugzeugen, die ursprünglich von europäischen Ländern gemeinsam entwickelt wurden. Die Entwicklung und der Einsatz großer chinesischer Militärtransportflugzeuge haben der Welt Chinas Fähigkeit gezeigt, große Flugzeuge unabhängig zu produzieren und herzustellen. Im gewerblichen Bereich ist die Verwendung im Inland produzierter Geräte aufgrund der unterschiedlichen Zertifizierungssysteme und Nutzungsanforderungen jedoch nicht die optimale kommerzielle Lösung. Die Präsenz von Zulieferern aus aller Welt kann nicht als Grundlage dafür dienen, das Designniveau der C-919 zu unterschätzen. Vielmehr ist es ein Zeichen dafür, dass die Verkehrsflugzeugindustrie meines Landes mit der Welt Schritt hält und sich in Richtung höherer Qualität bewegt. Nur so könne C-919 zu einem hervorragenden Produkt werden, das „das ganze Land mobilisiert und die Weisheit der Welt sammelt“. Wie der damalige Vizepräsident von Boeing sagte: „Wenn die Menschen die gekauften Teile zusammenbauen und fliegen könnten, gäbe es auf der Welt nicht nur zwei große Hersteller ziviler Flugzeuge.“

Allein bei der Auswahl und Erprobung neuer Strukturmaterialien wurden die im C-919 verwendeten Materialien an mehr als 2.500 Teststücken getestet und nach und nach ein Materialspezifikationssystem und ein Designdatensystem für die Designleistung etabliert. Durch die Auswahl dieses neuen Materials kann das Gewicht der entsprechenden Flugzeugkomponenten um mehr als 6 % reduziert werden. Gerade aufgrund des neuen Materialspezifikationssystems und der Genauigkeit der Konstruktionsleistungsdaten kann die Strukturkonstruktion des C-919 sehr genau durchgeführt werden.

Der statische Test der extremen Belastungen unter Bedingungen des vollständigen Manövrierens und Gleichgewichts ist ein wichtiger Test für die Flugzeugstruktur. Bei diesem Test muss das Flugzeug einer Belastung standhalten, die 150 % der Belastung entspricht, der es während des Fluges standhalten darf. Die zusätzlichen 50 % werden als Sicherheitsmarge bezeichnet. Wenn ein Flugzeug beschädigt wird, bevor es zu 150 % beladen ist, bedeutet dies, dass die strukturelle Konstruktionsfestigkeit nicht ausreicht. Wenn die Belastung 150 % deutlich übersteigt, viele Flugzeuge aber dennoch nicht beschädigt werden, bedeutet dies, dass das Flugzeug zwar sehr stabil ist, aber über eine übermäßige Festigkeit verfügt, die Konstruktion verschwenderisch ist und das Strukturgewicht weiter reduziert werden kann. Am Nachmittag des 12. Juli 2018 wurde die C-919 im Beisein von Vertretern der Zivilluftfahrtbehörde der Volksrepublik China auf den Bodenprüfstand gestellt, 60 % ... 80 % ... 100 % ... 150 %, Lasterhaltung für drei Sekunden, drei, zwei, eins. Der C-919 hat den Maximalbelastungstest erfolgreich bestanden und seine strukturelle Festigkeit entsprach den Anforderungen. Im anschließenden statischen Zerstörungstest erlitt die C-919 bei einer Belastung von 160 % einen Strukturschaden, was völlig mit den Berechnungen bei der Konstruktion übereinstimmte. Genaue Strukturberechnungen bilden die Grundlage für die Konstruktion großer Flugzeuge, was auch die starken Fähigkeiten meines Landes im Bereich der Flugzeugkonstruktion widerspiegelt. Im Flugzeugbau sind solche Tests und Berechnungen nur die Spitze des Eisbergs. Auch für Produkte von ausländischen Lieferanten muss COMAC präzise und angemessene Anforderungen stellen und eine enge und organische Integration mit dem Flugzeugsystem gewährleisten. Viele dieser Aufgaben werden in meinem Land zum ersten Mal durchgeführt.

2011, C919, Bild von Tuchong.com

Am 5. Mai 2017 absolvierte die C-919 ihren ersten erfolgreichen Flug. Der weißhaarige Cheng Bushi war damals ehrenamtlicher Chefdesigner der C-919 und Mitglied der Flugzeugdesign-Beratungsgruppe von COMAC. Angesichts des großen Flugzeugs, das in den Himmel abhebt, ist ihm meiner Meinung nach auch klar, dass der Jungfernflug nur der Anfang ist und noch größere Prüfungen bevorstehen. Zusätzlich zu den oben genannten Strukturtests müssen Hunderte von Tests zur Überprüfung der Lufttüchtigkeit und Flugtestprojekte durchgeführt werden. Bis zur vollständigen Überprüfung der Lufttüchtigkeit des ARJ-21 waren 300 Tests, 528 Testflüge, 2.942 Starts und Landungen sowie 5.257 Flugstunden nötig. Der größere, komplexere und modernere C-919 wird zwangsläufig vor neuen Herausforderungen stehen.

Strömungsabriss, Mindeststartgeschwindigkeit und Tests zur natürlichen Vereisung werden als die „drei großen Schlachten“ im Zertifizierungstestflug der C-919 bezeichnet. Der Strömungsabriss ist eine verbotene Zone, die Piloten ziviler Flugzeuge während des Fluges nicht berühren dürfen. Sobald es zu einem Strömungsabriss kommt, verliert das Flugzeug die Kontrolle und lässt sich nur schwer wieder aus der Situation befreien, was letztendlich zur Zerstörung des Flugzeugs und zum Tod aller Piloten führen kann. Bei einem Stall-Testflug muss der Testpilot ständig die Grenzen des Stallzustands des Flugzeugs testen und die Stallgrenze des Flugzeugs bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Anstellwinkeln herausfinden. Diese Grenze ist wie eine rote Linie, die künftig in das Flughandbuch des Piloten eingezeichnet wird, um Piloten davon fernzuhalten. Der Stallfallschirm ist der letzte Tropfen, der das Fass zum Überlaufen bringt, wenn das Testflugzeug in einen Strömungsabriss gerät und die Kontrolle verliert. Diese Technologie war in meinem Land früher noch unbekannt. Mit dem Testflug der C-919 hat mein Land jedoch zum ersten Mal einen Testflug mit dieser Technologie durchgeführt, der eine Garantie für die anschließende Erkundung des Sperrgebiets darstellte. Die hervorragende Rollleistung bei großen Gradienten ist auch eine wichtige Voraussetzung dafür, dass das Flugzeug aus dem Strömungsabriss herauskommt. Normalerweise überschreitet die Rollneigung ziviler Verkehrsflugzeuge nicht 60 Grad, beim Testflug der C-919 lag dieser Wert jedoch bei 105 Grad. Das Flugzeug ist auch dann noch steuerbar, wenn seine Flügel völlig senkrecht zum Boden stehen, was den Testpiloten volles Vertrauen gibt.

Beim Test der Mindeststartgeschwindigkeit wird die Mindestgeschwindigkeit ermittelt, mit der das Flugzeug abheben kann. Um diese Geschwindigkeit zu testen, muss das Flugzeug mit maximaler Nase-oben-Haltung über den Boden gleiten. Zu diesem Zeitpunkt reibt das Heck des Flugzeugs am Boden. Um diese Funktion zu testen, muss am Heck des Flugzeugs ein beschädigungssicherer Hecksporn angebracht werden. Um Flugdaten zu erhalten, muss der Testpilot die Nase des Flugzeugs vorsichtig anheben, den Hecksporn auf dem Boden halten und die Fluglage des Flugzeugs stabil halten, wenn die Landebahn fast unsichtbar ist. Wenn die Nase zu hoch angehoben wird, kann der Hecksporn das Flugzeug nicht mehr schützen und die Struktur wird beschädigt. Wenn die Nase nicht weit genug angehoben ist, kann der Hecksporn den Boden nicht berühren und es können keine genauen Daten gewonnen werden. Als aufgrund der Reibung zwischen dem Hecksporn und dem Boden Funken flogen, wurde der Test vom Flugtestteam abgeschlossen. Die C-919 erreichte eine präzise Mindeststartgeschwindigkeit und setzte damit eine präzise Grenze für zukünftige sichere Operationen.

Im Jahr 2006 stürzte ein KJ-200 in Anhui ab. Zusätzlich zu den Besatzungsmitgliedern befanden sich 34 der besten chinesischen Techniker für Frühwarnflugzeuge an Bord, darunter zwei Generäle. Ursache dieses tragischen Unfalls war Vereisung an den Tragflächen. Beim Fliegen in Gebieten mit extrem niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit gefriert Wasserdampf auf der Oberfläche der Flügel. Obwohl das gebildete Eis mit bloßem Auge nicht erkennbar ist, kann es die aerodynamische Form des Flugzeugs stark beeinträchtigen und zu einem plötzlichen Abfall des Auftriebs, einer Erhöhung des Luftwiderstands und möglicherweise zu einem Unfall führen. Der natürliche Vereisungstest dient dazu, eine solche Umgebung zu finden, um die Flugleistung des Flugzeugs unter Vereisungsbedingungen zu testen und festzustellen, ob die Enteisungs- und Vereisungsschutzausrüstung des Flugzeugs einer solchen Vereisungsumgebung standhalten kann.

Um eine geeignete Vereisungsumgebung zu finden, flog der ARJ-21 während seines Testflugs sogar in die Region der Großen Seen Nordamerikas. Allerdings verfügt China über eine Landfläche von 9,6 Millionen Quadratkilometern. Ist es möglich, dass es in einer so großen Landfläche keinen für Vereisungsexperimente geeigneten Himmelsabschnitt gibt? Im Dezember 2020 läutete das chinesische Luftfahrtpersonal unter der Leitung des Aviation Industry Flight Test Center den Weckruf für den Testflug der C-919 mit natürlicher Vereisung ein. Im Schnittfeld zwischen Luftfahrt und Meteorologie suchen Experten und Wissenschaftler mit Wetterflugzeugen im ganzen Land nach Vereisungsgebieten. Sie haben sich zunächst mit den Vereisungsressourcen in Shaanxi, Xinjiang und den umliegenden Provinzen befasst, Vereisungsvorhersagen und Echtzeit-Erkennungsmethoden für Vereisungswetter entwickelt und eine Datenbank mit Vereisungsressourcen eingerichtet. Das stimmt, die Umgebung, die Flugzeuge bei der normalen Navigation zu vermeiden versuchen, ist bei Testflügen zu einer Ressource geworden.

Schließlich hat das Flugzeug im Jahr 2022 den natürlichen Vereisungstest vollständig abgeschlossen. Wie erwartet wurde in den Lamellen des Flugzeugs drei Zoll dickes Eis gesehen, und der gesamte Eis, das nach dem Einschalten des Flugzeugs abfiel, wurde abgebaut. Du Yijie war einer der Flugingenieure, die am Flugzeugvereigertest teilnahmen. Nachdem das Flugzeug gelandet war, gab es immer noch ein großes Stück Eis in der Nase des Flugzeugs. Das Wartungspersonal räumte es auf und fiel zu Boden und brach in mehrere Teile ein. Du Yijie nahm ein Stück, nahm es nach Hause und gab es ihrem Sohn. Im Kreis der Freunde hielt ihr Sohn das Eis mit einem hellen Lächeln, schien aber die tiefere Bedeutung nicht vollständig zu verstehen. Du Yijie schrieb, dass das Geschenk, das eine Mutter ihrem Kind gab, als sie spät nach Hause kam, ein Stück Eis war, das aus der Nase des Flugzeugs fiel. Das ist richtig, dieses Stück Eis ist das beste Geschenk, das aus dem Mut, der Weisheit und der harten Arbeit des chinesischen Luftfahrtpersonals verdichtet wurde.

Die C-919 absolvierten erfolgreich 729 Flugtestpersonen, darunter Flattern, Fluggeschwindigkeitskalibrierung, Last, Handhabungsstabilitätsmerkmale, hohe Temperaturen und hohen Kaltprüfflug, Lightning Indirect Effect-Test, Spritzversuche und Vollverkleidungs-Notfall-Evakuierungstest. Im September 2022 wurde alle Arbeiten für die Lufttüchtigkeit abgeschlossen, das von der Zivilluftfahrtverwaltung in China ausgestellte Typzertifikat und wurde Ende 2022 an China Eastern Airlines geliefert. Chinesische Reisende werden bald in der Lage sein, mit ihren eigenen riesigen Flugzeugen durch den Himmel zu reisen.

Als der C919 zusammen mit dem Jubel startete, gab es auch viele Kontroversen.

"Es ist besser zu kaufen als zu machen, und es ist besser zu mieten als zu kaufen"; "Wenn es nicht im Inland produziert wird, ist es besser, es nicht zu machen" ... solche Sprüche sind im Internet weit verbreitet. Aber sie übersehen die wichtigsten Änderungen, die der C919 mitbringen wird.

Es war einmal in den Jahrzehnten, in denen Chinas große Flugzeugentwicklung suspendiert wurde, in den Jahren Chinas Flugzeuge die Gelegenheit nutzten, den blauen Himmel Chinas zu füllen und ein Vermögen zu machen. Wir haben alle die Geschichte des "Exportierens von 1 Milliarde Paar Socken im Austausch für ein Flugzeug" gehört, aber die entsprechende amerikanische Geschichte ist, dass "das Exportieren eines Boeing 747 das durch Import von 12.000 Autos verursachte Handelsdefizit ausgleichen kann.

Laut Statistiken aus COMAC gab es im Jahr 2021 insgesamt 20.563 Passagierflugzeuge auf der Welt, von denen 3.695 in der chinesischen Flotte waren, was 18%ausmachte. Dieser Anteil kann in den nächsten 200 Jahren auf 21,1% steigen!

Eine hohe Nachfrage und schwache Produktion werden zwangsläufig zu enormen Beschaffungskosten führen!

Der Kauf eines Flugzeugs ist nicht wie der Kauf von Kohl. Wenn nur ein Teil der Bestellungen im Wert von Hunderten von Milliarden Dollar auf den Inlandsmarkt übertragen werden, wie viel inländische Nachfrage kann sie anregen? Wie viele Jobs werden geschaffen?

Natürlich müssen wir zugeben, dass unser Land derzeit nicht in der Lage ist, einige Schlüsselkomponenten wie Motoren zu produzieren. Aber nur mit großen Flugzeugen können wir eine Plattform und eine Nachfrage haben, die die Entwicklung der Zivilluftfahrt -Motorindustrie vorantreiben kann.

In der Vergangenheit haben wir Flugzeuge von ausländischen Herstellern verwendet und von anderen in jeder Hinsicht kontrolliert. Wenn eine Glühbirne in einem Flugzeug ausbrennt und der Hersteller Sie auffordert, die gesamte Baugruppe zu ersetzen, haben Sie keine andere Wahl, als Ihren Ärger zu schlucken. Wenn China keine Motoren produzieren kann, kann es dann nicht einmal eine Glühbirne produzieren? Dies ist nicht der Fall. Dies ist ein Monopol. Flugzeughersteller können Sicherheit als Ausrede nutzen, um die Installation von Teilen chinesischer Unternehmen in ihren Flugzeugen zu verweigern. Aber jetzt haben wir als Hersteller unser eigenes großes Flugzeug mit unabhängigen Rechten an geistigem Eigentum und haben die Zertifizierung von Lufttüchtigkeit verabschiedet. Wir haben das Recht, über die lizenzierte Produktion von Komponenten zu entscheiden. Dies wird das langjährige Monopol von Europa und den USA brechen und schrittweise die eigene Industriekette der Luftfahrtindustrie aufbauen.

Noch wichtiger ist, dass der Erfolg von C919 für die Chinas Luftfahrtindustrie erhebliche Fortschritte bedeutet und sicherlich immer mehr Studenten dazu anziehen wird, sich dem Luftfahrtberuf anzuschließen. Wir müssen uns keine Sorgen mehr um eine Lücke im Luftfahrttalent oder über einen Mangel an Arbeitskräften machen. Dies ist die Grundlage für das anhaltende Wachstum der Chinas Luftfahrtindustrie in Zukunft!

Das Aufkommen von C919 wird nicht nur der Gegenwart, sondern auch zukünftigen Generationen zugute kommen! Es wird definitiv immer mehr im Inland hergestellte Flugzeuge am Himmel steigen; Es wird definitiv immer mehr junge Menschen geben, die sich fest und sicher der Chinas Luftfahrtindustrie widmen. Es wird definitiv immer mehr Chinesen geben, die in unser eigenes große Flugzeug ansteigen, über die schönen Flüsse und Berge unseres Mutterlandes reisen und jede Ecke der Welt besuchen.

C919 ist nur der Anfang. Damit Chinas Luftfahrtindustrie abheben kann, wissen wir nicht, wie viele Schwierigkeiten es zu überwinden haben werden, wie viele Zweifel es haben wird, und wie viel mehr Jugend und Leidenschaft der Menschen investiert werden müssen ... aber wir glauben fest daran, dass dieses großartige Ziel eines Tages erreicht werden wird!

Auf der Comac Manufacturing Base befindet sich ein Y-10-Prototyp. Auf der roten Steintablette neben dem Prototyp sind vier große Zeichen eingraviert. Das ist der feste Glaube, der in den letzten Jahrzehnten von Generationen von Luftfahrtpersonal weitergegeben wurde - geben Sie niemals auf!

In diesem Jahr ist Herr Cheng Bushi bereits 93 Jahre alt. Vielleicht nimmt der alte Mann Cheng Bushi auch dieses vertraute Flugzeug und fliegt über den Himmel. Der Himmel ist immer noch der gleiche, den er vor Jahrzehnten durch die Äste der Bäume gesehen hat, aber die Welt unter diesem Himmel ist eine neue Welt. In dieser Welt werden seine geliebten Dinge und seine Hoffnungen Tausenden von Menschen Glück bringen, Menschen näher zusammenbringen und diese Welt zu einem besseren Ort machen.

Dieser Artikel ist eine vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützte Arbeit

Autor: Herr Gou Sheng

Rezensent: Dai Yuting (Professor der Flugabteilung, Peking Universität für Luftfahrt und Astronautik)

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.