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1 大型客机驾驶舱设计技术 - 摘要

大型飞机是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006年-2020年)》中确定的16个重大科技专项之一，是国家科技、工业水平和综合国力的集中体现。C919大型客机作为中国“大力实施创新驱动发展战略，建设创新型国家”所取得的重大科技成果之一，被写进了习近平总书记所做的十九大报告。飞机驾驶舱是飞机的“大脑”、“神经中枢”，是飞行员操纵飞机的唯一工作场所，对保障飞机的安全运营、乘客的生命安全和乘坐舒适性起着决定性作用。驾驶舱设计技术是大型客机设计的主要核心关键技术，需要统筹飞行员认知行为特征与繁多的飞机系统、复杂的运行环境之间的关系，技术难度高、工程复杂。驾驶舱设计水平是飞机设计水平的集中体现和飞机先进性的重要标志。该项目建立了以驾驶舱总体设计、仿真分析、评估试验及适航验证为核心的具有完全自主知识产权的设计技术体系，完成了C919大型客机驾驶舱设计。总体设计：运用系统工程理论，构建了“以人为中心”的驾驶舱设计理念、方法、工具与流程，完成了具有中国特色并达到了国际领先水平的C919大型客机驾驶舱设计；仿真分析：通过系统研究驾驶舱“人-机-环境”要素之间的相互作用机理，提出了飞行员在环系统为不确定性的表达模型，建立了基于“人在环复杂系统”理论的驾驶舱人机工效仿真分析理论体系；评估试验：建立了科学量化的驾驶舱评估指标体系和评估模型，构建了多维综合评价指标体系和客观生理心理参数与飞行绩效的映射模型，开发了驾驶舱模糊综合评估理论模型。在各类评估平台上完成了超过1000人次的飞行员评估试验。建立了系统的驾驶舱评估试验规范、方法、流程和设施；适航验证：提出了机组工作负荷测量模型和驾驶舱人为差错分析模型，围绕驾驶舱适航验证中的主要难点机组工作负荷、人为差错、侧杆电传操纵和机组告警等开展了深入的研究，成功应用于C919大型客机最小飞行机组和驾驶舱人为因素适航验证。经综合评估和飞行测试验证，飞行员认为C919大型客机驾驶舱是世界上最好的单通道干线客机驾驶舱。该项目授权发明专利35项，出版专著11部，发表核心论文287篇，项目第一完成人获全国创新争先奖和冯如航空科技精英奖。 C919大型客机已获27家用户785架订单，具有重大的经济效益。C919大型客机驾驶舱的成功迫使波音、空客等公司匆忙对其相应机型驾驶舱升级。该项目创建了大型客机驾驶舱系统的设计体系和试验验证设施，建立了设计研究专业和部门、产学研用相结合的国家创新团队，形成了具有国际领先水平的大型客机驾驶舱设计创新能力，具有重大社会效益。
1900010202 上海 V223.1 应用技术工程和技术研究与试验发展

2 C919飞机主翼盒与活动翼面变形协同控制技术 - 摘要

该项目依托于C919项目，所属科学技术领域为航空航天技术。民用飞机外翼翼面为全机的升力面，承受较大的气动载荷。为提高飞机的低速性能和操纵性能，在飞机的前后缘设置有襟翼、缝翼、扰流板及副翼等。由于活动翼面特有的功能要求，导致它们在飞机的不同工况下与主翼盒的变形不一致。传统的飞机结构设计，由于认知的原因，对活动翼面和主翼面的变形协同关注较少，也导致在飞机飞行过程中，出现一系列的结构损伤问题。为更好的解决这个问题，需要根据不同翼面的功能要求特点采取相应的措施。该项目在国内首次提出了主翼盒和活动翼面的变形协同控制技术，提升了国内民用飞机机翼结构设计能力，为后续开展类似设计奠定了基础。该项目成果的创新点主要有： 1)针对襟翼和缝翼与主机翼的垂向变形协同问题，建立了一种襟翼和缝翼的限位设计方法，突破了襟翼和缝翼与主翼盒变形协同控制技术，解决了襟翼和缝翼收起构型状态下与主机翼的变形匹配问题，实现了襟翼和缝翼与主机翼的一体化结构设计。 2)针对襟翼收放运动中与主机翼的变形协同问题，建立了一种襟翼收放限位结构的轮廓设计方法，实现了襟翼运动限位与主机翼的一体化结构设计，避免了襟翼收放卡阻问题。 3)针对缝翼、副翼和扰流板与主机翼的展向变形协同问题，根据不同的连接形式和结构特点，提出了展向载荷传递的柔性连接设计方法，突破了缝翼、副翼和扰流板与主机翼展向变形协同控制技术，解决了缝翼、副翼和扰流板与主机翼的展向变形匹配问题。该项目研究成果原创性突出，关键技术具有自主知识产权，已应用于C919型号上，经分析、试验和试飞证实具有良好的效果。该项目的研究成果达到国内领先，国际先进水平，具有较高的创新性和重要的推广应用价值，可广泛用于其它大型飞机的设计，可以获得更大的经济效益和社会效益。
1800180648 上海 V224 应用技术国际先进工程和技术研究与试验发展

3 民用飞机机翼根部柔性补偿连接设计 - 摘要

该项目研究了C919大型客机机翼根部的结构设计方案和装配方案，首次提出民用飞机机翼根部柔性装配的设计方法。机翼根部对接每种结构都涉及到的结构强度和刚度分析，工艺成形方法，装配件之间的配合间隙与容差，密封以及防腐蚀要求都是影响机翼装配速度的主要因素，每一个关键因素都必须纳入到机翼根部对接方案的研究及设计工作中去。该项目通过C919飞机的实际装配经验及工程运用，研发了一套柔性装配方法。主要成果如下： 1、对于主传力高载荷区域，通过双剪、斜削和对中调心等细节设计，实现传力路线、结构细节和钉载分配的优化减重和结构可靠性； 2、通过结构装配路径仿真分析，确定机翼根部对接结构方案，避免搭接套合结构对调姿运动特性的影响和间隙补偿困难，并通过整体和局部刚度优化，提供装配柔度补偿，减缓装配应力，装配界面实现基于调姿结果的逆向准备； 3、对于大厚度钛铝复合叠层结构，首次采用拉入式紧固件解决紧固件高干涉安装问题并确保连接强度和疲劳性能，通过仿真优化结构拓扑并协调紧固件安装位置、确保工具安装通路； 4、通过蒙特卡洛方法实现机翼根部复杂对接界面尺寸链容差分析与优化，实现局部剖面容差链与机翼水平测量的调姿三维空间容差特性优化，给出匹配性补偿方案并实现验证。该项目的研究达到了国际先进、国内领先的科学技术水平。获得1项发明专利，3个软件著作权，著书2部，发表了9篇论文，编制了7篇设计规范。该项目提供的装配方法成熟、有效，通过多架次的实际工程数据积累，已经成功运用于C919大型客机的设计、生产和装配过程中。
1800180647 上海 V224 应用技术国际先进工程和技术研究与试验发展

4 支持动态交互评估的民机驾驶舱人机接口快速建模技术 - 摘要

民机驾驶舱人机接口为飞行员提供飞机姿态、通讯、导航、监视等关键参数的显示，同时为飞行员提供机载设备的控制输入，良好的人机接口设计能够使飞行员安全、高效、舒适地完成飞行任务，是飞行安全的重要保障。该项目围绕着民机驾驶舱设计阶段对于人机接口仿真模型提出的“快速、灵活、易更改”的能力要求，研究出一种支持多层级评估、实现全飞行过程动态仿真且布局可配置的人机接口快速建模技术，在研发前期就实现对人机接口的仿真建模和测试评估，及时发现并消除人机接口设计中的不良因素，优化设计方案；同时通过直观的画面展示，避免研发后期软硬件开发阶段的需求理解偏差。该技术成果能够显著降低人机接口设计更改风险，缩短研发周期，为C919等正在研制的民用飞机的人机接口设计工作提供有力的技术支持；并可为即将进入初步设计阶段的宽体客机提供方案演示，针对新技术，如触屏控制的应用提供论证支持。该技术成果主要创新点有： 1)提出了一种简单、快速、灵活的仿真模型搭建方法，建立了可扩展可复用的航空专用人机接口控件库及样式库，生成的仿真程序稳定、可靠、实时性强，提高了需求确认、设计开发和结果验证的效率； 2)采用了支持多层级快速评估的人机接口建模技术，建立了快速开展部件级评估、界面级评估和驾驶舱级评估的方法，实现边开发边评估的模式，解决了动态仿真模型搭建复杂且全物理模拟驾驶舱无法轻松配置的问题，有力支持了系统级需求确认和平台级的人机工效评估工作，降低了设计更改风险； 3)采用了支持全飞行过程的动态仿真技术，建立了全飞行过程中典型场景的仿真数据激励环境，解决了仿真数据激励无法覆盖人为因素适航条款中所要求的试验飞行场景的问题，提升了场景仿真演示的效率，有效推动了人为因素的适航符合性验证工作； 4)采用了布局动态可配置的界面仿真模型设计技术，实现了在程序运行时基于鼠标拖拽行为的界面动态布局和基于配置文档的显示特征设置，解决了评估过程中无法脱离开发工具对界面进行更改的问题，提升了模型的通用性和易修改性。该项目整体技术水平达到国内领先，并形成1项专利，1篇论文。该项目成果已直接应用于C919显示系统研制中，通过建模和仿真尽早明确C919驾驶舱人机接口全构型需求，降低产品设计更改风险，缩短研发周期；该项目成果也已在下一代宽体客机的论证阶段得到应用，提供了理念演示和设计评估的支持；同时该项目成果将推广应用至MA700和直升机等多个项目中，社会经济效益显著。上述技术成果于2017年通过了中航工业集团组织的成果鉴定，鉴定委员会认为该项目“创新性地提出了人机接口快速建模方法”，“首次将新航行系统纳入全飞行过程的动态仿真”，“建立的通用控件库及样式库可扩展性强”，“提高了需求确认、设计开发和结果验证的效率”，“为中国民机驾驶舱显示系统设计提供了直接技术支撑”。
1800180451 上海 V223.1 应用技术国内领先工程和技术研究与试验发展

5 大型民机未来智能驾驶舱的集成与应用 - 摘要

该成果属于先进制造与工业技术领域。驾驶舱历来是民用飞机研制的亮点。大型民机未来智能驾驶舱是中国商飞公司瞄准下一代大型民机驾驶舱核心技术趋势，自主研发的创新性民机驾驶舱。部分核心功能将在自主研发的宽体客机及其他民机改进型上应用，从而打破国外在民机驾驶舱设计技术上的垄断，提升中国民机自主设计和自主研制能力。该项目围绕民机驾驶舱显示和控制技术发展趋势和定位，通过开展系统工程、分布式综合模块化技术、总线网络技术、显示技术、虚拟现实、智能飞行管理、触摸控制、语音控制和高速宽带数据链等技术在民机驾驶舱中的应用研究和综合集成，实现驾驶舱设计和集成创新，打造具有高度智能化的驾驶环境，提高驾驶舱人机工效，提升飞行员视觉感官，改善操作体验，降低负荷，进一步提高飞行安全和飞机任务执行能力，适应下一代空中交通管理运行体系。未来智能驾驶舱提出了简洁、智能、互联、安全四大理念。首次将智能决策、主动优化、机载互联、语音控制等技术引入民机驾驶舱和飞行自动化控制中，提出了全玻璃化驾驶舱概念，设计了全新的显示布局，第一次采用图形化的触摸控制模式执行飞行任务，通过视频通信增强空地间的交互理解，集成平视视景等系统提升飞行员在多种恶劣环境下飞行任务执行能力。大型民机未来智能驾驶舱的创新点包括： 1.基于模型的和TTE的分布式综合模块化航电系统架构和显示控制系统布局； 2.基于HUD的合成视景指引系统、组合显示系统和ARINC818标准的新型显示画面； 3.基于智能飞行管理、触摸控制和语音控制的新型显示控制方式。大型民机未来智能驾驶舱是中国商飞公司自主设计的下一代民机驾驶舱的概念原型系统，凝聚了驾驶舱发展的多项核心技术，是民机创新性设计的标杆性工程，在国家“十二五”科技创新成就展和“砥砺奋进的五年”大型成就展上得到了党和国家领导人的充分肯定，引起了巨大的社会反响。其为中国后续民机设计提供依据和基础，支持中国大飞机重大工程专项的推进。同时也将牵引国际民机驾驶舱设计的方向。大型民机未来智能驾驶舱项目形成的专利和正在申请中的十余项专利、软件著作权，预计后续也将带来良好的经济价值。
1800130187 北京 V223.1 应用技术工程和技术研究与试验发展

6 六角形钢丝圈的子午线航空轮胎及六角形钢丝圈的制造方法 - 摘要

课题来源与背景：由于圆形钢丝圈具有较好的力学效果，已经商品化的子午线航空轮胎一般都采用圆形钢丝圈来箍紧胎圈和胎体帘布。但是，圆形钢丝圈的制造技术要求较高，国、内外尚无该产品的制造设备或技术可以购买。为了满足制造子午线航空轮胎的需要，必须考虑在现有制造工艺技术基础上，采用其它结构的钢丝圈来制造子午线航空轮胎。现有制造工艺技术中，能够满足要求的钢丝圈结构有矩形结构、六角形结构、其它多边形结构等。试验与分析结果表明，与矩形结构相比，六角形结构的钢丝圈具有较好的效果，比强度更高，重量更轻，耐久性更好。技术原理及性能指标：该发明的技术方案是：由胎面胶、带束层、胎体帘布层、一对六角形钢丝圈、胎侧胶等部件构成子午线航空轮胎，其中，六角形钢丝圈采用具备单根挂胶、连续缠绕、伺服电动驱动丝杠排丝等功能的钢丝圈生产线制造，制备的六角形钢丝圈由单根挂胶钢丝连续缠绕构成，钢丝圈的断面形状为左右对称的六角形，从钢丝圈的底部开始至最宽处，每层钢丝根数逐层增加1根，从钢丝圈的最宽处开始至顶部，每层钢丝根数逐层减少1根，上层钢丝排列在下层钢丝的间隙处，并相互紧密排列。技术的创造性与先进性：在没有开发出圆形钢丝圈制造技术的情况下，采用六角形钢丝圈制造的子午线航空轮胎完全可以满足使用要求，比采用矩形钢丝圈制造的子午线航空轮胎重量更轻，胎圈耐久性更好。技术的成熟程度，适用范围和安全性：该发明的产品技术成熟，各项性能达到国军标、TSO及主机厂技术协议要求；可应用于多规格子午线航空轮胎的制造，配套于多个机型；安全可靠。应用情况：航空轮胎子午化是航空轮胎发展的必然趋势，该发明打破了国际子午线航空轮胎制造方法垄断的现状，为中国航空轮胎制造创造了一座新里程碑。存在问题：暂无。历年获奖情况：暂无。
1700450860 广西 V226.8 应用技术轮胎制造

7 大型运输机49*19.0-20高性能无内胎航空轮胎研发 - 摘要

课题来源与背景：“大型运输机49×19.0-20高性能无内胎航空轮胎研发”项目为2009年广西壮族自治区科学技术厅下达的科学研究与技术开发项目（合同编号：桂科攻0992002-9）。技术原理及性能指标：该项目轮胎用于大型运输机主起落架上，承受飞机滑行和起飞、着陆的载荷和其他作用力，缓冲飞机起飞、着陆时产生的冲击和振动，确保飞机安全使用的要求。最大起飞载荷：150kN；最大着陆载荷：135kN；工作气压：784kPa；最大起飞离地速度286km/h；最大着陆接地速度272km/h；最大起飞滑跑距离1910m：最大着陆滑跑距离：1740m；轮胎重量：不大于90kg；轮胎寿命要求：不低于300起落（含三次翻新）；轮胎充气外直径：1219mm～1245mm；充气断面宽：461mm～1245mm。技术的创造性与先进性：该规格轮胎采用新型尼龙/芳纶复合帘线作为骨架材料，满足轮胎高载、低压的要求；该规格轮胎为中国首条大型子午线航空轮胎，填补了国内空白。技术的成熟程度，适用范围和安全性：产品技术成熟，各项性能达到国军标、TSO及主机厂技术协议要求；可配套于大型运输机轮胎；产品经厂内试验和多次试飞研证，安全可靠，通过了机关和主机厂联合评审。应用情况：大型运输机是中国国民经济和国防现代化建设急需的机种，该项目轮胎装已配于该机型的主起落架上，每架份12条。存在问题：暂无。历年获奖情况：暂无。
1700450859 广西 V226.8 应用技术轮胎制造

8 AC313民用直升机适坠性座椅设计、试验及取证技术 - 摘要

该项目属于机械制造领域。该项目围绕AC313民用直升机座椅适坠性设计、试验和取证技术，开展了吸能装置的通用性设计、椅盆的通用性设计、座椅结构设计、座椅强度计算及仿真分析、驾驶员座椅动态冲击试验技术研究(模拟地板翘曲变形对座椅结构、连接件及乘员安全的影响)、驾驶员头部碰撞分析技术研究等相关设计和试验工作，绘制了动态冲击试验过程中驾驶员头部运动轨迹的曲线，建立一套完备的民用直升机座椅的设计、试验及取证方法，解决了驾驶员在直升机坠毁过程中头部碰撞的技术难题，为民用直升机适坠座椅的研制奠定了坚实的理论基础。已交付AC313系列直升机4架份，共计8台驾驶员座椅、16台单座乘员座椅、16台双座乘员座椅、4台操作员座椅；已交付海军公务机2架份，共4台驾驶员座椅、12台单座乘员座椅、12台双座乘员座椅；交付直8某型机16架份，共计32台驾驶员座椅；产品已形成产值2052万元；利润总额约为410.4万元。适坠座椅的设计、试验及取证技术均是国内首次开展基于民用直升机座椅应用的技术研究，完全满足CCAR-29-R1适航法规和CTSO-127a等标准的要求，最终形成了一系列具有CTSOA证书的座椅产品。适坠座椅的成功研制，缩小了中国直升机座椅设计水平与世界先进水平的差距，增强了中国民用直升机产业竞争力，并取得了一定的社会、经济效益。
1700370149 江西 V223.1、V275.1 应用技术航空航天器制造

9 ARJ21-700飞机前缘缝翼齿轮齿条作动机构关键技术 - 摘要

该项目来源于ARJ21-700型飞机高升力系统的设计与验证工作，属于民用航空技术领域，涉及到了机械传动机构和机器装配工艺学科。ARJ21-700型飞机的缝翼齿轮-齿条传动机构是中国完全依靠自身技术力量，首次自行研制开发的新型缝翼作动机构，具有体积小、重量轻、传力路径短等显著的优点。缝翼齿轮-齿条机构的设计与安装技术有效地解决了超临界机翼构型前缘结构空间狭小导致作动机构布置困难、多块操纵面在锥型包络面内绕同一转轴做同步运动等问题。整个项目的创新点主要有以下两点：针对缝翼作动机构低速运转且承载情况复杂的特点，缝翼齿轮-齿条装置综合采用了大压力角、非标准模数齿轮传动，实现少齿数、无根切、大传动比、高强度收放控制机构的优化设计，解决了安装空间狭小和作动机构体积大之间的矛盾；针对缝翼翼面气动外型的形位要求，提出了基于机翼前缘逆向装配与钻孔模板定位相结合的方法，保证了缝翼翼面在机构收放过程中的位置精度。该项目关键技术具有完全的自主知识产权，已取得2项国家发明专利授权，并成功地应用在ARJ21-700型飞机的型号研制与适航审定工作中。该项目开创了国内飞机缝翼作动机构的现代化设计的先例。上述方法可以应用于其他大中型民用客机或军用运输机的设计工作中，也可以推广到其他航空航天器、船舶和车辆的齿轮-齿条设计中。
1700340561 上海 V228 应用技术工程和技术研究与试验发展

10 ARJ21飞机操纵面间隙防颤振设计技术 - 摘要

ARJ21飞机是中国第一架现代喷气支线客机，任务来源是部委计划。该项目是ARJ21-700飞机设计的一部分。该项目属于航空器结构与设计学科；飞机强度、流固耦合专业，气动弹性设计方向。该项目针对现行通用工业标准，对民用飞机操纵面间隙控制要求针对性不够强、偏于保守的现状，为优化设计，在国内首次根据适航审定部门批准的审定基础和符合性验证方法，发展了操纵面颤振的数值分析工程方法和适航符合性验证技术，在ARJ21飞机研制和型号合格审定中成功得到应用。该项目创新点如下：建立了基于谐波分析、等效线化、能够有效计及操纵面间隙影响的非线性颤振数值分析工程方法，并得到适航审定部门认可。基于以上方法，提出了满足适航要求的民机防颤振操纵面间隙控制指标，制定并实施了操纵面间隙防颤振设计和适航验证流程，成功用于ARJ21-700飞机型号研制和适航符合性验证，并得到CAAC和FAA的认可。研制了一套简易可行的操纵面间隙检测专用设备，制定并实施了ARJ21飞机运营过程中的操纵面间隙检测方案和流程。该项目的性能指标是，ARJ21飞机副翼、升降舵和方向舵的间隙设计要求为0.13度，操纵面间隙测量试验表明满足间隙设计要求。该项目与国内外同类技术比较，为国内领先，国际先进。在国内，ARJ21飞机首次完成了民用飞机的操纵面间隙设计和适航符合性验证，国内领先；在国外，ARJ21-700飞机与加拿大庞巴迪CRJ900、CRJ1000，巴西航空ERJ、波音B737、空客A320等飞机采用相同适航标准、同等的操纵面间隙测量设计要求和适航验证方法，并且ARJ21-700飞机的操纵面间隙设计好于同类飞机的操纵面间隙设计，达到国际先进水平。上海科学技术情报研究所对“操纵面间隙防颤振设计技术”的查新结论为：相同研究内容未见国内文献述及，在国内具有新颖性。该项目成果形成过程中，发明专利3项，一种飞机模型颤振抑制装置(授权号CN102235937B)，跨音速颤振模型复合材料单梁结构设计及其刚度计算方法(授权号CN102354324B)和一种跨音速颤振模型空心梁的模型及设计方法(授权号CN103093082B)。发表论文13篇，SCI、EI索引5篇。该项目形成的操纵面间隙颤振分析方法、间隙检测方案和检测设备及适航验证思路等技术已全程应用于ARJ21飞机型号研制和适航验证。为ARJ21飞机取得TC证和运营维护提供支持。该项目全程接受CAAC审查并通过适航审查。其形成的技术手段和体系可用于C919飞机等后续民机型号的操纵面间隙防颤振设计及适航验证工作。该项目在适航取证项目过程中，共计节省经费约1750万元；节省了研发时间、降低了研制成本和降低了飞行风险，提升了中国民用飞机的操纵面间隙防颤振设计和试验水平，对保证飞机研制成功和持续适航安全运营具有重要的作用。
1700340559 上海 V221 应用技术国际先进工程和技术研究与试验发展

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