日前,俄羅斯伊爾庫特公司正在進行MS-21首飛前準備工作。眾所周知，俄在MS-21項目中引入了多項新技術，展示了其在民用航空領域較強的系統集成和工程化能力，彰顯出通過發(fā)展世界先進水平大型民機產品、爭奪本國及全球民用航空市場的雄心。MS-21在材料、發(fā)動機、機電、航電和飛控等領域引入了多項新技術，其綜合性能基本達到A320neo和波音737MAX的水平。此外，MS-21也具有一些自身的特點，如其座艙寬度達3.82米，超過了A320（3.70米）和波音737（3.54米），保證了良好的空間舒適性；與CFM56-5B等在役發(fā)動機相比，俄為該機新研的PD-14發(fā)動機耗油率可減少10%～15%；采用了大量的復合材料及新工藝，降低了制造和維修成本。MS-21對俄航空工業(yè)發(fā)展意義重大，許多新技術在民機上的應用尚屬世界首次。
材料工藝進步催生“黑色”機翼
飛機機體結構大量應用復合材料是MS-21技術上最重要的亮點之一。首先，該機的復合材料重量占全機結構重量的40%左右，在全球干線飛機中處于最先進行列；更重要的是，該機在世界干線飛機產品中，首次采用了以非熱壓罐成形工藝制造的復合材料主承力結構。
MS-21應用復合材料最多的部件是機翼，其中央翼、機翼翼盒、垂尾翼盒和平尾翼盒均采用復合材料，由于其顏色為黑色，故機翼被稱為“黑色”機翼。在同類飛機中，金屬材料機翼的展弦比可達到10.5，而MS-21機翼展弦比達到了11.5，使其巡航狀態(tài)升阻比提高了5%～6%，燃油消耗可降低6%～8%。
在為MS-21研制生產復合材料部件的過程中，俄OAK旗下的航空復合材料公司優(yōu)化了制造工藝，引入了用于碳纖維鋪層的機器人設備，可在2小時內完成以往傳統工藝20人日的工作量。盡管復合材料價格昂貴、生產復雜，但由于極大地提高了勞動生產率，MS-21采用大量的復合材料部件仍經濟可行。
波音、空客民機大型復合材料主承力部件采用傳統的熱壓罐固化工藝，而MS-21采用了非熱壓罐成形工藝，且零件最大尺寸可達20米×4米。由于取消了熱壓罐，該工藝可降低零件制造人工成本，減少能源消耗、提高生產效率。該工藝以往存在的問題是質量控制較難，零件孔隙率控制難，但俄聯合歐、美企業(yè)解決了這些技術難題，MS-21成為世界首型采用非熱壓罐成形工藝制造復合材料主承力結構的干線飛機。
國產發(fā)動機采用多項新材料、新工藝
俄在民用航空發(fā)動機領域一直落后于美歐。為滿足占領市場需求，伊爾庫特公司為MS-21選擇了美國普惠公司的PW1400G-JM發(fā)動機，并將配裝它首飛。該發(fā)動機已于2016年5月在美國完成取證，計劃2017年4月開始批產。
同時，俄也為MS-21研制了PD-14發(fā)動機供用戶選配。該發(fā)動機有8級壓氣機和2級渦輪，涵道比8.5，推力14噸，正開展地面試驗。俄工貿部已為該發(fā)動機的研制撥款544.92億盧布（按2016年9月匯率約合8.5億美元），雖少于其他國家研制同等發(fā)動機的投入，但已超過對SaM-146發(fā)動機（用于SSJ-100支線飛機）的投入，主要原因是法國斯奈克瑪公司為SaM-146提供了比較成熟的核心機，而PD-14是全新研制，應用了許多新技術。例如，全俄航空材料研究院為PD-14研制了20多種新材料，包括發(fā)動機及其短艙應用的復合材料、用于制造葉片的鈦合金等；巴拉諾夫中央航空發(fā)動機研究院為發(fā)動機開發(fā)了16項新技術，包括具有先進冷卻系統的高壓渦輪單晶葉片（燃氣工作溫度可達2000K）、鈦合金制造的寬弦風扇葉片、利用金屬間化合物合金制造的低輻射燃燒室、用復合材料制造的吸聲結構、熱端部件采用陶瓷基涂層、空心低壓渦輪葉片等。
俄多電飛機從概念走向實用
依托MS-21項目，俄在多電飛機技術領域的多項研究成果也走向應用，成為提升該機市場競爭力的重要因素。該機的機電技術主要由俄“技術發(fā)展”集團開發(fā)，該集團按“多電飛機”理念為MS-21發(fā)展的發(fā)動機部件及其他設備主要包括電作動反推裝置、電動機輪等。
PD-14發(fā)動機的電作動反推裝置由技術發(fā)展集團旗下的電力驅動公司研制，裝配該裝置后的PD-14試驗發(fā)動機將在伊爾-76LL空中試驗臺上進行試驗。此前，俄是利用液壓系統驅動反推裝置，使用電作動裝置后不僅能減輕發(fā)動機重量，還可以使航空公司降低大約4%的燃油消耗，并可提高使用和維護性。此類系統在俄尚屬首次研制，其他國家也剛應用不久。
在2015年的莫斯科航展上，技術發(fā)展集團展示了可在無輔助動力的情況下使飛機在機場移動的電動機輪。根據歐洲民航法規(guī)的規(guī)定，機場的飛機禁止在滑行移動時起動發(fā)動機，因此要求用“電動機輪”代替?zhèn)鹘y的起落架機輪驅動方式，提高發(fā)電機和輔助動力裝置的功率，使之能夠在地面發(fā)動機停車情況下讓電動滑行系統和空調系統等都處于工作狀態(tài)。
俄技術發(fā)展集團還為MS-21研制用于燃油系統的電動裝置、新的發(fā)電系統、電作動的機翼增升系統以及起落架支架所需的其他電動部件。因此，MS-21項目拉動俄向“多電飛機”方向邁出了新的一步，對于提升飛機的市場競爭力、帶動俄多電飛機技術的發(fā)展起到重要作用。
新一代綜合航電和主動側桿技術
MS-21引入的其他新技術包括俄研制的新一代綜合航電系統，以及來自美國的主動側桿控制技術。
航電技術一直是俄民機的短板，此前的SSJ-100支線飛機配裝的幾乎全是國外產品。為了推動本國民機航電技術的發(fā)展，俄為MS-21研制了國產化新一代綜合航電系統，采用了國際上通用的開放式架構，性能和功能基本與國際先進水平接近，該系統已在2014－2015年進行了地面和飛行試驗。
在飛控系統方面，MS-21的最大亮點是在電傳飛控系統中采用了主動側桿控制系統，該系統在降低重量的同時，還可提高駕駛安全性。該主動側桿控制系統由美國聯合技術航空航天系統公司研制。在MS-21上，該系統使用兩個控制器，可為飛行員提供有效的跟蹤互動與必要的修正，使飛行更加安全。目前，用于MS-21的主動側桿控制系統已在法國菲雅克的模擬器上完成地面試驗檢測。預計未來該系統將與MS-21同時得到歐洲航空安全局的認證。如一切順利，MS-21將成為世界上首型采用主動側桿控制技術的大型商用飛機。