本报记者 郭美辰
通讯员 奥海锋 冯智海
“首批2架ARJ21客改货飞机成功交付，该机最大设计商载10吨，主要用于国内航线及短程国际航线上的货物、邮件和快递等运输业务……”10月30日，新闻中传来了国产商用飞机系列化发展的好消息。
新闻画面当中，一个个大型集装箱正在ARJ21客改货飞机的主货舱内平稳滑动，评论区里的网友不禁感叹：“装填过程好丝滑！”
舱内货运得以纵享丝滑，有赖于一套航空工业自主研制的全新航空货运系统。
一批核心技术 填补国产航空货运系统研发领域空白
ARJ21客改货飞机货运系统为国内首次研制，由航空工业庆安承担研发和承制任务。该系统安装于飞机主货舱内，主要由传输、限动、导向等17种618个部件组成，可为操作人员在货舱内开展标准航空集装箱/板的快速装卸提供支撑、减阻、止动和导向等方面功能，同时也具有空运期间为每个装载位的标准航空集装箱/板提供全方位可靠限动的功能。
装卸载时，货物提前装载在集装器上，操作人员操作平台车的传输系统，使平台车与货舱门正确对齐，由人工推动集装器，集装器在货舱门槛处的引导装置的引导作用下，通过货舱门槛进入飞机货舱内，然后沿飞机航向方向推动集装器，集装器在货运系统的传输装置作用下，到达指定装载位，此时将该装载位处的限动设备进行上锁，以此类推对其他集装器进行装载。
所谓“丝滑”，货运速度快是一个关键。航空工业庆安副总工程师、ARJ21客改货飞机货运系统技术负责人南盟介绍：“货运系统可在短时间内将16吨集装货物以0.61米/秒的速度实现装卸，满足航空物流公司的高效运输要求。”
在18个月的项目研制过程中，货运系统研制团队突破了“系统装载与集装器随机变形耦合仿真分析与验证”等一批具备100%自主知识产权的核心技术，填补了国产航空货运系统研发领域技术的空白，同时面向适航审定与适航法规要求，建立了国内符合民机研制要求的复杂货运系统研制体系。
“至此，我国航空工业彻底摆脱了国外技术壁垒，掌握了客改货飞机货运系统的核心技术，助力国产客改货飞机迎来新纪元。”南盟说。
在ARJ21客改货飞机上成功投入使用，不是这套货运系统的终点。适配更广阔的市场，才是它的方向。
南盟介绍，对于民机货运系统，国际上逐渐形成了以“分散动力、到位驱动、定向传输、可靠限动”为典型特征的货物装载系统设计架构。此种架构方案的设计思路体现在系统组合化方面，要点在于开发系列化、通用化、模块化的功能部件，通过对不同功能部件的合理搭配/组合，实现不同系统布局需求、运载对象的传输/限动功能。通过采用分散动力构型的货物装载系统，可大幅缩短研制周期及研发费用，提高市场竞争力。
“这套货运系统的开发，重点在于遵循国际标准、适航标准以及行业的相关设计规范，而不能随心所欲去设计，需要和国际货运系统处于一个平台，例如，集装单元装载的间隙要求和限动度宽度要求等，这样才能更好的兼容其他飞机，在国际中形成竞争力。”
数万枚陶瓷滚珠 让货物装运多、稳、准
航空货运在全球贸易中承担着独特角色，虽然航空货运承载的重量在全球贸易中占比不到1%，但其承载货物的价值却占到了全球贸易额的35%。这让货机上货运系统的运输安全性尤为重要。
因此，丝滑的第二个关键在于装运稳、精度高。在ARJ21客改货飞机的货运系统中共分布着42350枚滚珠，得益于它们的支撑及传输，货舱的物资装卸及转运才能又多又稳又准。
由这42350枚滚珠组成的部件叫做滚珠传输单元，是航空工业下属企业中航电测具有完全自主知识产权的国产零部件，同时，这也是该部件首次配套国产客改货飞机。
滚珠传输单元是一种以滚珠轴承为核心的机械传动部件，通过滚动的方式降低航空货运动力传递过程中的摩擦力，实现航空货运中的旋转运动。该部件在当下各种货运飞机上有着广泛的应用。
作为机载产品，滚珠传输单元需要同时具备轻量化、重载化、耐磨损这3个看似互斥的能力。为此，国外同类产品通常选择使用焊接型空心不锈钢球这种材质，但这种方案面临加工精度难以控制从而引起装配误差，以及长期磨损形成金属粉末等造成滚珠卡滞等问题。
“只有彻底解决这些痛点，才能形成差异化的竞争优势，因此，中航电测选择在新型材料领域下功夫。”中航电测智能装备分公司总经理路新科指出。
“由于独特的层状晶体结构，氮化硅部件在受到外部作用力时在层间形成一定的滑移，也就是说这种材料本身就具备自润滑特性。”
“相比于传统的金属材料，氮化硅在温度变化时体积变化很小，从而减少了温差引起的应力和冲击磨损。除此之外，整个滚珠传输单元的结构方案中也充分考虑了分散载荷冲击的设计，在主承重大滚球与底部支撑壳体之间，均匀分布了多个弹簧组件以缓冲吸能，同时壳体底部还陈列了上百个微小的氮化硅小滚珠，既能实现限位支撑又可以将集中载荷分担到多个承载点，这样可以大大提升传输单元的承载能力。”
路新科说：“在同等体积下，氮化硅球与不锈钢空心球重量相差无几，但却解决了金属材料无法规避的劣势。”就这样，硬度极大、密度较低的氮化硅材料走进了中航电测研制团队的研制图纸，装配在了ARJ21客改货飞机上。
而这样一种集高抗磨损、耐高温、耐腐蚀、抗温度冲击以及低摩擦系数等优异特性于一身的氮化硅，正是大众所熟知的陶瓷材料。
“由于氮化硅部件是光亮的黑色，所以客户形象地称呼产品为‘黑丝带’。”路新科说，虽然是第一次在客改货飞机上应用，但是这项产品的优异性能给客户留下了深刻的印象，中国商飞ARJ21客改货型号负责人在改装交付完成后评价：“部件虽小，但却很关键！”
中国是亚洲地区最大的航空货运市场，快速发展的电商和快递行业对货物运输速度提出了更高的要求。据了解，首批ARJ21客改货飞机预计将投入郑州、上海、广州、深圳、日韩、东南亚等航线。
“日必达、次日达快递能迅捷到达客户手中，离不开航空物流货运飞机的高效赋能，货机及其货运系统是航空物流链之中的关键环节。当有一天，ARJ21客改货飞机搭载的快递运送到千家万户时，想到这是用中国人自己研制的货机和货运系统为全国人民提供便利，这些快递一定拥有了新的意义与国产化温度。”南盟不禁感慨道。
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