国产商飞C919客机，为何在尾翼上拖一个小球，有何特别之处？曾经的红色帝国给我们留下多少黑科技？

 

不久前，备受航空爱好者关注的国产大飞机C919传来捷报，中国东方航空与中国商飞公司签署C919大型客机购机合同，全球首单已落地。C919开始量产，争取今年内交付首架。在过去的几年中，C919机型陆续放出很多试飞视频，有细心的朋友就会发现飞机试飞时后面有时候会拖着一个小尾巴，一根长长地线拽着一个小巧的物体，像牵风筝一样带着它飞上蓝天，不起眼但是看起来很有意思，于是有人就会奇怪，为什么这么威风凛凛的大飞机后面要拽着个“累赘”呢？

实际上，这个小物件不是C919独有，而是现代飞机试飞时广泛应用的一种测量仪器，非但不是累赘，还有着非常重要的作用，它的名字叫做：拖锥。拖锥这名字起得非常形象，就是一个表面带圆孔的椎体，由一根长管子拖在飞机后面，它的主要作用是对空速管的边界层效应进行校准，从而准确测量飞机飞行速度，或者简单总结为，空速校准。

那么具体飞机的速度如何测量？为何测量准不准确需要用拖锥校准？拖锥有足够高的校准精度吗？下面让我们来具体解释一下。

首先简单介绍下什么是空速管、皮托管、静压孔，以及飞机如何测高测速。飞机不同于地面交通工具，它有地速和空速两个速度指标，地速就是飞机相对于地面的运动速度，知道地速和距离，我们就可以知道飞机多久到达目的地，现在地速可以靠GPS和多普勒雷达测量。

而空速则是指飞机与周围空气的相对速度，飞机起飞不管地速，空速达到了就可以有足够的升力，关于这一点，有兴趣的朋友可以去了解一下为什么飞机逆风起飞更容易，为什么我们不能祝乘飞机出行的朋友“一路顺风”。空速管，或者一般也叫皮托管，还有静压孔，传感器等，就是用来测量空速的重要装置。

从空气动力学角度来讲，测量空速就是要测量飞机所处流场的动压和静压。我们举一个例子来简单形容和感受一下这些概念。比如我们坐在静止的汽车里，把手伸出车窗，（当然这是错误的行为，我们只是模拟举例），此时我们静止的手掌所感受到的空气压强就是静压。随着汽车开动，我们的手掌能感受到冲击到手上的气流，就像有风吹过来一样，这时正对前方的手掌所感受到的压力，则是全压或者叫总压。动压是无法测量的，只能通过计算得出，即：

动压=全压-静压

我们可以想象一下，汽车开得越快，我们手掌感受到的“风”就越强，对比到飞机上，就是空气密度一定的前提下，飞行速度越大，动压越大。飞机空速正是通过这样的原理来测量的。空速管，就好像我们伸出去的那只手，大多数的空速管都安装在飞机的机头前端，也有安装在机翼前方或垂直尾翼的。一头冲着机头正前方迎风面开口，另一端连接感应器接入空速表的总压口，迎着气流会得到一个总压。在垂直于迎风面的侧面管壁开一个小口，则是静压孔，管内与总压区分开，用于测量静压，有的静压孔不在空速管而在机身上。当然这里的静压动压和我们刚才举例形容所说的还是有一些区别的，我们就是大概理解一下是怎么回事。同时，因为高度不同大气压力不同，静压孔除了用于测空速，也用于测量高度。

由此可见静压值是非常重要的飞行数据，直接关系到飞机的空速和高度的准确性，而空速又是飞行员操纵飞机极其重要的依据，过往多起空难，都是因为空速管出现堵塞等异常问题，空速表示数错误，导致飞行员判断失误，飞机失速坠毁。

所以准确的空速信息对飞行安全至关重要。但是，飞机飞行时，大致意思来说，因为速度太快等原因，机身表面局部位置的空气流场会被机身压缩，和原本的流场不一样，这样通过机身上的空速管和静压孔测量出来的数据一般是不准确的，必须给静压传感器进行数据校准。拖锥这个小部件就在这时候派上了大用场。

其实，空速校准方法有很多，包括前支杆法，拖锥法，GPS法，伴飞法等等。这其中，拖锥法相对于其它几种方法来说，有几点优势：改装相对较简单，使用非常方便，不需要特殊的试飞技巧，对外界气象条件无严苛的要求，成本也比较低。

校准方法也不难理解，就是将拖锥系统放出，与飞机相隔一段合适的距离，既不能太长让它在风中凌乱，也不能太短让拖锥仍受到飞机气流的影响。然后让拖锥里的静压传感器测量到不受干扰的大气静压，这样的测量值精度很高。然后如果拖锥测量的值和飞机静压孔测量出来的有差距，就通过飞机系统直接调整差值就可以了，因此拖锥的使用只在试飞的时候，空速表系统调整完毕后，正式飞行时就不再需要了，不然我们就会看到每一架起落的飞机都拽着一个小尾巴。

当然，用尺子去量东西，尺子自己也要精准，因此拖锥数据准不准确也要进行验证。飞行安全的问题不允许任何的掉以轻心。

用来校准拖锥的方法叫做塔校，通俗地说，就是在塔台上放置高精度的压力传感器，测量其位置的静压值，同时飞机带着拖锥超低空飞行，在塔台高度位置上空飞过，通过塔台测得的压力值与拖锥测得的压力值进行对比

那么，解释完有关拖锥校准空速的硬核科普，让我们来转换一下心情，说一说C919飞机从研制到签订首单合同背后的暗潮汹涌。

我们国家军用机领域取得的辉煌成绩不用多说，但是民用航空制造领域一直被外商把持着，即使是在全球范围内，民用航空市场，绝大多数也都被美国的波音公司和欧洲的空客公司收入囊中。从我们国内情况来讲，截止到2019年末，国内的民用飞机现存数中波音公司份额占比46.96%，空客公司市场份额占48.30%，超过95%的市场被欧美这两大公司瓜分。

然而我们终究不会一直放任，航空工业是大规模高利润的产业，发展航空工业，不仅仅是为了展现国力和科技水平，最重要的是它有实打实的巨大经济效益。如今，我国的军事、基础建设各方面发展已经卓有成效，国家自然要把目光转向我们仍是短板的领域。

2008年，中国商用飞机有限责任公司经国务院批准在上海成立，国家控股，是我国实施国家大型飞机重大专项中大型客机项目的主体。到2017年5月5日，中国首款按照最新国际适航标准，具有自主知识产权的干线民用飞机C919成功首飞。

我们看在心里是欢欣鼓舞，欧美国家可就不是这么想了。在这之前，欧美之间已经就飞机生产补贴问题有过多年摩擦，征收对方高额关税，可是鹬蚌相争已久，如今他们岂能心甘情愿坐视中国来一个渔翁得利？所以C919诞生过程中他们必然有所阻挠。

航空发动机领域可以说是当前世界上最需要技术储备和积淀的领域之一，被称为现代工业皇冠上的明珠。不得不承认，我们这个领域的水平相比英美这些老牌航发强国还有差距，短时间内无法逾越。为此，在C919研发过程中，为了整体进度等方面的考量，我们选择了进口+自研的双路线方案。一方面，选用了通用电气公司（GE）旗下公司生产的CFM LEAP-1C发动机，这是当前最新一代发动机，同时，也开启了我们自己的大推力发动机的研发之路，其成果就是长江发动机CJ-1000A，预计2023年可以装机C919进行试飞。然而之前美国政府一直企图禁止GE公司继续向中国供应发动机，理由是“担忧中国逆向仿制”。这一点，连GE公司自己都在反驳，自信中国无法逆向复制，这么说也不是他们自大，逆向复制航空发动机，在没有工业体系、技术经验积累的情况下，确实是几乎不可能的事。另一方面，GE公司反驳也是出于自己利益的考虑，不想被美国政府掣肘，要知道，过去几年GE已经陷入颓势，一直在亏损，它无论如何也不想放弃中国这个大主顾，尤其有长江发动机的威胁存在，现在卖给中国还能挣几年钱，落下一个良好的合作关系，现在不卖以后可能就是竹篮打水一场空。这也是为什么特朗普打击中国企业，列出管控清单以后，很多和中国企业商业往来密切的公司都跳脚反对的原因。

美国“卡脖子”的行为，终究是损人不利己的荒唐之举，结局只能是不了了之。而当下，正是国产民用飞机最好的时机，航空飞机领域的霸主波音公司正深陷空难危机。

737 MAX系列曾是波音最畅销的机型，然而令人心痛的是，2018年10月印尼狮航客机坠海，2019年3月埃塞俄比亚航空公司航班失事，这两起重大空难事故在半年内接连发生，机型都是737MAX。随后波音公司默认事故原因跟该型客机的飞行控制系统有关，后来美国国会众议院发布调查报告，报告指出，波音公司在“明知737MAX系列飞机存在设计缺陷的情况下”，刻意向航空公司、飞行员以及监管机构隐瞒相关信息，还通过商业关系影响监管机构的管理和审查。这是一场为了利益罔顾人命的疯狂恶行，让人对波音公司丧失了信心和信任。随即，波音737MAX被停飞，订单大幅取消，飞机大量滞留无法交付，一直到2020年12月才恢复北美地区的飞行。

长久以来，人们习惯了飞机机型以A、B开头，A是欧洲空客系列，A=Airbus，B是波音系列，B=Boeing。而我们的C919客机，全称COMAC C919，C既是中国英文名称“China”的首字母，也是中国商飞公司英文缩写COMAC的首字母。诚然，在经验、技术等各方面，我们跟欧美还是有差距，C919只是迈出了第一步而已，但从无到有，从立项到投产，15年磨一剑，相信我们国家自己的民用航空科技会不断繁荣发展，民航制造产业会大步迈进。让我们一起期待，世界航空市场，迎来A、B、C三分天下的时代。