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解碼中國大客機:突破100多項技術,是純"中國造"
2017-05-22 07:05:53 來源: 人民日報
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制圖:郭 祥

  原標題:解碼中國大客機(經濟熱點)

  C919大型客機首飛成功已然過去一段時間,但人們對國産大客機的討論熱度不減。按計劃,第二架試飛飛機將在今年下半年完成首次飛行。

  對這樣一架對標歐美主流機型的中國噴氣式大客機來説,首飛成功只是通往商業運營的第一步。從首飛到試飛,再到適航取證,還有一段較長的路要走。最終能否獲得商業成功,一路還將面臨很多挑戰。

  C919是“中國制造”還是“中國組裝”?

  突破100多項關鍵技術,無疑是“中國制造”

  引入許多外國係統供應商是全球通例,以便降低項目風險、縮短項目周期

  C919機型相當于波音737和空客320,也就是單排通道的幹線飛機,經濟艙布置150座,全經濟級客艙布置168座,高密度級布置174座。C919的標準航程4075公裏,相當于北京到新加坡的直線距離,其增大航程5555公裏。

  在此前的C919總裝下線和這次首飛後,有人認為,我國在上世紀80年代初期就研制了第一架噴氣式大客機“運十”,C919只不過是在此基礎上購買了一些國外先進部件進行組裝,難説有多大的進步和技術成就。更有人諷刺,C919不過是造了一個殼。

  C919是“中國制造”還是“中國組裝”?和“運十”相比,C919的直接競爭對手是空客的A320neo和波音的B737MAX兩種新機型,一先一後的時代差異是巨大的。

  上海飛機設計研究院C919型號副主任設計師張淼説,C919是我國擁有完全自主知識産權的幹線飛機,從機頭、機身、機翼到翼吊發動機等設計均由中國自己的團隊完成。在某些關鍵部件上,我們和世界先進水平相比仍然差距不小,但判斷一架飛機是否本國制造通常看三個標準,即整機産權歸屬、研制整機的核心團隊、整機研制的關鍵環節。整體機型設計本身是大型客機的關鍵技術,而C919實現了100多項關鍵技術的攻關突破,無疑屬于“中國制造”。

  所謂的“造外殼”也是高精尖的技術活。中國航空學會科普工作委員會委員、《航空知識》主編王亞男評論説,所謂的造“外殼”,即飛機的主體結構,更是飛機重要的組成部分,它要承載飛機所有升力係統,是乘客和貨運載荷的承力結構,涉及先進力學結構設計、空氣動力學優化、大型結構件制造、先進金屬加工工藝等技術,是飛機關鍵技術之一,絕不像一般人理解的“造外殼”那樣簡單輕松。C919的主翼、尾翼等升力部件,以及部分其他功能係統,也都是中國自主研制制造,這是相當了不起的成就。

  據介紹,當前民用幹線飛機的制造基本已被波音和空客壟斷,但幾乎沒有一架飛機完全在一家工廠裏生産。如空客的客機是由德、法等國的航空工業公司聯合研制的,空客飛機有30%的制造是在美國進行的,而波音飛機35%的制造是在日本完成的。

  專家認為,我國發展大型客機擁有20世紀七八十年代研制“運十”以及作為波音、空客轉包生産商積累的寶貴經驗,但由于起步較晚,基礎相對薄弱,在一些子係統和重要部件的設計研制上,與發達國家相比依然差距明顯。在動力、電子設備和材料等領域,我國大部分企業還未得到美國聯邦航空管理局或歐洲航空安全局這些國際主流標準控制方的適航認證。因此在發展初期,通過全球優選供應商的方式可以使我國的大型客機在較短時間內趕上國際先進水平。

  “主制造商—供應商”模式是目前全球大型客機制造企業普遍採取的一種運作模式,作為實施國家大型飛機重大專項裏大型客機項目的主體,中國商飛也選擇這一模式,走“中國設計、係統集成、全球招標,逐步提升國産化”發展道路,選擇“自主研制、國際合作、國際標準”技術路線,最大限度聚集國內外資源打造中國民用飛機品牌。

  航空專家認為,C919引入許多外國係統供應商,這是大型客機研發的全球通例,也是降低項目風險、縮短項目周期的可行方式。

  比如,當前我國還不具備生産適合民用大型客機發動機的能力,國際民用飛機制造商的發動機也是採購自供應商。目前國際上民用航空發動機制造商主要有英國的羅·羅、美國的通用和普拉特·惠特尼、法國的斯奈克瑪,以及多國合作的IAE和CFMI。專家認為,能用中國的發動機當然最好,但先有大飛機,才能帶動民航發動機産業的發展。沒有大飛機就沒有需求,就不會有平臺,這是産業龍頭和産業鏈的關係。

  目前,“以中國商飛為核心,聯合中航工業,輻射全國,面向全球”的較為完整的具有自主創新能力和自主知識産權的産業鏈正在形成。國內36所高等院校、242家大中型企業、數十萬産業工人參與C919大型客機研制,並推動16家國際航空企業與國內企業組建了16家合資企業,帶動動力、航電、飛控、電源、燃油、起落架等機載係統産業發展。

  作為首款的C919安全嗎?

  首飛證明飛機“可飛”,適航證明飛機“能飛”,市場檢驗則決定飛機是否“好飛”

  和國際上同級別的主流機型相比,C919在許多指標上都相當接近,並有自己的優勢

  C919大型客機是我國首款完全按照國際適航標準和主流市場需求研制的幹線飛機,那麼“第一個型號”C919安全嗎?

  C919總設計師吳光輝表示,C919大型客機按照更加先進的技術標準設計,採用世界一流供應商提供的最先進的動力、航電、飛控等係統,完全按照國際適航標準設計生産,安全性有充分保障。

  商用飛機體積龐大,技術復雜,是面向市場的航空産品,其研制難度極大。為了按時、按質、按預算將飛機交付給第一家用戶,往往需要成千上萬的人協同工作。波音777項目投入了大約6500名員工,而空客公司為了制造出超大型的A380飛機,動用了約6000名員工,如果算上供應商員工,意味著還有34000名員工直接參加了該項目。此外,飛機的零件數量也非常龐大。一位參加過波音777項目的工程師曾形象地描述:波音777是400多萬個、排成密集隊形、一起運動的零件。商用飛機係統也必須適應高低溫極限、振動、潮濕、液體污染等非常嚴酷的條件,才能成為合格的適合商用飛機使用的係統。

  和國際上同級別的主流機型相比,C919在許多指標上都相當接近,並有自己的優勢。吳光輝介紹説,C919採用了先進氣動布局、結構材料和機載係統,設計性能比同類現役機型減阻5%,外場噪聲比國際民用航空組織第四階段要求低10分貝以上,二氧化碳排放低12%至15%,氮氧化物排放比相關規定的排放水平低50%以上,直接運營成本降低10%。

  “搞好第一個型號太重要,第一個型號的研制成功具有基石性和戰略性作用。”航空專家説,波音737係列和空客A320係列從立項到首飛平均歷時三至四年。他們能在如此短的時間內實現一種新型號的首飛完全得益于前續飛機係列的成功研制,為新機型的推出打下了良好基礎。就波音來説,進行戰略轉移的第一個型號是707,它的成功激發了波音公司研制好大客機的動力,才有後續7字號大客機係列的發展。可以説,C919也正在扮演這樣的角色,它的研制成功和發展順利,對中國的大飛機事業至關重要。波音、空客等成熟飛機制造商在擁有完善的設計研發和試驗試飛設施的基礎上啟動新型號研制,中國商飛與他們有本質區別,因此目前C919項目並不能按照國際常規方式進行成本測算。

  現代民用飛機發展歷史表明,一款飛機的研制歷程往往就是一條陡峭曲折的曲線,它每向上、向前一步都要面對一個新的看似不可逾越的障礙。空客公司第一個民機型號A300從醞釀到真正實現商業的成功(銷售出300架)經過了15年的坎坷起伏,其過程可用“一步三搖”來形容。一個型號和一個企業的最終成功,往往是在係列化持續發展的過程中實現的。波音公司成為現代民機制造的“主角”是從波音707開始的,此時公司成立已經近40年,其最成功的型號737、747則分別是在公司成立50多年後取得的。

  不過,最終飛機是否安全不是制造商中國商飛公司自己説了算,而是要通過中國民航局的適航認證。中國民用航空局已于2010年受理了C919型號合格證申請,全面開展適航審查工作。只有經過適航審定和驗證並取得適航合格證的産品,才能進入市場。

  C919首飛成功後,還有不少人期待,今後的國際航空市場可以形成空客、波音、中國商飛“ABC三足鼎立”之勢。實際上,C919首飛之時已經有國內外23家客戶570架訂單,包括來自美國GECAS和東方航空公司以及德國普仁航空的訂單,是個不錯的開始。這一訂單數字遠遠超過1984年空客320項目96架的啟動訂單,而波音707的初始訂單也只有20架。

  然而,C919要順利走出國門,還要跨越國際適航審定標準和商業市場運營檢驗兩大關。眾所周知,憑借先發優勢和幾十年市場運營經驗,歐美適航審定體係早已被全球市場廣泛接受,成為國際通行標準。2016年,歐洲航空安全局受理了C919型號合格證申請。

  “如果説首飛證明飛機‘可飛’,適航證明飛機‘能飛’,那麼市場檢驗則決定這架飛機是否‘好飛’。這一個‘好’字最為金貴。”王亞男説,這對飛機制造商提出了最為嚴苛的要求,因為“好飛”的參照係是那些早已在市場上歷練數十年、技術雄厚且經驗豐富的航空産業巨頭的招牌産品,而這些招牌産品的最新改進型還在不斷涌現。這樣的市場現狀要求中國民機産業不僅要具備研制優秀産品的能力,還要具備高效的全球服務支援體係。

  進口和研制到底哪個性價比更高?

  民用飛機銷售額每增長1%,可拉動國民經濟增長0.714%

  大型飛機技術的突破,能倒逼我國工業標準升級,帶動工業制造能力和水平全面提升

  研制大飛機耗資巨大、耗時彌久,進入全球市場可能還將面臨很多難題,那麼我們能否只買不造?

  一組數據很説明問題。僅在2005年一年內,中國就向波音、空客兩個國際民航制造業巨頭訂購了442架飛機,總價值高達2000億元左右。與此形成鮮明對比的是,2005年國內各大航空公司總利潤僅16.5億元,竟然都不夠買一架空客A380飛機。而根據預測,未來20年,僅中國市場就將接收5500多架新機,總價值高達6700多億美元。

  大飛機的研發不僅事關民機産業自身的發展,更是民族工業再次飛躍的跳板。大型客機被稱為“現代工業之花”。伴隨著ARJ21新支線飛機交付運營、C919大型客機首飛試飛,我國掌握了五大類、20個專業、6000多項民用飛機技術,加快了新材料、現代制造、先進動力等領域關鍵技術的群體突破,推進了流體力學、固體力學、計算數學等諸多基礎學科的發展。

  例如,以第三代鋁鋰合金、復合材料為代表的先進材料首次在國産民機大規模應用,總佔比達到飛機結構重量的26.2%;推動了起落架300M鋼等特種材料制造和工藝體係的建立,促進了鈦合金3D打印、蒙皮鏡像銑等“綠色”先進加工方法的應用。

  航空專家介紹説,大型飛機是現代高新技術的高度集成。一架大型商用飛機集成300萬到500萬個零部件,這些零部件需要數千個供應商生産。日本曾做過一次技術擴散案例分析,發現有60%的技術源于航空工業。大型飛機技術的突破,能夠倒逼我國工業標準的升級,從而帶動我國工業制造能力和水平的全面提升。

  “放棄了大型民用客機的研發,就意味著放棄了其所涉及的眾多創新性技術的直接推動機會。盡管也可以通過特定技術專項研究的形式加以發展,但沒有大飛機這樣頂層項目的‘虹吸作用’,千頭萬緒的單一技術很可能最終因‘目標方向不明確’而‘迷失’。”王亞男説,未來,先進的航空器需要更加先進的信息技術、納米技術、微機械技術和人工智能技術等的新突破,也會帶動這些技術領域的快速發展。

  民機項目對經濟發展同樣具有巨大的帶動輻射作用。據波音公司測算,民用飛機銷售額每增長1%,對國民經濟增長拉動0.714%。在美國,出口一架波音747客機,可以彌補進口12000輛小汽車造成的貿易逆差。因此,民機項目具有其他工業産品所不可比擬的高價格,可實現巨大的工業産值。聯合國相關數據也顯示,向航空工業每投入1億美元,10年後航空及相關産業能産出80億美元。

  大飛機項目一旦形成産業,1名飛機制造廠工人的背後,需要80名下遊零部件領域的工人。因此,發展民機項目將為上下遊企業提供更多的就業機會。例如,波音在2012年增加航空産業相關就業崗位超過130萬個。

  專家認為,對C919來説,目前可以説已打破了大飛機研制的全球壟斷局面,但要真正形成“ABC”的競爭格局,還為時尚早甚至未知。不過,大飛機項目對進一步提升中國制造的整體水平和能級的效應,確實已初見端倪。(記者 余建斌 喻思孌

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【糾錯】 責任編輯: 陳俊松
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