如何評(píng)價(jià)國(guó)產(chǎn)大飛機(jī) C919?

上個(gè)月的某一天,我抱著個(gè)C919的玩偶在電梯里遇見(jiàn)同事,他問(wèn)我,“這是什么”。

“這個(gè)是C919!快首飛啦!”

突然背后傳來(lái)一聲嗤笑,一位不認(rèn)識(shí)的老師問(wèn)我,“國(guó)產(chǎn)大飛機(jī),你敢坐嗎?”

“我敢坐??!這飛機(jī)挺好的,而且它真的商用之前,是要先審查拿到適航證的?!?/p>

“怎么好?你見(jiàn)過(guò)嗎?”

突然我怒從心頭起,惡向膽邊生,想在電梯里原地爆炸,想揪著他領(lǐng)子問(wèn)他“你噴天噴地噴空氣,你很能?。 ?/p>

“這輩子有幸,與有肝膽人共事、從無(wú)字句處讀書(shū)。也算是為落實(shí)國(guó)家自主研制大型飛機(jī)、發(fā)展有競(jìng)爭(zhēng)力的航空產(chǎn)業(yè),做出了自己應(yīng)該做的事兒。

從70年代自主研制飛機(jī),到2017年C919的首飛,這40多年,從被擱置到奮起,航空人從未言棄,終于迎來(lái)了國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的突破和創(chuàng)新。作為見(jiàn)證40年變遷的中國(guó)民用飛機(jī)設(shè)計(jì)元老,吳興世說(shuō):“讓大飛機(jī)翱翔藍(lán)天,讓全世界愛(ài)上用智慧制造的大飛機(jī),這是全國(guó)人民多年的渴望,更是我的中國(guó)夢(mèng)?!?/p>

首先,C919的研發(fā)和首飛,本身就意義重大且深遠(yuǎn)。

航空制造業(yè)差不多代表了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的頂尖水平。

80年代中期,正在試飛階段的運(yùn)10中途而輟,原因局外人不得而知。

但運(yùn)10的下馬,不僅僅是毀了一架飛機(jī),直接導(dǎo)致國(guó)內(nèi)航空制造業(yè)十年的斷檔和大量的人才流失(聽(tīng)到的一個(gè)故事是,當(dāng)時(shí)研究人員甚至需要去幫人割麥子養(yǎng)家糊口),更是意味著摧毀了中國(guó)大飛機(jī)的研發(fā)平臺(tái),中國(guó)民用航空技術(shù)能力長(zhǎng)期停滯。

幾年前,在C919下線的時(shí)候,北京大學(xué)路風(fēng)教授曾感慨地說(shuō):“這一天是有重要紀(jì)念意義的,它標(biāo)志著中國(guó)高端制造業(yè)的一個(gè)歷史性突破,也同時(shí)標(biāo)志著中國(guó)工業(yè)發(fā)展從沉溺于低端經(jīng)濟(jì)活動(dòng)開(kāi)始奮起向高端爬升?!?/p>

C919的此次首飛標(biāo)志著我國(guó)的大飛機(jī)制造業(yè)重新崛起,還將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

有人說(shuō),我們只是造一個(gè)殼子把所有的東西塞進(jìn)去。但這正是我們所取得最大進(jìn)步所在,航空制造業(yè)與其他制造業(yè)的有一個(gè)不同之處就在于集成的難度,飛機(jī)特別是商用的大飛機(jī),講究耐用率與經(jīng)濟(jì)性,這就帶來(lái)了對(duì)氣動(dòng)布局的近乎苛刻的要求,既要有可靠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度同時(shí)又要做到盡可能輕便,而一個(gè)氣動(dòng)布局所涉及到超算模型與風(fēng)洞模擬,又不是一般小國(guó)家可以做到的體系化建設(shè)。

可以說(shuō)造出一個(gè)殼子是一個(gè)系統(tǒng)的工程,考驗(yàn)的是一個(gè)國(guó)家的完整工業(yè)體系與龐大的工程師隊(duì)伍。

在全球化的時(shí)代里,一味講究國(guó)產(chǎn)率實(shí)際上并沒(méi)有太多的價(jià)值,737和A380上面也有不少零件來(lái)自于中國(guó)制造商。C919使用了美法合資CFM公司的LEAP-1C的發(fā)動(dòng)機(jī),其實(shí)波音與空客的飛機(jī)也用了這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī),C-919用了它可以消耗比同級(jí)別飛機(jī)少15%的燃油,降低10%的座公里直接使用成本,還可以減少50%的碳排放量,別人的好東西可以拿來(lái)用,為什么不用呢?

當(dāng)然這也不意味著我們可以不必發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī),C919的航電、飛控、空氣管理系統(tǒng)供貨商均為歐美公司,這些關(guān)鍵技術(shù)上面我們尚還沒(méi)有能力做出和西方歐美公司一個(gè)水準(zhǔn)的產(chǎn)品,但是只要我們可以利用他們的技術(shù)造出我們的飛機(jī),并且可以投入運(yùn)營(yíng)并盈利,自然會(huì)有國(guó)內(nèi)的廠家來(lái)研發(fā)我們自己的航電、飛控系統(tǒng),如果非要一步到位,全部國(guó)產(chǎn),可能帶來(lái)的結(jié)果是C919項(xiàng)目的失敗,這會(huì)導(dǎo)致國(guó)民對(duì)整個(gè)國(guó)產(chǎn)飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)バ判模瑖?guó)產(chǎn)飛機(jī)失去市場(chǎng),行業(yè)逐漸崩潰,想要再一次打開(kāi)市場(chǎng),困難可想而知。

C919以高達(dá)50%的國(guó)產(chǎn)率下架(立項(xiàng)之初定的國(guó)產(chǎn)率目標(biāo)是10%,在研發(fā)過(guò)程中,不斷提高),打破了歐美在大型客機(jī)領(lǐng)域的壟斷地位,是超出預(yù)期的成功。

作為一款商業(yè)用途的飛機(jī),大量使用國(guó)際一流的發(fā)動(dòng)機(jī)與航電、飛控技術(shù)以增強(qiáng)穩(wěn)定性,并以此加大通過(guò)美歐主導(dǎo)的適航認(rèn)證的概率,更為之后的國(guó)產(chǎn)化積累了經(jīng)驗(yàn)。

除了所帶來(lái)的意義,還想說(shuō)說(shuō)C919本身。

在C919之前,運(yùn)20、殲20已經(jīng)讓世界對(duì)中國(guó)刮目相看。但與前兩者不同的是,C919的最大用途是商業(yè)領(lǐng)域,與波音、空客、伊留申展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。

波音和空客就不多說(shuō)了,作為老牌航空巨頭,目前世界上干線客機(jī)領(lǐng)域超過(guò)90%的市場(chǎng)被這兩家巨頭統(tǒng)治,剩下的就是俄羅斯伊留申設(shè)計(jì)局、圖波列夫設(shè)計(jì)局的產(chǎn)品。目前在俄航干線上,圖204、伊爾76比較多,但俄航也購(gòu)買(mǎi)波音和空客的飛機(jī)。

俄羅斯航空工業(yè)也算是世界一極,但與空客、波音相比,依然存在差距,主要體現(xiàn)在座艙舒適性、發(fā)動(dòng)機(jī)壽命等。

C919出現(xiàn)后定位為中短途商業(yè)客機(jī),座艙布局為150至160座,航程在4000公里,最大航程5500公里。鑒于商業(yè)客機(jī)更應(yīng)該注重安全性,C919在研制之初就把安全性當(dāng)成重中之重,選用了CFM LEAP-X1C發(fā)動(dòng)機(jī),該發(fā)動(dòng)機(jī)為美國(guó)通用電氣和法國(guó)賽峰集團(tuán)合資公司:CFM國(guó)際的產(chǎn)品。CFM的產(chǎn)品已經(jīng)被大量用于空客和波音,比如CFM56用于空客A320和波音737NG,LEAP-X1C不僅的性能上比當(dāng)前使用的同級(jí)別發(fā)動(dòng)機(jī)要高,而且在碳排放、安靜性方面都有不錯(cuò)的表現(xiàn)。

目前世界上沒(méi)有一家公司能夠?qū)⑺械漠a(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái),波音造出的客機(jī)大量使用其他公司的產(chǎn)品,尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)。

因?yàn)閷?zhuān)業(yè)的事要讓更專(zhuān)業(yè)的公司去做,全部通吃是不現(xiàn)實(shí)的。

目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商中有三家,分別是美國(guó)通用電氣、英國(guó)羅羅和美國(guó)普惠,通用電氣的市場(chǎng)份額在40%以上,羅羅其次,大約也有22%,剩下的普惠大概9%。發(fā)動(dòng)機(jī)作為航空器研發(fā)中最關(guān)鍵的系統(tǒng),用上最好的發(fā)動(dòng)機(jī),成功也就不遠(yuǎn)了。

為了解決發(fā)動(dòng)機(jī)方面的困局,中國(guó)在去年成立了中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán),千億規(guī)模的資金扶持,也說(shuō)明中國(guó)要下決心把發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題給徹底解決了。

最后,我想特別說(shuō)明下,為什么發(fā)動(dòng)機(jī)用了國(guó)外的,研制國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī),這么難嗎?

中國(guó)的現(xiàn)代化工業(yè)起步比國(guó)外晚,技術(shù)也比較落后,這讓中國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)水平和中國(guó)航空整體水平相比比較低,這個(gè)短板影響了整個(gè)航空工業(yè)的實(shí)力。而我國(guó)在大飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)上落后很久,上世紀(jì)轟動(dòng)一時(shí)的運(yùn)10所用發(fā)動(dòng)機(jī)就是波音707所用JT3D-7發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)時(shí)雖然已經(jīng)開(kāi)始著手研制我國(guó)自己的發(fā)動(dòng)機(jī),但是因?yàn)榉N種原因運(yùn)10下馬,科研資料全部銷(xiāo)毀,致使我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)停滯不前。

難點(diǎn)1:四高

簡(jiǎn)單而言,噴氣式飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)就像是一個(gè)兩端都開(kāi)口的圓筒,從前端吸入的空氣經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)、燃燒室等一系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu),而后變?yōu)楦邷亍⒏咚俚娜細(xì)鈴暮蠖藝娚涑鋈?,就產(chǎn)生了向前的反推力。所以,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是“高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷”。

這四高,簡(jiǎn)直是個(gè)大難題。

一般噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部某些部位的溫度在1600℃左右,而發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇后的壓氣機(jī)進(jìn)口空氣和出口空氣的壓強(qiáng)都要比大氣壓強(qiáng)要高得多。

與發(fā)動(dòng)機(jī)相比,大飛機(jī)用的大涵道與發(fā)動(dòng)機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)的小涵道又有不同,所謂涵道比就是發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道與內(nèi)涵道之比,拋開(kāi)種種晦澀的技術(shù)細(xì)節(jié)不談,普通人能夠直觀明白的是,大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)比小涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗小、推進(jìn)效率好、經(jīng)濟(jì)性能高,不過(guò)制造要求也更高,穩(wěn)定性更強(qiáng),比如前者的風(fēng)扇葉片起碼有一米多,而后者則只需0.3—0.4米左右。

拿一款非常高端的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),羅爾斯·羅伊斯公司為A380生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的最高溫度達(dá)到了太陽(yáng)表面的一半,發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的壓力達(dá)到了50個(gè)大氣壓,渦輪葉片葉尖的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到2000公里/小時(shí),而它的葉片有3米多長(zhǎng)。這四高兩低簡(jiǎn)直是制造民用大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的緊箍咒。

難點(diǎn)2:經(jīng)濟(jì)性與舒適度

除了四高難題以外,民用客機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)還必須考慮經(jīng)濟(jì)性能和舒適度,也就是說(shuō),油耗要低,噪音也要低。而這些林林總總的問(wèn)題也正導(dǎo)致了我國(guó)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展緩慢。

難點(diǎn)3:發(fā)動(dòng)機(jī)的材料和工藝

此外,材料和工藝難題也是不能忽略的,要保持燃油火焰在以每秒100多米高速流動(dòng)的高壓氣流中穩(wěn)定燃燒,這與在狂風(fēng)中保證手中火炬不滅一樣困難;同時(shí)要保護(hù)燃燒室火焰筒壁不被高溫燃?xì)鉄g,不僅需要耐高溫材料和耐熱涂層,還要通過(guò)燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采取冷卻手段,降低燃燒室筒壁溫度。

目前國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承的壽命都在1萬(wàn)小時(shí)以上,而我國(guó)的基本在900小時(shí)以?xún)?nèi),差距還很大。而現(xiàn)代高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)都采取一些高強(qiáng)度、耐高溫材料,包括鈦、鎳、鋁、復(fù)合材料以及鎳基和鈷基超耐熱合金。

有分析認(rèn)為,中國(guó)現(xiàn)在超耐熱合金還不能完全自給,據(jù)估計(jì)中國(guó)每年超耐熱合金的生產(chǎn)量約為10000噸,而需求量則為20000噸。更有專(zhuān)家指出,制造發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的復(fù)合材料目前國(guó)內(nèi)做不出來(lái)。

必須承認(rèn)的是,除了發(fā)動(dòng)機(jī),C919上有很多設(shè)備是現(xiàn)在甚至是較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),國(guó)內(nèi)都無(wú)法提供具備競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)品的類(lèi)型。一個(gè)典型例子就是機(jī)載液壓系統(tǒng)。飛機(jī)上的各個(gè)氣動(dòng)舵面偏轉(zhuǎn)、艙門(mén)和起落架的收放等等,無(wú)不依賴(lài)于液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)——這個(gè)以極小的體積和重量,就能傳遞極大的功率的神奇設(shè)備。


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