中国大飞机之梦渐行渐近:打破纯国产化误区
图1:中国商用飞机有限责任公司的首个大型客机研发项目C919外形样机在香港开幕的2009年亚洲国际航空展上亮相。
6年前,中国大飞机研制重大科技专项正式立项。时隔多年,在风起云涌的国际航空市场中,国产大飞机这个概念已经被给予很多期许,早已超出了一架飞机的含义,C919不再是个名称,而是承载了“国产大飞机飞行”的梦想。
国产大飞机C919自立项以来就备受关注,进度受阻的消息更是时有耳闻。承担C919项目的中国商用飞机有限责任公司副总经理吴光辉此前表示,C919会按既定进度,2014年实现首飞,2016年陆续交付。而这,再次引起了人们的关注和质疑。
大飞机力拼经济性
飞机制造专家周济生曾是我国国产喷气支线飞机ARJ21副总设计师,也曾参与运十研发。他并不看好C919的进度,“这个进度比较冒进,没有可能在2014年实现首飞,2016年实现交付,可能性极小。”他认为。
“过去计算机水平很低,一架民用客机的研发往往需要8-10年,甚至更长的时间。C919的时间进度也不能说是冒进,还要看其最终的结果。”
北京航空航天大学实验空气动力系教授刘沛清在接受采访时表示,现在,随着计算机技术的发展和认知水平的提高,大飞机制造的技术难点全球化、分解化,这将缩短国产大飞机的研发进程。
图2:中国商用飞机有限责任公司的首个大型客机研发项目C919外形样机在香港开幕的2009年亚洲国际航空展上亮相。
大飞机一般是指起飞总量超过100吨的运输类飞机,包括军用、民用大型运输机,也包括150座以上的干线客机。C919则是150余座的单通道飞机,属于干线客机中最小的一种。
刘沛清认为,C919选择这个“个头”是正确的选择。经济性是国产大飞机制造的首要要素,我国民用客机的飞行里程通常在1000-2000公里,在1000公里以上的出行中,飞机算是最有竞争力的交通手段,而在短途民用交通运输中,高铁已经作了很好的补充。
2012年底珠海航展上,C919获得来自国内外订单总数已达380架。按照预计,销售近500架便可收回成本,这个成绩单已经非常不错。
无论是国内市场还是国外市场,国产大飞机应有更大的野心。
相关数据显示,到2031年,中国市场需要4960架客机,其中单通道客机3405架。而在全球市场,到2029年,大约需要交付30230架干线和支线飞机,其中双通道飞机6916架,单通道飞机19921架。
图3:LEAP-X1C飞机发动机 本文图片来自:百度图片
发动机是软肋
要争夺数万亿美元的航空市场,装配“外国心”的C919是否会力不从心?根据吴光辉此前的说法,一方面,C919将搭载由美国GE和法国赛风联合研制的LEAP发动机,这也是目前单通道飞机主要发动机的下一代产品。另一方面,中航商用发动机有限责任公司也承担了国产发动机的研制。
中科院院士曹春晓曾是参与我国大飞机方案论证的19名专家之一,也是中国商用飞机有限责任公司(Commercial Aircraft Corporation of China,Ltd.,简称“中国商飞”)的重要专家顾问。他在接受采访时表示,我国航空发动机在设计水平、加工工艺、材料方面与西方发达国家确实存在着差距。
航空发动机分为冷段和热段,热段中主要是燃烧室和涡轮,这部分的工作环境是密闭高温的,因此,受到的应力比较大。如果材料的耐高温性能不强,高温下就容易变形,导致发动机密封出现问题。另外,航空发动机是在高振动下工作的,如果材料的抗疲劳性能不佳,也会缩短发动机的使用寿命。
“C919引进进口发动机,反映了我国在飞机发动机制造方面的软肋。”刘沛清说,我国的航空发动机制造,材料、制造工艺等方面都相对落后,但可以将进口发动机作为切入点,学习其长处,缩短我国研发出高性能国产发动机的时间。
在曹春晓看来,目前,我国航空发动机的仿制成分较多,这主要是由于我国的基础研究还比较薄弱,尤其是热力学、气动力学等领域的问题还没有完全解决。
但他也表示,随着我国科研工作者的不断努力,这种差距正在逐渐缩小,相信未来,我们一定可以造成自己的高性能航空发动机。
国产化的误区
在国产大飞机的讨论中,常常会出现是否“纯国产”才能代表实力的争议。“就像我们自家装修房子一样,小到厨具、餐具,大到冰箱、空调等电器,都不是自己的,但你能说装修好的房子就不是自己的吗?”刘沛清认为,这是一个误区。
多数零部件采用进口产品,最重要的是满足大飞机项目的研发进度和极为严格的适航要求,经济性和安全性都必须得到保障,尤其是安全性。刘沛清说:“小到一个螺丝钉,大到各个组件零部件都有其安全要求,如果交付使用,说明其安全性至少通过了适航标准中最低的安全要求。这个要求可以作一个通俗的类比,便是故障发生概率是汽车的二十分之一,是火车的十分之一。”
沈阳航空航天大学民用航空学院副院长于耕也曾表示,通过使用国际上的成熟技术,可以缩短漫长而复杂的认证过程。若我国完全通过自我滚动式发展,拿着图纸一点点设计和研究,等建造完成,再经过中国民用航空局(Civil Aviation Administration of China,简称“民航局”)的适航审定,这个过程将会相当漫长。一旦大飞机的市场开发出现变化,这样的投入就太浪费了。
另外,采用进口零部件,依靠国际合作,并非表明国产大飞机在国产化方面“打折”,因为,C919拥有完全的自主知识产权。从全球范围来看,包括技术成熟的波音公司(Boeing Co.)和空中客车公司(Airbus S.A.S.)同样也采用全球招标的做法。
大飞机催化产业结构调整
“多数零部件采用进口产品,也说明我国飞机制造业方面的技术落后,但相信大飞机项目将改善这个局面。”刘沛清说,更需要关注的是,国家将大飞机项目列为国家专项的意义。
大飞机产业也被称为“现代工业之花”,因为,它涉及化工、电子、冶金等诸多部门,其生产过程更是涉及空气动力学、材料学、航空电子学等多个学科。
美国、俄罗斯、欧盟等都将大型飞机研制技术列为战略上优先支持发展的领域。美国和欧盟对大型飞机的核心技术始终进行严格控制和封锁,甚至不惜通过政府强制手段防止扩散。空中客车公司曾以到天津建空中客车A320飞机总装厂为条件,换取我国的巨额客机订单,欧洲媒体便纷纷干涉,怕泄露技术机密。
因此,刘沛清认为,对于高新科技产业而言,大飞机项目带来的是技术革命。然而,它不仅仅局限于生产出一个型号的大飞机,其背后带来的导向性作用,带动产业结构调整、基础研究等方面,才是重头戏。短期或许难以看出其意义,但长远而言,这是一个非常好的契机和切入点。
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