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2023年11月24日发(作者:university)
从C919看国产“大飞机”的产业前景
除已投用的8万吨大压机外,中国的10万吨及16万吨超级大压机也已在研。其一旦
投用,即意味着中国重工业尤其是航空制造能力,将从“领先”进入“逆天”的境界。从这
个意义上讲,中国的“大飞机”之路显然后劲更强——— 尽管目前还只是个“偏科生”。
11月2日,国产“大飞机”C919正式下线。不过,从新机的子系统供应商名录来看,
当前整机国产化率还不太高,仅约50%左右,主要大件为机身和机翼。在一般人看来,难免
会觉得“国产大飞机”的成色不足,至少是“国产”的成色不足——— 敢情不就是一“壳
子”两“翅膀”吗?
不过事实果真如此么?我们且来看看造这一“壳子”两“翅膀”,更确切地讲是设计
整机空气动力学外形,以及制造高技术指标的机身大梁和框架,又需要一套什么档次的产研
体系。
众所周知,大飞机的研制要涉及气动、材料、制造、飞控等诸多产研学科。如从气动
和飞控设计来讲,就需要大量的风洞数据支持。不过得益于冷战时期的国防建设需要,中国
在风洞这一块长期以来都是不弱的。弱项主要在于材料和工业制造水平的低下——— 以首
架国产大型喷气式客机“运十”为例,该机于1980年9月26日首飞成功,但仅试飞170
小时即被停飞,很大程度上与当时国内没有加工大型构件所必需的大型模锻压机有关。当时
仅有的万吨级水压机不具备大件整体锻压成型的能力,故“运十”的大梁等承力大件只能通
过分锻小件组合拼装,最终造成结构超重和机体疲劳寿命缩短。尽管该机的国产化率据说超
过96%(仅发动机为进口的普惠JT3D),但由于连起码的产业门槛都没有跨越,所以整机性能
和可靠性都较低。商用则安全和经营风险太大,军用又解决不了配套发动机(军机用发动机
进口受限),故最终只得“下马”。
从工业制造的角度来说,现代大型客机中有大量的铝、钛合金部件需要以超大型模锻
液压机进行锻压,所以大压机的数量和工况指标,也是一国重工业、尤其是航空制造业水平
的标志性门槛。
截止至2012年,全球(不含中国)拥有四万吨级以上的超大型模锻液压机,仅美国(两
台4.5万吨),法国(6万吨及4万吨各一台),俄罗斯(前苏留下的两台7.5万吨)以及瑞典
(8万吨一台)等五个国家,总共七台。而这其中,美国的两台尚是上世纪五十年代的老货(经
过现代化改造),法国则于上世纪七十年代从苏联引进了那台6万吨压机(另一台4万吨的为
西德制造)——— 由于在大压机方面占据显著优势,所以法国和俄(苏)尽管航空工业整体
水平逊于美国,但在大型飞机制造上尚能与之抗衡甚至略有超越,如超级“巨无霸”空客
A380和安225(体量均超过美国的波音747),就是这一产业优势的直接体现。
那么,刚跨过“大飞机”门槛的中国,在这一块又是什么水平呢?情况是令人乐观的。
2012年3月,全球最大和最新的一台8万吨级大压机业已由中国二重建成投用,这使中国
从仅拥有3、4万吨大压机的一般水平,一跃成为世界一流。
然而,设计、材料与制造又是相辅相成的。如美国虽然在大压机这一块稍弱,但其在
结构设计、复合材料和加工工艺(如等温模锻)等方面却具有突出的优势。如在最新的波音
787客机设计中,波音公司以复合材料代替合金材料制造翼盒,从而成功地绕开了自己在合
金大件锻压加工上的短板;而中国的“大飞机”之路正好与之相反,走的是法、俄一系的路
子,在当前结构、材料、工艺略逊于美国的情况下,通过超级大压机的模锻优势来弥补差距,
如C919在复合材料翼盒方案遭遇挫折后,即改而利用大压机的模锻优势,以高质量的铝合
金翼盒方案替代。
但从长远来讲,结构、材料和工艺虽然门槛也不低,但相对容易突破。倒是超级大压
机因需要密集的技术、资金和广阔的市场来支撑,属于技术风险极大、投资回报率极低的“笨”
项目(如制造出8万吨大压机的中国二重,就已因为连续亏损而退市),在极端趋利的自由资
本市场难以获得投资,非有强大的国家意志不能为,所以这个门槛的突破,实际上更难一些
——— 而中国的社会经济体制,恰好能在此方面体现出优势。据消息称,除已投用的8
万吨大压机外,中国的10万吨及16万吨超级大压机也已在研。其一旦投用,即意味着中国
重工业尤其是航空制造能力,将从“领先”进入“逆天”的境界。
从这个意义上讲,中国的“大飞机”之路显然后劲更强———尽管目前还只是个“偏
科生”。
就子系统供应商名录来看,C919上采用了大量进口产品,据称首飞时的国产化率恐仅
有50%左右——— 三十多年前的“运十”尚可国产化率超九成,如今怎么就跌落到仅五成
了呢?
这就不得不提到目标市场问题。对商用大飞机而言,资金、能力与市场,三者缺一不
可。雄厚的外汇储备与日益提升的产业能力,为中国“大飞机”排除了前两个障碍,但争取
市场则是另外一回事。
C919定位于150座级市场,这是当前商用机市场需求最旺盛的一块。但正因为蛋糕诱
人,故C919的竞争对手也绝非等闲之辈,乃是业已垄断全球市场数十年的欧美A(Airbus)、
B(Boeing)双雄———空客A320系列和波音737系列。
而要挑战A、B双雄,进入国际销售市场,首先必须拿到相关的航空器适航证——— 除
了自家CAAC(中国民航局)的适航证外,主要就是指FAA(美国航空管理局)和EASA(欧洲航空
安全局)的适航证。没有FAA和EASA适航证,则新机难以进入欧美主流市场(如未拿到FAA
适航证的新舟60,就只能出口和中国有双边适航协议的亚非拉国家),也很难得到国内用户
的信任。所以C919大量选择美欧知名厂商为子系统供应商,就是提前适应游戏规则,为未
来申请适航证减少阻力。
C919的大多数子系统供应商,都有指定的国内合作伙伴,如起落架、APU (辅助动力
单元)、液压系统、电源等,都系中航工业与国外伙伴合作完成的。预计至2025年后国产化
率将超过90%,这与我国高铁早期以市场换技术的战略如出一辙。
如果一切顺利,C919将于明年首飞。尽管获取适航证之路变数尚多(尤其是FAA和EASA
适航证),但毕竟C919身后有一个庞大的国内市场。按照波音公司的预测,在未来20年内
全球新客机需求将高达3.7万架,而仅中国市场需求即超过6000架——— 庞大的市场可
以换技术,同样也可以置换对方市场的份额(如波音与空客的妥协)。
与命途多舛的老前辈“运十”不同,C919生逢一个伟大的时代,资金、技术与政治环
境都是它的朋友。剩下的,就看它自己有多争气了!(徐旭)
国产大飞机面临挑战:能否撕破波
音空客天空垄断
它能否撕破波音空客的天空垄断?中国国产大飞机下线之后面临巨大挑战
11月2日上午10时35分,上海浦东。占地4000亩的中国商飞公司总装制造中心的一个大型车间内,
现场5000多人正在等待中国国产大飞机的下线。从2008年11月C919项目启动,已经历时7载。
红色幕布缓缓打开,C919在拖车的牵引下,缓缓推出。这架完成总装下线的C919飞机,机身颜色以
中国商飞LOGO的蓝、绿为主,机尾喷涂了翠绿色,机身由蓝色环绕。
全世界只有美国、欧洲、俄罗斯才有能力制造大飞机。C919总装下线开启了中国国产大飞机时代,它
能否打破波音空客的垄断?
C919的竞争机型是波音737和空客A320系列飞机,这是民航史上最畅销的两款机型。波音去年获得
1432架民用飞机净订单,新一代737和737MAX占到了1104架。去年,空客共获得了来自67家客户的
1456架净订单,其中包括1321架A320系列飞机。
不过,从价格方面来看,C919具有优势。在此次下线仪式上,中国商飞并未正式公布C919的价格,
但是预计单价不会超过5000万美元,而波音737与空客A320的价格是5000万至8000万美元。
此前,空客在原有A320的基础上退出了改进型A320neo。这款新一代窄体客机选装了新型发动机,并
配备鲨鳍小翼。与现款A320系列相比,A320neo系列的单座成本可降低20%。
波音中国也向界面新闻表示,该公司正在按照计划研发新一代产品737 MAX,预计将在2016年首飞,
2017年开始向客户交付,这款新型窄体客机的订单数已达到了2663架。
目前,C919的“继任者”即国产大型宽体客机C929也已进入了关键技术的研究阶段,C929的对标机型
为波音777。
中国商飞公司董事长金壮龙表示,根据工程发展阶段计划安排,下线之后,C919大型客机项目后续还
将开展航电、飞控、液压等各系统试验、机载系统集成试验和全机静力试验;首架机在首飞前还需要完成
系统调试、试飞试验设备和仪器安装等工作,计划于2016年首飞。
然而要与波音空客展开竞争,首先要获得许可证。型号合格证为飞机的“准生证”,要求一架飞机完成
首飞定型后,用试飞来证明飞机在各种极端条件下仍能保证飞行安全,只有全部考核通过,才有进入民航
市场的资格。
在获取合格证之后,C919要面临的最大挑战就是要获得美国联邦航空局(FAA)的安全认证,后者的认
可将确保中国的国产飞机能够被国际市场所认可。
对此,中国商飞方面向界面新闻透露,由于不确定性高,C919的首飞延迟到2017年也有可能。中国
民航局将在2018年左右对C919飞机颁发型号合格证。
中国商飞一直在为获取国际适航证做努力。据商飞方面透露,为了能够确保获取国际适航证,C919的
适航审定基础都是采用最新的适航标准,比ARJ21-700多出近30项审定试验试飞科目,这些科目的验证方
法均需C919自己探索。
例如,为了避免由飞机燃油箱爆炸所引发的事故,美国民用航空局于2008年7月发布125号修正案,
要求新研制的飞机采用飞机燃油箱惰化系统。C919就采用了这种全新装置。由于这种系统在国内是首次采
用,相关技术领域一片空白,波音和空客等主机厂又将相关技术严格封锁,就需要中国商飞自主探索,花
费大量时间验证系统的性能。
C919的另一个优势是背后庞大的中国民航市场。中国民航局此前曾明确表示将鼓励购买国产大飞机。
C919的购买用户主要来自中国民航企业,其中包括中国国航(7.780, -0.03, -0.38%)、东航、南航、海航
等航空公司,C919的客户还包括12家国内的金融租赁公司,除了GECAS美国通用电气金融航空服务公
司(20架)和德国普仁航空公司(PuRen Airlines)、泰国都市航空(City Airways)也分别签署了7架和10架的
C919购买意向协议,其他订单均来自国内的航空租赁公司。
去年,中国共有3.9亿人次乘坐飞机出行,并将继续保持比较快速的增长。中国商飞去年11月发布的
报告显示,未来20年内,得益于旅客人数的增加与廉价航空的发展,中国市场将需要新增5541架干线和
支线客机,其中2/3就是像C919这样的单通道喷气客机。
但国产大飞机的竞争对手们也绝不会把中国这个庞大的民航市场拱手相让。看到空客在中国建厂后对
飞机销售的拉动效应,波音也打算把工厂搬到中国。
今年9月习近平访美期间,中国商用飞机有限公司与竞争对手波音签署了关于在中国建立737飞机完
工中心的合作文件,共同出资建立合资公司。完工中心将面向中国客户开展波音737飞机的内饰完工、喷
漆和交付工作,但不会涉及核心技术的出口。
而早在2006年,空客开始就在中国布局建厂。从效果来看,建厂对之后A320在中国的销售起到了极
大的促进作用。数据显示,从2010年起,空客向中国市场交付的新飞机数量已经连续5年超过100架。截
至2015年8月底,空客已经向中国市场交付90架新飞机,这一数字占空客同期全球交付量的20%以上。
C919国产大飞机由中国商飞负责研制设计,是中国继1980年代停止研发运-10之后自主设计的第二款
国产大型客机,为150座级以上中短程单通道窄体客机。其舱位有全经济级、混合级、高密度级三种客舱
布置。
作为中国首个自主研发的大飞机,飞机采用了许多新材料,并自主研发了诸多系统。商飞方面介绍,
如第三代铝锂合金材料、先进复合材料用量分别达到8.8%和12%,而商飞另一款支线飞机ARJ-21的应用
量仅有1%。
在系统与技术方面,C919采用了比波音737更为先进的全时全权限电传操纵系统和先进的主动控制技
术。上述技术为关键机载系统之一,其中多项属于民机研制的核心技术,也是美国政府明令此项技术禁止
出口的技术。
金壮龙称,国内有22个省市、200多家企业、36所高校、数十万产业人员参与了C919大型客机研制,
包括宝钢在内的16家材料制造商和54家标准件制造商成为大型客机项目的供应商或潜在供应商。
其机体结构由中国商飞公司设计研发中心设计,分别由中航工业成飞、洪都、西飞、沈飞、哈飞和航
天特种材料及工艺技术研究所、浙江西子航空工业有限公司等单位制造,由中国商飞公司总装制造中心负
责总装。
在上述制造商中,成飞是世界上生产A320飞机后登门机的两家供货商之一,并承接A320系列飞机机
头的一个主要部件的制造,成飞民机还承担着宽体飞机的扰流板和下垂板的一个工作包。沈飞则生产和组
装A320系列飞机的应急舱。
CFM国际公司(由法国斯奈克玛与美国GE合资)为C919提供发动机。
C919大型客机制造方中国商飞公司董事长金壮龙在总装下线仪式上表示,大型客机计
划于2016年首飞。为实现这个计划,首架机首飞前还需完成系统调试、试飞试验设备和仪
器安装等工作等。
C919能否改变波音、空客两强争霸的局面
作为国际上大型民航客机的霸主,波音与空客公司早已提前布局,推出针对C919大型
客机的新机型,直接和C919大型客机“打擂台”。据了解,空客研发的新一代空客320,波
音制造的新一代波音737,与C919飞机的市场定位几乎重合,使得国产大飞机在研制过程
中便遭遇到了空前的市场压力,面临着同类机型的激烈竞争。
根据国际惯例,客机投入市场必须取得适航认证,也就是飞机的市场准入证。如果没有
进入欧美市场的适航认证,国产大飞机将无法在国外运营,目前C919大型客机要获得欧美
的适航认证还面临很多难题,这意味着国产大飞机暂时难以用于全球最繁忙的国际航线,获
取利润的能力将大打折扣。
对此,国内航空界的有识之士建议,由于民用航空产业在国民经济中占有十分重要的战
略地位,我国作为大飞机制造的后来者,完全可以参照国际惯例,采取一系列扶持政策,帮
助大飞机打开国内外市场。其实,各国政府都会扶持本国的民用航空产业,欧美等民机发达
国家也曾通过出口信贷、融资租赁、市场准入、减免税费、购机补贴、基建支持等多种途径,
对购买和使用本国飞机的航空公司给予优惠和补贴,支持本国民机抢占更多的市场份额。
比如,空客公司首个机型A300飞机刚进入市场时,也遭遇市场难题,当时的法国政府
及时出手,大胆采取让航空公司近乎免费试用的销售方式,成功化解了危机,促进了空客公
司的快速发展,取得了与波音公司平分秋色的成就。
“中国这么一个庞大的国家需要在一个战略性行业里有自己的产业,有战略和雄心,这
太能让人理解了。至于世界的蓝天,世界的航空,这个市场太大了,容纳两个以上制造商绝
对不是问题。”空客中国总裁兼首席执行官陈菊明说
C919挑战波音空客 需世界一流客户支持
报道称,C919客机的推出得到了中国媒体的热烈回应,尽管很多观察人士称,C919客
机仍然要克服很多技术上的以及管理上的困难。然而,赢得国际航空公司客户既取决于设计
以及建造极佳的产品,还取决于提供世界一流的客户支持,这二者同样重要。在同一个细分
市场上的波音以及空客的标价能够轻易达到约1亿美元。即便假设中国商用飞机有限责任公
司采取一种强势的市场进入战略,将C919客机定价大幅低于的波音或空客的产品,但选择
C919客机将仍然是一笔重大的资本投资以及重要的运营承诺。需要提供一个基于飞机可用
性以及可靠性的可靠案例,拥有最短的维护、维修或延迟的停机时间。达到与行业标准相一
致的性能水平将取决于一流的客户支持。
国际航空公司对客户支持的预期包括对预定的以及非预定的维护的工程支持,以及维
修、升级服务、零部件以及物流支持,以及一架飞机整个生命周期的飞行操作支持等。
报道称,即便是设计得最好的飞机也可能在飞行中受到鸟类的影响、被闪电击中或不
小心被机场地面车辆撞击,导致所谓的停飞飞机(AOG)情况,解决这些问题通常需要与飞
机制造商的客户支持组织的广泛协调。
鉴于新飞机的资本支出,不运行一架停飞的波音737或空客A320级飞机等同于让一家
价值1亿美元的工厂的生产空闲着。因此,需要提供客户支持,有充足的资源,并且——最
重要的是——有权在24小时/7天/365天作出决定,这样停飞飞机能够尽最快的速度重新产
生利润。对在国际市场上运营的飞机制造商而言,在客户现场安排外勤服务代表以迅速解决
停飞飞机是行业标准。
提供世界一流的客户服务并保持组织文化、管理程序以及人力资源是一个通常被低估
了的挑战,即便对知名企业也是如此,就更不必提新的市场参与者了。对中国商用飞机有限
责任公司及其想要让C919成为全球参与者的努力而言可能也是如此。
报道称,世界一流的客户支持组织的数种典型的文化以及组织属性通常并不被视为中
国国有企业的强项。因此,得到国际航空公司对其客户支持服务的信心将对中国商用飞机有
限责任公司而言尤其重要。值得赞扬的是,中国商用飞机有限责任公司已经认识到建设客户
支持的重要性,并且已经引进一批备受推崇的,在一流的航空公司以及航空航天制造企业积
累了丰富经验的行业管理者。
报道称,凭借自身能力设计和建造一架新的飞机是一个主要的挑战。如果中国商用飞
机有限责任公司拥有这种能力并提供世界一流的客户支持,那么很可能会有波音以及空客员
工在西雅图以及图卢兹无法入眠。
C919总装下线对中国意味着什么
要取得最终成功,还需闯过试飞关、市场
关、服务关
新华社上海11月2日电(记者贾远琨、毛海峰、李美娟)11月2日,我国自主研制的C919大型客机总装下
线。承载着中国人“大飞机梦”的C919,真真切切地展现在国人面前。
7年脚踏实地、攻坚克难此刻赢得国人一句骄傲的感叹:中国人能够造大飞机了!
C919何时能够振翅高飞,能赢得乘客的信赖和喜爱吗?一个飞机型号的研制给我国民航工业,乃至基础
工业的发展与提升带来哪些影响?新华社记者带您走近C919以及与他风雨同舟的人们。
揭开面纱,C919托起国人“大飞机梦”
从立项、设计到研制,C919一直是人们关注的焦点,人们为何对他如此牵挂?大飞机的国产化率有多高?
有没有自己的知识产权?是否符合国际标准?时间表为何一再推迟?将来能否盈利?一系列问题贯穿在C919
设计研制始终。
这是因为,不仅国人,国外的供应商、飞机制造商、航空公司以及民航管理部门都知道:C919真的不同。
——C919大型客机对标国际标准,是我国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机。2008年开
始研制,基本型混合级布局158座,标准航程4075公里,增大航程5555公里。“更安全、更经济、更舒适、
更环保”等特性,后续还可在基本型的基础上,研制出加长型、缩短型、增程型、货运型和公务型等系列化
产品。
——C919大型客机为中国人自主设计,具有完全自主知识产权。C919总设计师吴光辉说,针对先进的气
动布局、结构材料和机载系统,研制人员共规划了102项关键技术攻关,先进材料首次在国产民机大规模应
用,数百万零部件和机载系统研制流程高度并行,由全球优势企业协同制造生产。
——C919大型客机研制举全国之力,所采用的新技术、新材料、新工艺对我国经济和科技发展、基础
学科进步及航空工业发展有重要的带动辐射作用。国内有22个省市、200多家企业、36所高校、数十万产
业人员参与了C919大型客机研制,包括宝钢在内的16家材料制造商和54家标准件制造商成为大型客机项
目的供应商或潜在供应商。
说起造飞机,人们首先想到的是材料。C919选用什么材料?吴光辉说:“国产民机首次大规模应用了先
进复合材料:第三代铝锂合金材料、先进复合材料在C919机体结构用量分别达到8.8%和12%。而材料供应
商中就有宝钢等中国企业的身影。”
中国制造是造“壳”造不了“芯”的质疑一直围绕着汽车、轮船、海工、飞机等领域。C919仅仅是造
“壳”吗?记者采访了解到,C919项目团队已经攻克了一系列难关,C919的零件、设备、部件、部段总共超
过百万件,在最核心的机载系统供应商选择上,C919项目明确了从国外供应商中择优选择与中国企业合资的
企业,最终促成国际供应商与国内企业合作,组建了航电、飞控、电源、燃油和起落架等机载系统的16家合
资企业。
中国商用飞机有限责任公司(简称:中国商飞公司)董事长金壮龙表示,C919从“壳”到“芯”,从零件
到部段,都有国内供应商的参与。C919首架机机头、前机身、中机身、中央翼、中后机身等九大部段由中
航工业西飞、成飞民机、沈飞民机和洪都航空等国内航空工业企业制造,推进了国资、民资和外资在民机产
业链上融合发展,提升了西子航空等民营公司的科技水平和民机配套能力,显著提升了国内航空工业的工艺
水平、制造能力。在大型客机项目的引领带动下,西安、成都、沈阳、南昌等民用航空产业园或航空城建成,
上海航空产业园初具规模。
C919项目激活了民机产业,推动了上下游产业链的衔接。据了解,全国民机产业链上有近20万产业工
人参与大型客机项目。目前,C919大型客机国内外用户数量为21家,总订单数达到了517架。
重拾梦想,天空要有中国飞机的影子
矗立在上海飞机制造厂草坪上的“运十”客机,它凝聚和承载着我国老一辈航空人的大飞机梦想,也给
如今的中国航空人以激励和警示。
1970年8月,国家下达代号“708工程”任务,设计制造自己的大型喷气式客机第一次被提上议事日程。
10年后,“运十”客机腾空而起。然而,由于种种原因,1985年,“运十”项目被无限期搁置。
2008年,中国商飞公司成立,上海飞机制造厂重组为上海飞机制造有限公司,成为中国商飞公司的总装
制造中心,中国民机人重拾旧梦,开始了国产大型客机研制的新征程。
中国商飞公司成立的第二天,时任国务院总理的温家宝同志在《人民日报》发表题为《让中国的大飞机
翱翔蓝天》的署名文章,强调指出:让中国的大飞机飞上蓝天,既是国家的意志,也是全国人民的意志。
“中国要上‘大客’(大客机)了!”这一句话,一个信念,一个目标,就如灯塔,不仅感召了海外专家,也
吸引了数千名高校学子,他们当中有为了C919离开空客、波音的资深工程师;也有坚守在上海飞机制造厂
30多年的老工匠。他们都怀着一颗拳拳之心,将自己的梦想打上“C”的标签,他们说这个“C”有两层含义,
一个是大客机(C919),一个是祖国(China)。
从初步设计到详细设计再到机体制造,C919走过了7个年头,这一飞机型号也如“箭头”一般在国内掀
起民机制造热潮。
中国商飞公司总经理贺东风说:“2014年11月30日,C919大型客机首架机实现机身成龙,为结构总装
下线奠定基础。”
C919总装下线,仅仅是万里长征走完第一步,接下来艰难的测试、试飞还在等待着他。
中国商飞公司新支线飞机ARJ21在系统测试和适航取证方面已经为C919试水探路。
ARJ21于2008年首飞成功,随后转入艰苦的适航取证阶段,并于2014年底完成试飞获得了飞机销售市
场的许可证——型号合格证。ARJ21的适航取证成功为C919奠定了坚实基础并积累了宝贵经验。
C919要角逐国际市场,还面临着严峻的挑战。在国际市场上,前有领先的国际巨头波音、空客,后有几
乎同步踏入民机市场的俄罗斯和日本、韩国。
当前,不论是设计、总装、新材料研制、零部件供应,还是项目管理、服务配套,我们与国际民机巨头都
存在着较大差距。
无论怎样,从ARJ21到C919,对于中国而言,不管如何艰难,民机产业已经起步,“造不如买,买不如租”
的时代将永远成为历史。
搏击长空,国产大飞机还须闯三关
C919大型客机总装下线后,还要面临系统测试考验,接下来是首飞、适航取证、交付客户、运营维护??
要取得最终成功,C919还需要闯三关:试飞关、市场关、服务关。
——试飞关:系统测试仍在攻坚克难
金壮龙说,根据工程发展阶段计划安排,C919大型客机项目后续还将开展航电、飞控、液压等各系统试
验、机载系统集成试验和全机静力试验;首架飞机作为试飞飞机,首飞前需要完成系统调试、试飞试验设备
和仪器安装等工作,计划于2016年首飞。
目前,与总装平行运行的试验项目仍在紧张进行之中,包括“铁鸟”:机械系统测试,如起落架、机翼等
故障的模拟试验;“铜鸟”:发电和配电等供电系统测试;“电鸟”:航电系统,即导航、通讯系统测试。三
个平台最终是全部连起来的,实现“三鸟联试”,模拟飞机状态。“我们的目标是不把故障带上天!”上海飞
机设计研究院总体气动部高级工程师余圣晖说。
进入试飞阶段后,C919的6架试飞机都将承担不同的测试任务,加上此前ARJ21积累的试飞经验,相信
C919试飞将进行得更加顺利。
——市场关:赢得乘客的信赖和喜爱
大飞机是否成功,最终得看飞机能不能卖出去。现在,国产大型客机面临着西方同类机型的激烈竞争。
中国商飞公司市场部副部长陈绥宁说,空客研发的新一代A320,波音制造的新一代波音737,与C919飞机的
市场定位几乎是重合的,使得国产大型客机在研制过程中便遭遇到了空前的市场压力。
同时,国产大型客机市场准入证的获取也是一大难关。根据国际惯例,飞机投入市场必须取得适航认证,
也就是飞机的市场准入证。如果没有进入欧美市场的适航认证,国产大飞机将无法在国外运营,目前C919大
型客机要获得欧美的适航认证还面临很多难题。
——服务关:全寿命、全方位服务满足客户需求
销售服务向来是中国民机制造业的一大软肋。现在,国际上的民用飞机销售服务都已采用了全寿命服务
策略,在飞机的售前、售中、售后都提供周到的服务。如在售前就利用各种渠道使用户了解公司、了解飞机
产品,甚至帮助用户解决购机困难的问题,售中为用户培训空地勤人员,售后为用户及时解决问题,保证用户
飞机的高出勤率。
同时,随着今后机群分布和规模的扩大,客户服务的内容和方式也需随之适时变化,需提供“7×24小时”
值班和应急服务程序为代表的全方位服务,在第一时间回复、解决客户需求,大幅度提升客户紧急问题处理
效率。
中国商飞公司成立后,现已建成服务支援平台,并不断提升客户服务能力。中国商飞公司科技质量部吴
珊珊说,中国商飞公司的客户服务公司建立了一个快速响应中心,目前已经和厦门航空联合试运行,以期积
累经验、收集数据,为将来大飞机运行发挥作用。未来,中国商飞还将不断完善服务支援体系,在用户培训、
售后服务、用户资料和备件支持等方面,为遍及全球的C919飞机用户提供全方位的支持,保障用户安全、可
靠地运营。
专家:C919应先想如何活下来 再想如何当老大
首飞之前还需要解决诸多难点
C919是我国首款按照最新国际适航标准研制的干线客机,与波音737与空客A320系列
客机性能相当。据中国商飞有关人士介绍,这次的总装下线意味着C919的机体大部段对接
和机载系统安装工作正式完成,已达到可进行地面试验的状态。
中国商飞公司董事长金壮龙在飞机下线仪式上表示,C919首飞前还需要完成系统调试、
试飞试验设备和仪器安装等工作,计划于2016年首飞。中国航空专家王亚男接受《环球时
报》记者采访时表示,总装下线是飞机制造过程中一个非常重要的节点,之后还要进行地面
测试和工厂试飞,后者就是通常说的首飞。王亚男估计,C919的地面测试过程需要4-6个
月时间。他认为,地面测试部分的难度并不太高,但工作量很大,要对飞机各系统的可靠性
进行综合检测,而且在首飞之前还要进行滑行测试,以保证首飞时不出纰漏。
长期跟踪中国国产客机产业的中国航空专家刘济美告诉《环球时报》记者,C919首飞
面临的最大挑战之一是飞行控制系统的研制。C919采用了比波音737更先进的全时全权限
电传操纵系统和先进的主动控制技术。这种技术是高综合、高安全、高复杂度的关键机载系
统之一,其中多项属于民机研制的核心技术,美国政府明令禁止相关技术出口。美国霍尼韦
尔公司作为C919飞控系统的供应商,受制于美国法律不能直接提供该技术,中国商飞只能
自主研发。在此过程中,霍尼韦尔负责将中方设计好的算法与方案进行功能的实现。据了解,
当时中方每次咨询程序设计是否合适时,霍尼韦尔公司只能回答 YES或NO,故障原因则需
要商飞自己进行定位与更改,其难度可想而知。不过目前商飞在关键的“飞行控制律”设计
方面已有了重大突破,不仅可以支持首飞的需求,还能支持后续一定阶段的试飞工作。
取得美欧适航证是最大难关
王亚男强调,舆论普遍关心C919何时能够首飞,事实上,民航客机的首飞难度并不是
太大,飞行能力只是最基本的要求,肯定可以保障。C919最大的难题在于投入市场后如何
获得更好的口碑,赢得更大的市场份额。
据介绍,C919首飞之后还有一系列难关要闯。首先要进入适航取证的试飞阶段。这个
过程是最艰巨的,要飞上千个科目,完成大量的适航认可文件。只有这些文件都通过了,中
国民航局才会给C919颁发适航证。更重要的是,C919未来要飞向海外,这就要求它必须取
得美国联邦航空管理局(FAA)或欧洲航空安全局的适航认证,而无论哪一项认证都是非常艰
巨的工作。
刘济美介绍说,国产支线客机ARJ-21之前在取得FAA适航证方面的经验可以提供借鉴,
但很多项目还必须C919自己探索。例如为了避免由飞机燃油箱爆炸所引发的事故,FAA要
求新研制的客机要采用飞机燃油箱惰化系统。由于这种系统在国内是首次采用,相关技术领
域是一片空白,波音和空客等主机厂又将相关技术严格封锁,只能由商飞自主探索,要花费
大量时间验证系统的性能。
C919被广泛视为挑战波音和空客垄断民航市场的第三者,美欧对它的警惕可想而知。
刘济美透露,由于C919的设计目标比目前运营的同类客机节油12%-15%,促使波音与空客
仓促推出了对现有波音737和空客320更换发动机的策略。在这样的背景下,被视为与波音
737构成直接竞争的C919能否获得FAA的适航证,仍是未解之谜。
国产民机的未来突破口在哪?
根据预测,未来20年仅中国民航市场就将接收5500多架新机,总价值高达6700多亿
美元。这么大的市场需求,对于国产民机是非常好的发展机遇。商飞称,C919具有“更安
全、更经济、更舒适、更环保”等特性,客舱空间与同类竞争机型相比有较大优势,可为航
空公司提供更多布局选择,为乘客提供更佳的乘坐体验。
C919与其他同类飞机竞争时有哪些优势?刘济美表示,当年空客公司在竞争台湾市场
时,采取了所谓“傻子模式”的售后服务理念,即维护人员在处理各种情况时,只需根据空
客提供的维修手册进行操作即可。所以中国民机想要在国内外市场获得一席之地,除了工业
基础、核心技术、管理水平、国家意志外,更需要找到中国民机产业突围与崛起的服务模式,
这种复杂性考验着国家的智慧,也考验着民机从业者的耐心。
王亚男认为,C919作为后来者,一定会选用技术上的高起点。由于有全球最优秀的分
系统承包商参与,所以它与当前的主流客机应是在同一个水准上。此外,国产客机最大的优
势就是本土化,飞机的本土化改装、资质认定都可以在中国国内完成,这对于一些国内运营
企业有非常大的吸引力。C919后续还可研制出加长型、缩短型、增程型、货运型和公务型
等系列化产品。王亚男表示,C919只要能和国际强手站在同一起跑线上就是成功,而不一
定非要马上比对手有多大优势才来竞争。就像当年空客与波音竞争一样,先想着如何活下来,
再想如何当老大。
从运-10到C919,中国大飞机的苦难与辉煌
2015-12-21 12:39:00 来源: 中国科普网
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万全/视觉中国 中国第一架按英美适航条例自主设计的大型喷气客机运-10(资料照
片)。刘乾酉表示,我国已基本建成以中国商飞为核心、联合中航工业、辐射全国面向全球
的民机产业体系。
2015年11月2日,C919大型客机首架机在上海正式下线。万全/视觉中国
中国第一架按英美适航条例自主设计的大型喷气客机运-10(资料照片)。
核心阅读
●1980年代多少带有“秀肌肉”意味的运-10,同C919一样是中国人自主设计的大型
喷气客机。遗憾的是,它从来就不是为市场而生,“无米下锅”等复合原因使其被迫停飞。
但从历史角度看,运-10项目上马和下马都有其合理性。
●围绕要不要研制大型客机,是坚持自主创新研制有知识产权的客机,还是通过国际
合作生产国外的客机,多年来争议不断。达成“自主研制大飞机”这一共识并成功付诸实
践,我们花了近半个世纪。
●虽然C919技术指标出众,但由于其发动机等部件产自国外,一些人指责其为“组
装货”。事实上,C919完全是我们自主设计的。此外,我们还自主完成了飞机的系统集成。
组合是另一种创造。
●过度追求国产化概念,并不适合民用飞机研发。民机产品需要国际化。
●大飞机国产化的关键是材料和发动机。据悉,很多研发项目正在迅速进展中。一般
认为,10到15年后,中国定能搞出自己用于大飞机的先进航空发动机。
●复盘中国大飞机研制的苦难与辉煌,从不计制造和运营成本、用搞军机的办法搞出
的运-10,到按照市场机制运作、在下线之时就坐拥500余架订单的C919,几十年间,我
国民用飞机及其产业发展经历了变与不变。变的是国际背景、市场环境、体制机制以及国
家自身的经济与科技实力;不变的是几代航空人矢志不渝的强国梦想和追求。
冬日的暖阳照进中国商用飞机有限责任公司总装制造中心浦东基地总装车间,数十名
飞机工程师、技师、质量管理人员正忙碌着。一个多月前,这里诞生了中国人自己研制的
新一代大型喷气式干线客机C919,这标志着中国终于进入世界少数几个掌握研发制造大型
客机能力国家行列。此时,第二台C919正紧锣密鼓地组装。
当C919被闪光灯包围时,在上海郊外,一架有着五星红旗标志的大飞机默默接受着
偶尔经过的新老航空人的注目礼。它就是中国第一架按英美适航条例自主设计的大型喷气
客机运-10。在航空人心目中,1980年代一飞冲天又落寞沉寂的它是一个传奇,让人自豪,
又充满悲情色彩。
航空工业从来就是一个国家核心竞争力的集中体现,是大国博弈的高端平台。“这一
次,我们成功了!”中国航空人的这声慨叹发自肺腑。几代航空人等不及的紧迫感、慢不得
的危机感、坐不住的责任感,此刻终于得以纾解和释放。
具有完全自主知识产权C919,是标志,是象征,是里程碑。它不仅承载着民族的使命
和梦想,更是通过经验总结和科学论证的理性选择。
复盘中国大飞机研制的苦难与辉煌,不难发现,从不计制造和运营成本、用搞军机的
办法搞出的民机运-10,到按照市场机制运作、在下线之时就坐拥500余架订单的C919,
几十年间,变的是国际背景、市场环境、体制机制以及国家自身的经济与科技实力,不变
的是几代航空人矢志不渝的强国梦想和追求。
从自主研制运-10到合作生产麦道,兜兜转转坎坷路
多年来,围绕大飞机项目,各方争议不断。“造不如买,买不如租”,“国际上已经有
了非常成熟的大飞机产品,为何中国人还要自己造?”类似声音时常响起。
但中国商飞总经理助理、上海飞机设计研究院院长郭博智态度坚决:“中国一定要造
自己的大飞机。”
郭博智表示,国际民航市场主要由少数几家航空制造商垄断,盈利空间极高。中国人
想要参与国际市场竞争,必须具备研制民航飞机产品的能力,才能在一定范围内打破垄断、
降低成本,让普通老百姓也坐得上、坐得起,结束中国上空飞着的都是国外民航飞机的历
史。
“大型民用飞机产业顺应市场呼唤,以不断提供升级换代的先进产品加服务创造巨大
效益,拥有举足轻重的产业宏观地位。”国家大型飞机重大专项专家咨询委员会委员吴兴世
表示,发展大型民机产业将显著带动国民经济增长,对科学技术发展有巨大牵引作用,同
时也是夯实保障国家安全的基础。“这就是大型民用飞机工业被认为是现代工业皇冠上的一
颗明珠的由来。”他说。
“未来20年我们大致需要5000至6000架类似于C919这样的飞机,它所带来的经济
拉动作用不容小觑。”中国商飞C919总设计师吴光辉说。
“作为一个拥有13亿人口的大国,我们的工业水平、经济水平发展到目前阶段,应
该有参与国际民航机研制的战略和需求。”郭博智表示。
发展中国自己的大型民用飞机,承载着几代航空人的梦想,走过了艰难曲折的历程。
吴兴世说,从1970年立项研制运-10开始,到2007年决定实行航空工业体制改革,立项研
制C919,党中央、国务院曾先后四次做过关于发展中国大型民用飞机的重大决策。近年来,
“自主研制大飞机”观念逐渐深入人心。他叹道:“达成这一共识并成功付诸实践,我们花
了40多年。”
1970年,中央批准运-10项目,并将其纳入国家计划。来自全国航空工业300多个单
位的精英被调集参与研制任务。历经十年艰苦攻关,运-10从图纸到试验机,完成了全机静
力破坏,操纵、液压、燃油、航电网络四大系统模拟等一系列试验。1980年9月26日,
它从上海大场机场呼啸而起,圆满完成首飞。路透社发表评论:“在得到这种高度的技术时,
再也不能视中国为一个落后的国家了。”美国道格拉斯飞机公司一位副总裁说:“你们的航
空工业一下赶上来了15年。”
此后数年里,运-10完成多次飞行。副总设计师程不时的电脑中保存着大量试飞资料
——最远航程8600公里、最大时速930公里、最大起飞重量110吨、最高飞行升限超过
11000米??一项项数据记载着运-10创造的辉煌;哈尔滨、北京、乌鲁木齐、拉萨、广州、
昆明??运-10的航迹如同一只巨掌,覆盖在中国版图上。在被称为“空中禁区”的西藏,
运-10连续7次飞越喜马拉雅山。
1983年10月,在继续研制所需3000多万元资金无法落实的情况下,运-10项目被搁
置。至1985年2月,项目面临“无米下锅”的窘境,运-10不得不停飞。
“一支来自五湖四海的队伍,还没来得及‘排练’就被历史匆匆推上舞台,以敏捷而
稳健的步伐一炮打响,成功上演了威武大戏的第一幕。”已故运-10总设计师马凤山生前的
这段评价,道出了成绩的来之不易,咽下的是悲壮与无奈。
吴兴世认为,3000万元经费的落实并非主要问题,运-10项目被搁置另有深层原因。
他表示,首先,对于国家发展大型民用飞机及其产业的必要性和正确途径,当时认识深度
和共识广度都不到位。他说,多年来,围绕要不要研制大型客机;是坚持自主创新研制有
知识产权的客机,还是通过国际合作生产国外的客机;先研制大型客机还是支线飞机;先
研制大型客机还是大型军用运输机等,长期争议不断。
他还认为,当时我国航空工业的体制与运行机制方面存在问题,阻碍了运-10的研制
及走向市场,而且没有解决问题的改革创新举措。此外,对于局部利益和全局利益、长远
利益和眼前利益之间的矛盾,当时把握得也不好。
国内航空工业人士普遍认为,如果运-10研制没有被搁置,中国大型飞机的发展史将
会改写。此后我国自主研产大中型喷气客机取得的阶段性成功,一定程度上是在运-10技术
跨越和相关发展的基础上实现的。
不过,运-10项目对我国民航发展和民机产业的带动,并不像提升技术那样显著。
“从出发点来看,运-10并非针对民航,最初想法是为领导人出行而研制。”《中国航
空报》航空专家张宝鑫说。
张宝鑫介绍,新中国成立后,建交的国家越来越多,国家领导人出访逐渐频繁。虽然
有从英国购买的三叉戟等客机,但领导人仍希望能乘坐我国自己研制的飞机出访。
“那个年代,我国民航发展十分滞后,几乎没有对大型客机的需求。”他说,“运-10
的研制团队几乎都是军用运输机、轰炸机研制人员转行的,之前都以军机为主,因而在运
-10的设计上对运营成本、使用强度等没有像民航飞机那样考虑。”
运-10研制的最后阶段,我国开始整体国民经济调整。张宝鑫表示,当时我国根本没
有民机制造产业这一说,飞机制造以军用为主。为了保证最优先的军机项目,运-10项目被
搁置。另一方面,我国民航当时刚刚起步,对未来发展道路还无所适从。在运-10研制过程
中,民航并没有起到管理、协调、管控、验证等作用,连参与市场竞争的主体都没有,对
适航取证这些事情更是一片空白。“直到改革开放后国家经济发展,中国民航才迎来整体发
展,但运-10项目已经停了。”他说。
运-10项目停滞后,中国航空工业的发展放缓了脚步。
1984年起,中国航空工业与美国麦道公司签订协议,实施150座级大型民用飞机MD-80
合作生产和MD-90国产化中美干线飞机合作项目。该项目取得美国联邦航空局(FAA)生
产合格证延伸,共向国内外客户交付37架飞机,其中5架出口到美国,国产化率基本达到
70%。
1986年8月,数位国内航空专家联名上书,建议立即着手研制150座大型客机。是年
12月,国务院作出与国外合作生产,消化吸收国外技术发展我国150座干线飞机的决定。
然而这项决定最终转化为MD-90国产化中美干线飞机合作项目。
1996年,麦道公司被波音公司兼并。几个月后,波音公司断然宣布撤销MD-90生产
线,上海的麦道生产线被迫关闭,合作项目于2000年终止。
吴兴世认为,该项目虽然提高了我国民用飞机工业的制造能力、技术水平和管理水平,
但没有产品的知识产权,不能自主面向全球市场生产销售;只有在“亚产品”层面“国产
化”型的技术学习,而非像运-10研制时在产品层面的自主型学习。作为全球大型民机产业
的新手,必不可少的技术学习明显受到局限。
在此期间,国内一些企业开始承接波音公司和空客公司的客机产品部件转包生产。但
国外公司对转包生产过程严格控制,严密封锁了核心技术。
1993年11月,国务院再次做出决策,要求“下决心,不失时机地研制我国自己的、
掌握知识产权和总体设计技术的150座级以上的干线飞机,力争在2000年前后搞出样机并
取得国内适航证”。中国航空工业又一次开始寻求国际技术合作,分别与韩国、新加坡,以
及波音、空客进行商谈。至1998年,空客以巨额技术转让费相挟,中国决定终止该项目。
在这段长达十多年的后运-10时期,航空人的日子并不好过。“麦道合作项目结束时非
常悲惨。飞机一停产,几千工人下岗没饭吃。”原上海飞机制造厂厂长、ARJ21新支线项目
督察组成员刘乾酉说,此后由于长期没有项目,人才流失十分严重。
三次中央决策及其落实和实施,堪称我国在经济发展和社会进步的浪潮中“摸着石头
过河”的艰难历程。对于这段“弯路”,吴兴世评价说,尽管在转包生产国外先进大型民用
飞机部件、与国外企业合作生产及总装先进大型民用飞机方面,中国航空工业达到相当水
平,但由于中断了面向市场研制生产有自主知识产权大型民用飞机的实践,我国大型民用
飞机主流产业技术体系、能力体系的建设,主流生产经营模式的形成在整体上处于停滞状
态。
ARJ21支线,为大飞机发展探路
2006年,国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》,
将大型飞机重大专项确定为16个重大科技专项之一。一年后,中央正式做出了自主研制大
型飞机,发展有竞争力民用航空产业的战略性决策。这是我国在国家层面做出的第四次发
展大型民机决策,终于促成了C919的面世。
在C919之前,另一个角色不可忽视,那就是我国具有自主知识产权的新型涡扇支线
飞机——ARJ21。
“从运-10到现在,我们干了一辈子,退休十来年后终于有一架取得适航证、具有市
场竞争能力、可以自主经营的飞机交付客户。”刘乾酉感叹说。除了产品本身,他认为,
ARJ21项目更大意义是为中国民机发展闯出了一条路,为后续的大飞机项目奠定了基础。
2000年2月15日,朱镕基召集会议听取民用飞机发展思路汇报。他指出,此前最大
的教训就是“用计划经济的一套、用搞军机的一套办法搞民机”。此次会议明确了我国民机
要按照市场机制发展。
在体制上,我国航空工业实现了改革创新。随着2008年中国商飞成立,中国航空工
业完成了整合重组、军民分线,形成了民机产业的核心能力,拥有了参与世界民机市场竞
争的主体以及民机产业化的责任主体。
通过ARJ21项目,我国民机发展还探索出“坚持以我为主、自主创新,在拥有自主知
识产权的前提下,积极开展多种形式的国际合作”的发展途径;形成了“主制造商—供应
商”模式。
刘乾酉表示,我国已基本建成以中国商飞为核心、联合中航工业、辐射全国面向全球
的民机产业体系。
经过数年艰苦攻关,首架ARJ21-700飞机于2007年12月21日在上海总装下线,将
近一年后完成首飞。但这并不意味着适航审定的完成。接下来的6年,它开始了艰辛的“路
考”。
“ARJ21的适航审定是依据我国现有的行业法规——《中国民用航空规章》第25部
《运输类飞机适航标准》(CCAR-25)。”郭博智介绍,该标准完全参照“FAA-25”标准,
与国际标准接轨。认证过程中,FAA也一直参与,审查我国民航局是否具备适航审查能力。
“ARJ21共通过了528个试飞科目,398个适航条款。”郭博智说,每一个条款,用什
么方法证明自己符合;每一个科目怎么飞,需要哪些数据,数据怎么分析,此前在我国全
是空白。从某种意义上说,这并不是一款飞机的试飞,而是一个国家的试飞。
首次参试的ARJ21受到的审查极为严格。刘乾酉介绍,按照国际惯例,局方试飞科目
的数量通常为申请人试飞项目数量的30%,而对ARJ21,该比例达到了80%。又如失速试
飞项目,“空客A380只飞了256次,而我们飞了8220次。”他说。
为了与国际标准接轨,源自FAA的“考题”给试飞团队带来了重重困难。刘乾酉举例
说,高寒试飞项目要求飞行环境低于零下40摄氏度,为满足要求,只能在最冷的时候前往
海拉尔试飞。头一次试验不成功,只好返回修改,第二年再去。高温高湿试飞也是如此。
“这两个项目试了十几次,花了几年时间。”他说,而美国却有可以进行零下50摄氏度至
零上70摄氏度环境模拟的实验室,把飞机拉进去就能通过模拟完成试验项目。
对于适航审定项目中的2.5g全机稳定俯仰100%极限载荷静力试验,ARJ21-700飞机
副总设计师朱广荣有着刻骨铭心的记忆。“2009年12月1日,我们所有强度专业的人都会
记得。”他说。那天,在中国民航局局方代表、FAA适航代表、中国商飞领导及众多媒体
的注视下,试验失败了。
飞机在遭遇紊流、阵风,或者飞行员在紧急情况下进行大幅度机动时,会导致机翼承
受的载荷超出飞机的重量。按照标准,飞机极限载荷的设计值为飞机重量的2.5倍。极限
载荷试验就是对试验样机机翼模拟加载2.5倍载荷,并持续3秒,以检验飞机的结构。“实
际飞行中,永远不可能碰到极限载荷,但飞机的结构设计必须达到这样的强度。”朱广荣说。
然而试验刚加载到87%,机身断裂了。“原因很快查明,是个低级计算失误。”朱广荣
说,但经历了如此事故,民航局方、美方审查代表对强度团队的信任跌至谷底。沉重的压
力、难言的委屈,朱广荣和同事们默默承受着。除了已经查明的错误,他们举一反三,将
所有环节全面铺开,对每个细节反复核查。7个月后,第二次极限载荷试验取得成功。
“首次试验的失败无疑是件坏事,将整个型号的研制进度推迟了7个月。”朱广荣说,
但这段经历,也为我国民机发展积累了经验。他表示,这是中国民航首次在重要试验中出
现重大故障,此前我国并没有这方面处理经验。通过这一事例,科研团队与民航局方共同
建立了从故障原因排查、修复,再到验证的一整套民机研制处理试验故障的程序。不仅得
到民航局的高度认可,也重获FAA的信任。此后FAA对所有专业进行审查打分时,结构
强度专业获得了全部绿灯。
2014年12月30日,ARJ21终于获得中国民航局颁发的型号合格证,同时也宣告中国
具备该类飞机的适航审定能力。“该型号对我国民机技术、产业乃至整个民用航空工业贡献
巨大。”郭博智表示。
今年11月2日,中国航空人研制了整整七载春秋的C919首架机总装下线,计划于明
年首飞。它也将踏上适航审定的征程,但对这条路,我们不再是一无所知。从运-10到ARJ21
再到C919,我国民用飞机及其产业发展产生了巨大变化,但一代代航空人矢志不渝的梦想
和追求始终没有改变。
从“翅膀”到“内脏”的强劲,C919就是这么傲娇
C919是进军国际大飞机市场的先锋,为了打败竞争对手,它的设计性能超过了大部分
同类机型。
首先,C919使用了LEAP-1C发动机,它是CFM56发动机的改进版,后者是世界上
最为成熟,卖得最多的发动机。而LEAP-1C的燃油消耗比它的前辈减少16%。大客机是
吃油老虎,省16%的燃油是显著优势。
为了减少空气阻力,C919的外形在成熟的客机模型上做了许多改进,机头、机身、翼
稍、吊挂等,每个环节都有微小进步。加在一起,C919相对空客、波音的竞争机型,可以
减阻5%。
“我们对供应商的选择一定通过全球竞争,看谁的质量最好,价格最便宜。”郭博智
说,“通过竞争,我们就能给飞机选择最合适的系统,保证飞机经济、安全和环保。”
C919使用的最高端的铝锂合金和复合材料,占结构重量的五分之一还多,这使得飞机
更轻;机翼和机体上的20多个钛合金部件,还使用了中国自研的激光粉末冶金技术(3D
打印的一种)。
机舱内噪音,C919能降到60分贝以下,而同类机型则为80分贝。
C919的新型空气分配系统,让空气更新鲜、均匀。出风口设计在机舱顶部和行李架侧
面,加快了空气流动,乘客更少会感到“冷热不均”。体感温度目标则根据中国人群实验数
据而来。
着眼于国内市场,C919还针对高原、高湿等环境下飞行的问题做了改进。
另外,C919团队研发了全球水平最高的一体式吊挂。发动机的油、电、控制信号,都
要经过“吊挂”这个部件。C919的发动机控制部件和附属设备,都放进了吊挂。
“吊挂越小,发动机效率越高。”C919机体结构总装现场工程团队项目经理丛昊说:
“C919的吊挂体积缩小了,结构整合得极其紧凑。以往的反推都是挂在发动机上,现在则
是挂在吊挂上。”
丛昊介绍说,预冷器是用发动机热量给客舱提供暖风的。C919使用的预冷器是市面上
最大一类,占用空间大,还包含很多孔洞,影响到吊挂的结构。中国团队解决了这个问题。
还有C919上的8个断离销(安全销),它们是吊挂一部分,在飞机撞击时会断开,让发动
机脱离机身,不至于撕开翅膀上的油箱引起大火。但它们平时绝不能松动。断与不断,只
有1.5%的区间。这个小部件挑战了设计、工艺、材料性能、热处理技术等。为此安排了
1000多次实验。
C919具有高度模块化和综合化的航电系统、带包线保护功能的全数字电传飞控系统,
这些软硬件结合的创新技术研发,都是中国人主导和负责的,跟同类飞机比都是佼佼者。
另外,由于中国人工成本相对较低,C919比波音和空客同等机型便宜。C919可能卖
到5000万美元一架,而波音737和空客320则在6000万美元左右。
比起运-10,C919“成熟稳健”了许多,前者是每年只能飞几十个小时,每次降落后
都要修修补补的试验机;后者立志成为带着近200人上天,安全飞上几万个小时,十几年
不出故障的商业飞机。
过度追求国产化并不适合民机制造,组合是另一种创造
虽然C919技术指标出众,但由于其发动机等部件产自国外,许多人产生了质疑:“这
能算作完全自主知识产权吗?”
当然算。
C919项目常务副总设计师陈迎春向媒体表示,C919飞机的自主创新有几个重要标志。
“在设计上,我们一分钱也没给外国人。我可以负责任地说,C919完全是自主设计。”他
说。
陈迎春介绍,大飞机项目启动后,首先要做可行性研究和初步技术方案论证。初步技
术方案设计也叫联合概念设计,是最关键的部分,包括确定飞机机翼、机身、尾翼、发动
机、起落架几大部件的布局,航程、座级的参数,以及装什么样的发动机和系统、发动机
量级、电源功率等。“就像盖房子,先要构思房子盖几层,盖什么样式,使用什么建材。这
很重要。”
随后是系统联合定义设计,主要是向供应商描述飞机,告诉他们发动机和系统的要求
等。与此同时,我国开展了气动、结构强度和系统方案初步设计,通过仿真计算分析、制
作模型、风洞试验和结构强度试验等,逐步确定飞机的气动外形和结构。
“气动外形由我国自行设计、试验完成。”陈迎春说,设计机翼时,集中了国内飞机
气动专业百位顶尖专家,设计了500多副翼型,通过计算选出8副进行风洞试验验证,再
选出4副相互评议,在总结四个方案的优点后合四为一进行验证,最后形成用在飞机上的
机翼。经过在欧美多国测试,这副机翼使C919的升阻比、巡航特性、失速特性、噪声水
平、结冰特性等重要指标均优于竞争机型,获得了国外同行的高度认可。
参与C919翼型设计的西北工业大学飞行器设计工程系教授白俊强表示,翼型设计是
非常基础的研发,只能靠中国人自己从零摸索,在C919成功之后,中国人在气动外形设
计方面,首次跟外国同行坐在了同一张讨论桌。
“飞机的机体,从设计、计算、试验、制造全是中国人自己做的。”陈迎春说,“我们
还自主完成了飞机的系统集成。”
对于系统集成,许多人并不理解:“不就是组装吗?”
陈迎春表示,系统集成本身就是集成创新。
“飞机绝不是把零件买来装上就行了。要经过总体设计,从顶层开始将需求层层分解,
让供应商按照要求来做。拿到零部件,我们要进行匹配设计,大规模集成,再完成组装。”
郭博智说,“许多外形上看不见的改变才是最难的。”
以备受争议的发动机为例,丛昊介绍说,虽然C919的发动机购自CFM公司,但吊挂
结构形式却属首创。这种一体式吊挂,将发动机的控制部件和附属设备都集成了进去,波
音空客等大公司都没用过。他说:“以往的反推都是挂在发动机上,现在则是挂在吊挂上。
没有前人做过,全靠我们自己试验。”
陈迎春说,飞机上复杂的大型系统如航电、飞控等,都被拆成子系统让供应商做,再
由中方集成。比起购买整套系统,虽然增加了难度,但有助于掌握技术,为以后开发新型
号积累经验。
有人觉得,既然是自主研制大飞机,就该尽量采用国产零部件,而非购买、集成国外
产品。
郭博智认为,过度追求国产化概念,并不适合民用飞机制造。这与爱国情结、民族情
结无关,民机产品需要国际化。
商飞公司采用的“主制造商—供应商”模式,早已在国际民机产业通行。刘乾酉表示,
如今民机产业特点是全球化、专业化、开放式的运作,“闭门造车”已不能适应当前的市场。
“民机要求每个部件都达到统一标准,一个国家不可能什么都做到最好,必须依靠市场和
制造全球化。”他说,在民机产业链中,主制造商是领导企业,和供应商形成战略同盟关系。
“我们占据了主制造商这块高地,一说要造什么飞机,等于树立一面旗帜,可以‘招兵买
马’。”
郭博智介绍,波音、空客也互为供应商,许多零部件也在中国生产。“一堆珍珠散落
在全球各地,我们要把最好的拿回来,做一根绳把它串成项链。只要有一颗珍珠有瑕疵,
项链就卖不上价钱。民机制造也是如此。”他说。
不过他认为,虽然不强求国产化,却要通过C919项目带动国内相关行业的提升。他
介绍, 作为C919的主制造商,中国商飞与波音、空客、庞巴迪、巴西航空工业公司等19
家国际一流供应商展开了合作。但根据合同要求,我国与外国供应商建立了十多家合资公
司,必须从合资公司交产品。“强迫外方跟国内企业合作,能帮助国内机载设备供应商站在
巨人肩膀上,一起参与世界竞争。”他说,“从铆钉到接插件,从设备到系统,我们都要前
进,让国内整个工业水平得到快速提升,最终形成国内外合理布局、有序竞争的供应商体
系。”
从试飞到市场障碍重重,驰骋蓝天还需负重致远
尽管C919带着许多亮点成功下线,但要“飞”向市场,前方的跑道依然障碍重重。
大客机用的喷气发动机,都是“大涵道比”涡扇型——螺旋高速旋转吸气,把空气吹
向后方;其中大部分跟燃烧尾气一起推动飞机,小部分吹进燃烧室,两个的比例大于4∶1
就是大涵道比。飞机在音速以下飞行,4∶1以上的比例可使能效达到最高;经常要超音速
的战斗机,就得把更多空气送入燃烧室,产生更多高温尾气——这就是小涵道比涡喷发动
机。
前苏联制造的军用航空发动机完全满足其庞大的空军需求,中国也早就能造大推力军
用航空发动机。但民用航空发动机难得多,因为它不能容忍使用1000个小时后表现就大打
折扣,也供不起高油耗。
目前在全球范围内成功的民用航空发动机公司,只有通用,普惠,罗·罗,通用与塞
峰合资的CFM,以及普惠与日、德合资的IAE。这是一个资金、技术极度密集的行业,说
到底只有两家美国公司和一家英国公司玩得转。一个新系列的发动机要几十年预研加研发,
谁要挤入这个市场,需先做好几十年连续实验烧钱的准备,而且这钱还很可能打水漂。比
起大飞机公司,一家成功的全球航空发动机公司要难得多。
中国何时能够后来居上,让C919装上“中国心”?
据了解,为解决发动机薄弱的问题,中航工业在2009年联合上海电气集团等国有企
业共同发起成立了中航商用航空发动机有限责任公司,其主要目标是解决国产大涵道比发
动机研发、制造、装配、试车、服务等方面的需求。
2012年第九届珠海航展上,中航工业首次对外公布了国产航空发动机追赶世界先进水
平的“三步走”路线图。按照这一规划,中国将在2020年左右接近国际先进国家水平,并
在随后一段时期内,实现在部分领域赶超世界先进水平的发展目标。这一规划被业内人士
解释为是一个从“填空补缺”到“望其项背”,最终确保和发达国家“并驾齐驱”的过程。
但按照目前的节奏,实现目标还有相当的难度。
2015年两会期间,由李克强总理所作的政府工作报告中,明确指出要发展国家战略新
兴产业,首次将发展航空发动机、燃气轮机列入其中,并提出要把一批新兴产业培育成主
导产业。
5月份,国务院印发的《中国制造2025》指出,突破高推重比、先进涡桨(轴)发动
机及大涵道比涡扇发动机技术,建立发动机自主发展工业体系,开发先进机载设备及系统,
形成自主完整的航空产业链。
今年10月中旬,有消息称,我国正计划单独成立国家航空发动机集团公司来整合相
关资产和技术力量。其将是与中航工业以及中国商飞属于同一级别的央企。这或许将在一
定程度上加速航空发动机的研发进程。
不谈“中国心”的难,C919离终点撞线,还有一场障碍赛要跑。其“探路者”ARJ21
在11年又3个月的适航审查、超过6年试验试飞中遭遇的苦难,C919得再过一遍。
“世界上大飞机的设计研制,没有一型是不拖的。太复杂了。你想不到哪里会突然冒
出来一个很长时间才能解决的问题。”郭博智说,“我们可能会投入6架飞机,试飞3年,
完成所有的试飞科目,才能拿证。”
最终,C919要取得FAA和EASA(欧洲航空安全局)的适航证,进入欧美市场,才
能被全球认同。有评论说,C919大量选择美欧知名厂商为合作伙伴,也是为未来领证开路。
据预测,未来20年全球航空需要新增32600架商用大飞机,总价值近5万亿美元。
中国也会在未来10年内成为世界最大的航空运输市场。这也是C919拼命的动力之一。
C919面临着严峻的市场竞争。空客的新一代A320、波音的新一代B737与C919的市
场定位几乎重合。即使中国商飞成功地兑现500多架意向订单,波音和空客两家也是比它
高出一个数量级的供货商。
回首世界航空历史,中国商飞必须直视民用飞机奋斗路旁的累累残骸:麦道公司连年
巨亏,1990年代被波音兼并;德国多尼尔公司1980年代崛起,1990年代就被兼并;制造
多款著名飞机的康维尔公司1970年代退出民航市场;洛克希德公司在民航竞争中落败??
中国商飞志在跟空客、波音抗衡,但谁也无法预言胜利。
电视直播C919下线时,曾有中国网民评论,更高兴的是看到飞机旁边的工程师很年
轻。这支团队主要来自北航、南航和西工大,担纲的技术管理者们大多三四十岁。他们还
要打几十年的持久战。
“如今中国的国力增强,科技、工业水平提升,体制机制更加完善、民航产业也发展
得更为现代化,方方面面的条件都已具备。ARJ21、C919等型号的研制拉动了各行各业的
创新,得到了一系列成果并广泛应用。”郭博智说,“我们现在肩负的责任,不仅是研制这
两型飞机,还要把整个产业链、技术体系、管理体系搭建起来。但这需要一个过程。”
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