C919成功背后,中国民航工业经历了多少艰辛与苦难

【本文转自微信公众号“科工力量”(ID:guanchacaijing)】

日前,C919大型客机终于成功首飞,在历经10年的光阴蹉跎后C919终于破茧化蝶,实现了国产中程干线客机技术突破。自运10下马以来,中国大型客机领域一路跌跌撞撞,大飞机和民用航空发动机则成为国人心中永恒的伤痛,在经历了30多年的艰辛与苦难后,C919终于翱翔于祖国的天空,使中国人有了自己的干线客机。

生不逢时、半途而废的运10


(运10)

1969年3月,中苏珍宝岛战斗之后,为应对将来可能发生的中苏冲突,林彪提出“大搞轰炸机,大搞运输机”的指示,国防科委第六研究院在此前承担的研制远程运输机的10号任务的基础上,又新增了研制远程轰炸机的12号任务,研制和生产工作由603所和西安飞机制造厂承接。

1970年,毛泽东同志视察上海时说,“上海的工业基础这么好,可以搞飞机嘛”。同年,中央军委、国家计委向上海市下达了研制大型客机的708工程,并成立飞机制造公司:飞机设计由640所牵头;总装放在中国人民解放军5703厂;发动机制造放在上海发动机制造厂;起落架制造在118厂;雷达制造在上海无线电二厂。

1971年林彪坠机后,10号任务和12号任务相继搁浅,最终与708工程三者合一,在全国大协作的模式下开始了国产大飞机的研发。期间,英国曾向中国兜售客机,国内也有人呼吁引进英国三叉戟客机和相关技术进行仿制,高层决心自主研发——周恩来同志曾批示“同意不买这种专利,我们进口飞机品种已够多了”,引进的呼吁遂腹死胎中。

第一架运10原型机在1978年和1979年两次被用于静力测试,分别加载到102%和105%设计载荷时,机身在预计部位破坏,试验结果符合设计要求。

第二架运10原型机于1980年完成首飞。

第三架运10由于经费不足,仅完成2/3。1980年,上飞厂写信给中央,报告运10的研制情况和实际困难,请求中央予以扶持。

一直以来,运10就颇具争议,有观点认为运10下马是理所当然的,并从运10的经济性、飞行性能以及安全性上对运10予以完全否定性的看法。也有观点认为,运10下马是时代的悲剧,运10副总说程不时对运10下马感到无比惋惜。那么,在当时的专家在实地考察了运10之后,究竟对运10做了怎样的评价呢?

1981年,三机部和上海市政府召开运10论证会,邀请了包括范绪箕(航空老专家,原南京航空学院院长,时任中国交通大学校长)、吴仲华(发动机专家,中国科学院学部委员)、王俊奎(北京航空学院教授)等专家,以及经济、冶金、化工方面的专家共55位同志,对运10飞机进行实地考察后举行了评审会议。

会议认为:“运10飞机经过研制单位和协作单位的共同努力,做了大量工作,培养了一支设计、工艺、研究、管理队伍,首次按照英美航空规范进行设计;建立了出局规模的设计、试验、制造大型客机的设施和能力,为进一步发展中国民航工业打下了初步基础;取得了一百吨级的大型客机、大型发动机以及配套的航空新材料、新成品和器件的初步研制成果,填补了中国民航工业在这方面的空白。现在运10飞机已经有了一个很好的起点,有了这个基础,将来就可以发展各种类型的民航飞机。这个队伍和基础建立起来不容易,停下来损失太大。”

会议得出结论:“运10的研制工作不要停,队伍不要散,成果不要丢”,并向国务院报告,“建议运10应走完研制全过程,取得完整的技术成果”,并提出,“再研制3架;再研制2架;再研制1架;对第三架已制零部件做必要的疲劳试验四个方案。”但这些专家提交国务院的报告上报后,并未获批复。

同年,三机部正式向中央请示,申请拨流动资金1.6亿元,表示如果资金到位,运10可于1990年可交付16架,但该请示依旧杳无音讯。

1982年初,上海市计划委员会和市国防工办向国家计委作了报告,请求立即回复和继续完成第三架飞机的研制工作,并表示上海可承担一半研制经费,但仍未获批复。

从1980年9月首飞至1985年2月,运10总共累计试飞130架次,最远航程3600千米,最大起飞重量110吨,最高飞行高度11,000米。足迹遍布北京、合肥、哈尔滨、乌鲁木齐、广州、昆明、成都,在西藏受灾时,运10七赴拉萨运送救灾物质。

虽然运10采用了部分美国零件,比如使用了美国发动机,但其国产化程度高达96%,配套的国产发动机涡扇8于1982年4月在波音707上试飞。

不过,由于中国航空工业基础相对薄弱。运10项目本身存在一定技术风险、经济风险。比如在材料方面,航空铝合金、复合材料等方面存在不足(现在航空铝合金、碳纤维复合材料已经不是问题了,C919的带动下中国突破了第三代铝锂合金预拉伸厚板的制造和加工工艺,技术经济指标达到国际先进水平)。制造工艺方面,比如焊接技术对比西方也存在差距。在设备方面,中国当时缺乏巨型模锻水压机……在经济性和安全性上,如果民航单位采购运10,无论是经济性还是安全性都无法与同时期的波音飞机相较量。

最终,中国方面选择与美国麦道公司合资,第三架运10原型机及其生产线被拆毁,运10研发过程中形成的技术团队也随之解散。从此中国放弃了大型客机的自主研发,选择了“造不如买”的道路,组装货和洋货也就取代了自主研发。

运-10首飞现场

在市场换技术中沉沦

1985年,中美开始合作生产麦道82客机,但中国在合作生产麦道82飞机的过程中仅仅扮演了大部件组装的角色,技术含量很低,只占全机工作份额的6%-8%。合作生产的麦道82/83总计35架,而且价格比从美国进口还贵。

1987年1月,原中国航空工业部与中国民航总局联合向波音公司、麦道公司、空客公司等国外6家飞机和发动机制造公司发出联合研制干线飞机的邀请。

空客公司允许授权中国组装A320,但禁止中国基于A320进行改进,这等于是堵死了中国以A320为基础,发展自己的民用机型的路子。

同理,波音公司也拒绝授权中国对波音飞机进行改进,只允许中方组装150架波音737飞机,还附带了波音飞机在中国市场的份额能够达到70%的条件。

只有麦道提出同意中国对麦道90-30进行改进,但仅限于将起落架变成4个,其余原封不动。

市场换技术的结果往往是事与愿违,相比之下,小汽车产业还算是幸运的,合资车厂至少能赚钱,而且赚钱能力还颇为不俗,但中国的大飞机就没这么幸运了——1996年12月,波音公司用133亿美元合并了麦道公司。1997年,波音宣判麦道MD-11、MD-80和MD-90系列飞机死刑。最后,麦道90-30只生产了2架就夭折。

1988年中国与MBB公司合作的MPC75项目,耗资2600万马克,从1989年到1992年,共组织176人前往德国接受技术转让,虽然培养了一批人才——FAI院长吴光辉、FAI民机总设计师陈俊章、FAI负责适航的副总设计师朱余华;学到了国外技术——总体优化设计技术、强度载荷滚动设计技术、符合民机适航要求的强度分析与校核程序、民机气动弹性分析计算、复合材料设计方面的技术……但最终没有出成果。

同样和空客合作的AE100项目也因外方在合作方面缺乏诚意,加上外方要求技术成果全部归属于空客公司等附属条件而告吹。

在运10下马后的15年里,中国民用航空工业一直处于市场换技术的阵痛之中,和欧美各国15年的合作,虽然通过给波音、空客、麦道制造机身零部件,学会了机身制造技术,但在发动机、航电、飞控等核心系统上,西方从来未对中国倾囊相授。

市场换技术不仅耗费巨资,而且始终没能制造出一架国产化率和技术指标双双达到运10水平的民航客机。从1980年到1998年,中国购买国外飞机共耗资150亿美元。截至2010年,中国拥有的1560架大飞机中,53%由波音公司制造,中国民用航空市场也随着市场换技术逐步被波音和空客垄断。

在这个时期,除了国内民航市场被外资垄断外,技术人才流失同样触目惊心——在高层决定放弃运10后,研发团队遂告解散,研制运10的技术人员只能各回各家,但因80-90年代军工项目下马和“军队要忍耐”,科研院所陷入困境,只能整天“忙生活”,以603所为例,因工资发放困难,不得不实行半天工作制——半天上班,半天打工养家糊口,甚至还把节约下的能源经费用来发工资,生活上的窘迫直接造成了大量技术人才流失。

同样处于困境中的上飞则选择了曲线救国之路——因为技术是需要反复实践的,一旦长期不练就荒废了,为防止技术人才流失或荒废,上飞选择将技术人才以劳务输出的模式送到国外公司锻炼——90年代,上海飞机制造厂执行副厂长王文斌以税后年薪18万赴美,后因国家召唤回国,遂以6万年薪为国效力。但像王文斌这样的在祖国召唤后回国的人仅仅是一部分,很多技术骨干一去不复返了。

探路先锋ARJ21


(ARJ21)

在运10下马后,中国先后和麦道、波音、空客等公司合作生产大飞机,但在市场换技术之路中撞得头破血流。虽然对西方的民航飞机的设计流程和设计要求有了一定的了解,也培养出了一批人才,掌握了大飞机机身的生产制造技术,但历次和西方的合作让中国认清了西方根本不会传授中国核心技术的现实。西方所谓的“技术合作”是为了使民用中国航空工业沦为西方的打工仔。

痛定思痛后,中国开始谋求自主设计大飞机。ARJ21项目由上飞承接。西飞以运7为基础,搞出了新舟60支线客机。

因在市场换技术后,除了大飞机机身制造方面由于给西方航空巨头打工而取得显著进步外,其他方面大多处于止步不前的状态,加上人才老化和年轻一代的技术人才在一些关键领域长期缺乏实践的磨砺,在局部甚至存在技术水平不进反退的情况。因为缺课太多,所以纯自主研发并不现实,因此大量采购国外子系统成为必然选择。

但在采购中,中国吸取了以前的教训,要求享受和波音、空客等飞机制造商处于对等地位,自己设计自己的飞机,国外供应商只为中国提供符合要求的子系统。加上在“911事件”后,民航市场一度门可罗雀,各大飞机制造商的新机开发、制造计划大多腹死胎中或大幅削减,中国的ARJ21项目犹如及时雨,成为国外子系统供应商追捧的对象。

ARJ21是Advanced Regional Jet for the 21st Century的缩写,2002年4月正式立项。2008年11月28日,ARJ21完成首飞。2012年2月,进入到适航审定试飞阶段。2014年12月30日,取得了中国民航局颁发的型号合格证。2015年10月,ARJ21交付成都航空试运营。2016年6月28日,ARJ21完成首次载客飞行。

ARJ21是一款中国自主设计,零配件全球采购,商飞组装的国产支线客机,价格为3000万美元。可以说除了飞机设计和机身是国产外,其余子系统大多外购。

子系统之所以全球采购,主要是因为在20余年的时间里,航空技术日新月异,而中国已然缺课太多,不得已只能采取全球采购的模式。而且ARJ21的子系统采用了全球采购模式,使无论是性能还是安全性都比较有保障。另外,大量采购国外子系统也有利于试航取证。

如果说ARJ21对中国民用航空业意味着什么?那么,“探路先锋”这个词是再合适不过的了,ARJ21是在为日后研制大飞机打基础——在运10夭折后,第一次把自主设计、组装生产、适航取证的流程走了一遍,积累了经验,为以后大飞机的研制打下了基础,这就是ARJ21最大的意义。

承前启后的C919


(C919)

C919于2008年11月立项,是国产中程干线客机,计划于2016年取得适航证并交付用户。C919的“C”是“China”的首字母,第一个“9”的寓意是经久不衰、持久耐用,“19”代表的是中国首型大型客机最大载客量为190座,合起来就是中国的一款持久耐用的190座民用客机。而且以C为开头也寓意着要与Airbus(空客)和Boeing(波音)竞争,在大客机制造业中形成ABC三足鼎立的格局。

C919的基本型布局为168座(最多可容纳190个座位),C919与波音737和空客A320属同一级别:有效载荷为20.4公吨;巡航速度0.785马赫;最大飞行高度12,100米;标准航程为4075公里,增大航程为5555公里;经济寿命达9万飞行小时。另外,C919还具有巡航气动效率高、运营维护成本较低、飞机油耗较低、发动机噪声较小等特点,从纸面参数上来看,C919着实是一款出众的中程干线客机。

那么问题来了,这样一款优秀的干线客机,他的国产化水平到底怎么样呢?具体如下图所示。作为飞机最为核心的航电、飞控和发动机都有中航工业或商发参与其中,虽然现阶段C919使用美国GE的发动机,但预计到2020年后,将换装国产长江1000A发动机。而C919的机身和气动布局近乎完全由中航工业和商飞完成,即使是起落架、辅助动力、液压系统、电源系统等方面,也是由中航工业和国外合作伙伴合力完成。

因此,若说C919是纯国产则有失客观,但说是组装货更有失偏颇——C919是中国和国外厂商合作的产物更合适一些。

那么,缘何与外商合作开发呢?

正如ARJ21由于中国民用航空工业缺课太多而全球采购子系统,C919与国外企业合作研发的主要因素也在于此——中国在大型客机制造方面无论人才储备还是设计经验、制造经验都相对不足。相对于在军用战机方面的大量技术积累,中国在大型客机方面的技术积累仅限于30年前的半途而废的运10和组装的少量麦道,无论为了客机的安全性,还是为了客机的性能考虑,在与国外老牌厂商的合作中学习国外先进技术,积累实践经验都成为必然的选择。此外,与国外厂商合作,还有利于开拓海外市场——适当地向外商让利,那么,在取得适航证以及未来打入国际市场的时候就会少很多阻碍。

C919对中国的意义不仅仅是一款干线客机那么简单。

在经济方面,C919能使中国民航不再依赖于从欧美进口波音和空客的中层干线客机,打破欧美航空巨头垄断,为国家节省大量外汇。

在军事方面,因运20过于肥硕的身躯和200吨的最大起飞重量,并不适合改装为特种飞机。而用C919改装预警机、高新机等大型军用特种飞机的潜力巨大。虽然现阶段的C919改装成军用战机的概率微乎其微,但在将来,中国完全掌握C919的全部技术并能100%实现国产化之后,C919实现军民两用的可能性并非一点也没有。

在社会效益方面,C919项目能带动上下游产业发展,增加大量高收入的就业岗位,拉动地方经济发展。

在技术方面,C919能锻炼中国航空工业在干线客机方面的设计和制造能力,锻炼一批航空人才,提升中国民用航空工业水平。而且C919大飞机的研发和制造在沈阳、成都、西安、上海、南昌等地形成民用航空产业集群,不仅拉动当地经济发展,还为以后国产打飞机的研发和制造夯实了基础。

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