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掌握國產(chǎn)大飛機(jī)核心機(jī)密的青年軍

11月2日，當(dāng)國產(chǎn)大型客機(jī)C919揭開神秘面紗，在各類社交網(wǎng)絡(luò)和新聞平臺(tái)“刷屏”時(shí)，大飛機(jī)背后的年輕人坐在辦公室里，面對(duì)電腦、電視、手機(jī)屏幕，激動(dòng)不已。

被稱作大飛機(jī)公司的中國商飛公司，35歲以下年輕人占70%以上，國產(chǎn)大飛機(jī)的核心機(jī)密就掌握在這群80后、90后“青年軍”手中。

了解航空工業(yè)的“粉絲”恐怕不會(huì)忘記C919項(xiàng)目啟動(dòng)之初“國產(chǎn)化率大于10%即可”的低標(biāo)準(zhǔn)，而即便是這樣的低要求，當(dāng)時(shí)也被一些資深飛行器愛好者認(rèn)為不易實(shí)現(xiàn)；如今，交付下線的成品，不僅拿到了517架的訂單，還擁有高達(dá)近60%的國產(chǎn)化率。

國際相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜襾碇袊田w考察時(shí)曾發(fā)出這樣的感慨：“中國大飛機(jī)令人印象深刻的不僅是技術(shù)，還有它背后有一群渴望飛翔的年輕人！”

發(fā)動(dòng)機(jī)不是拿來就能往上裝的

C919的核心部件之一——發(fā)動(dòng)機(jī)，是進(jìn)口貨，貨源來自美國GE公司與法國SNECMA公司合資建立的CFM國際公司。從發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商選定之初，有關(guān)國產(chǎn)大飛機(jī)“發(fā)動(dòng)機(jī)為何非國產(chǎn)”的爭(zhēng)論就不斷。

實(shí)際上，目前世界上最著名的3家飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商GE（通用，美國公司）、勞斯萊斯（羅爾斯·羅伊斯，英國公司）、普惠（普萊特·惠特尼，美國公司），占據(jù)整個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)超過90%的份額。以C919對(duì)標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)的波音737客機(jī)和空客A320客機(jī)為例，他們所使用的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)均來自上述3大發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商。

問題的關(guān)鍵是，發(fā)動(dòng)機(jī)誰都可以買回家，但要把發(fā)動(dòng)機(jī)裝到飛機(jī)上，并不是誰都能做到的。這也正是為什么上述3家企業(yè)面向全世界的飛機(jī)生產(chǎn)制造商銷售發(fā)動(dòng)機(jī)，卻只有波音、空客、龐巴迪（加拿大公司）等有限的飛機(jī)生產(chǎn)制造商會(huì)向其采購。目前，除了美俄兩國具備“完全不依靠外力，獨(dú)立完成飛機(jī)從設(shè)計(jì)到試驗(yàn)、生產(chǎn)、服役”的全過程外，還沒有哪個(gè)國家可以做到不靠進(jìn)口完全自制飛機(jī)。

31歲的朱巖，如今是中國商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院動(dòng)力燃油部動(dòng)力裝置室主任。他告訴記者，把合適的發(fā)動(dòng)機(jī)按照飛機(jī)性能的要求設(shè)計(jì)并安裝上馬，本身就是一件難度極大的活兒。尤其在我國，由于最早一架民用客機(jī)運(yùn)10的研發(fā)距今已30多年，民用飛機(jī)制造相當(dāng)于處在“從無到有”的狀態(tài)，一切都要從頭做起。

以發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)裝配為例，朱巖所在的團(tuán)隊(duì)，首先要把C919包括航程、客艙數(shù)量、盤升率、下降率、耗油量、推力參數(shù)、引氣量等設(shè)計(jì)需求整理提供給供應(yīng)商，然后經(jīng)供應(yīng)商工程師研判返還，團(tuán)隊(duì)還要重新調(diào)整需求參數(shù)，在“能做出來”和“希望得到”之間尋求最優(yōu)解決方案。但供應(yīng)商也常常會(huì)出于節(jié)約成本的考慮，提出一些不合理的改動(dòng)要求。對(duì)此，過去沒有造飛機(jī)經(jīng)驗(yàn)的年輕人，會(huì)“火眼金睛”地果斷拒絕，“不能被他們框進(jìn)去，每一次改動(dòng)我們都會(huì)反復(fù)試驗(yàn)核實(shí)，并要求對(duì)方說明這樣改的先例?！?/p>

朱巖的團(tuán)隊(duì)有20余人，除兩名40歲以上的工程師外，其余均在35歲以下，最年輕的只有24歲。這群年輕人所要面對(duì)的，是平均年齡在50歲左右的外國公司高工。

大飛機(jī)國產(chǎn)化道路上繞不過去的坎兒

除了發(fā)動(dòng)機(jī)，飛機(jī)制造材料也是大飛機(jī)國產(chǎn)化道路上繞不過去的坎兒。C919下線，在我國材料領(lǐng)域具有里程碑的意義。

公開資料顯示，這是先進(jìn)材料首次在國產(chǎn)民機(jī)中大規(guī)模應(yīng)用，第三代鋁鋰合金材料、先進(jìn)復(fù)合材料在C919機(jī)體結(jié)構(gòu)用量分別達(dá)到8.8%和12%，這使得體型較大的C919減重7%以上。對(duì)標(biāo)波音737和空客A320兩種型號(hào)的“競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手”，C919的先進(jìn)復(fù)合材料也是使用量更多。

在我國，30多年前研制的運(yùn)10民用機(jī)采用全金屬質(zhì)地，近期研制的ARJ21中小型民用機(jī)也僅使用了約1%的復(fù)合材料。用材料科學(xué)專家、中南大學(xué)材料學(xué)院教授鄧運(yùn)來的話來說，飛機(jī)的“皮膚”就是一代飛機(jī)的標(biāo)志，“一代飛機(jī)，一代材料”。材料越輕、耐久性越佳，飛機(jī)的性能也就能隨之上一個(gè)臺(tái)階。

我國材料科學(xué)目前在世界上處于較為弱勢(shì)的地位，C919目前使用的復(fù)合材料全都來自國外供應(yīng)商，但在沒有基本材料標(biāo)準(zhǔn)的情況下，即便向老外購買，都是一件極其困難的事。袁宇慧所做的，就是根據(jù)飛機(jī)性能需求，制定C919每一個(gè)部位材料的選用標(biāo)準(zhǔn)。這位35歲的中國商飛公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院標(biāo)準(zhǔn)材料設(shè)計(jì)研究部副部長告訴記者，世界上每一個(gè)飛機(jī)生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的每一種型號(hào)飛機(jī)，都有一套只屬于自己的材料標(biāo)準(zhǔn)。這些材料標(biāo)準(zhǔn)，就像可口可樂的神秘配方一樣，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，別人是買不到的。

從2008年到2012年，袁宇慧和團(tuán)隊(duì)花了4年時(shí)間才把C919材料的標(biāo)準(zhǔn)文字、內(nèi)容部分基本確定，但具體到每個(gè)部位每種材料的纖維量、拉伸長度、樹脂含量、物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等數(shù)據(jù)，還要重新經(jīng)過實(shí)驗(yàn)再用統(tǒng)計(jì)學(xué)算法得出合理值。這個(gè)合理值，既要保證符合C919的設(shè)計(jì)需求，也要具備生產(chǎn)的可能性，還要最終得到適航當(dāng)局的認(rèn)可。

這些年來，標(biāo)準(zhǔn)材料團(tuán)隊(duì)幾乎每天都在設(shè)計(jì)、制造一線調(diào)研。實(shí)操工程師會(huì)告訴他們，需要哪一種性能的材料，軟一點(diǎn)、拉伸度強(qiáng)一些、質(zhì)量輕一些……工程師們口中的“一點(diǎn)、一些”，到了材料師那里，就必須量化為一種材料某種含量的具體參數(shù)。這些參數(shù)，每一次都是材料師通過實(shí)驗(yàn)室比對(duì)、實(shí)操測(cè)量等繁瑣而又枯燥的方式獲得的，極其珍貴。

問題是，既然復(fù)合材料好用，C919為何不能大面積使用，而只在12%的“皮膚”中使用這種材料呢？袁宇慧說，完全使用復(fù)合材料技術(shù)上尚不允許，它與一般的金屬材料特性完全不同，在飛機(jī)不同部位使用也會(huì)產(chǎn)生完全不一樣的變化，即便是同一時(shí)間來自四五個(gè)方向的不同風(fēng)力，也會(huì)對(duì)復(fù)合材料產(chǎn)生不同影響，“受力要靠反復(fù)計(jì)算和分析，為了保險(xiǎn)起見，使用12%的復(fù)合材料是目前技術(shù)、安全和經(jīng)濟(jì)性能的綜合考量。”

值得一提的是，憑借豐富的材料領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)，袁宇慧團(tuán)隊(duì)目前已在指導(dǎo)中航工業(yè)下屬輔助材料生產(chǎn)企業(yè)和江蘇一家民營企業(yè)進(jìn)行材料優(yōu)化和革新，“過去我們只會(huì)告訴他們要什么，做不出來就算了；現(xiàn)在我們可以幫助他們分析，問題可能出在哪個(gè)環(huán)節(jié)，可以如何改進(jìn)?！?/p>

獨(dú)一無二的設(shè)計(jì)降低飛機(jī)油耗

“寬敞”是C919的一大優(yōu)勢(shì)，客艙里的座椅和過道都比較寬敞，人站立的時(shí)候離天花板較遠(yuǎn)、兩手容易展開、行李架也較高。

而寬敞背后是來自青年設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)數(shù)年來夜以繼日的不懈努力，C919每一處調(diào)整，都牽扯到設(shè)計(jì)。33歲的劉若斯是飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院結(jié)構(gòu)部副部長。他告訴記者，設(shè)計(jì)部晚上8點(diǎn)半下班屬“正常情況”，一加班往往就是一個(gè)通宵。

值得注意的是，C919還有一項(xiàng)全世界獨(dú)一無二的設(shè)計(jì)——推進(jìn)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，即把飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、連接發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)翼的吊掛結(jié)構(gòu)兩件產(chǎn)品整合到一起進(jìn)行設(shè)計(jì)。這與世界上其他民用機(jī)的設(shè)計(jì)都不同。一般情況下，飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)與吊掛結(jié)構(gòu)分開設(shè)計(jì)，但在C919的一體化設(shè)計(jì)中，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方與吊掛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方首次實(shí)現(xiàn)了“你中有我、我中有你”的理想狀態(tài)。

“我們的設(shè)計(jì)師與CFM的設(shè)計(jì)師一起合作，互相參與對(duì)方的設(shè)計(jì)?！眲⑷羲菇榻B，這種設(shè)計(jì)方式帶來的最終結(jié)果是——吊掛高度降低、吊掛在發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道截面中面積占比變小，C919在機(jī)體更大的情況下，實(shí)現(xiàn)節(jié)油1.5%、噪音減小。

參與C919研制的年輕人不少都是剛剛從大學(xué)畢業(yè)的，但他們觸到了一個(gè)聽上去很“高大上”的夢(mèng)想——參與世界一流大飛機(jī)的制造研發(fā)。

“一個(gè)航空人，一輩子能參加一個(gè)型號(hào)的飛機(jī)研制就算是圓夢(mèng)了?！?/p>

（摘自《中國青年報(bào)》2015年11月4日 王燁捷、周凱/文）