晨楓

對(duì)“最好”的清楚定義

C919的成功首飛無(wú)疑代表了中國(guó)航空的巨大成就，但也提醒人們剩下的任務(wù)還任重道遠(yuǎn)。新型客機(jī)從首飛到航班運(yùn)營(yíng)一般需要2年，波音737MAX只用了1年，空客A320neo是1.5年。波音737MAX和A320neo都是現(xiàn)有機(jī)型的深度升級(jí)，試飛和認(rèn)證需要的時(shí)間較短是自然的。大得多的波音787用了2年，“問(wèn)題女王”A380也是2年。根據(jù)目前的相關(guān)報(bào)道，C919取證需要3～5年時(shí)間，這是很保守的估計(jì)，也凸顯了中國(guó)對(duì)大飛的基本想法：不急于求成，要做就要做到最好。

這不是說(shuō)要是做不到漫無(wú)邊際的最好，就永遠(yuǎn)拖下去。對(duì)“最好”有一個(gè)清楚的定義，對(duì)達(dá)到這個(gè)“最好”有明確的路線圖和萬(wàn)一達(dá)不到目的的備選方案。幾事不從最理想情況出發(fā)，而是留有余地，這是認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虘B(tài)度。

C919從一開始就體現(xiàn)了這樣的工程態(tài)度。C919在2008年立項(xiàng)，按照原計(jì)戈0，應(yīng)該2014年首飛，2016年投入航班運(yùn)營(yíng)，這是比較雄心勃勃但并不離譜的進(jìn)度。實(shí)際首飛拖了兩年，首飛到預(yù)計(jì)投入航班運(yùn)營(yíng)的時(shí)間將拖1～3年。不為什么，沒(méi)有準(zhǔn)備好，就不勉強(qiáng)。除了已經(jīng)首飛的101號(hào)機(jī)，C919還將有5架飛機(jī)參加試飛，數(shù)量之多，試飛量之大，反映了商飛穩(wěn)扎穩(wěn)打、首戰(zhàn)必勝的理念。

C919沒(méi)有趕在哪個(gè)黃道吉日首飛，不搞獻(xiàn)禮、爭(zhēng)光，該干嘛還干嘛，沒(méi)有準(zhǔn)備好就繼續(xù)認(rèn)認(rèn)真真準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好了就干。中國(guó)過(guò)去有趕節(jié)點(diǎn)、爭(zhēng)獻(xiàn)禮的習(xí)慣，那是因?yàn)楹孟⒉粔蚨?，黃道吉日弄點(diǎn)好消息，大家喜慶喜慶?，F(xiàn)在不需要了。特大橋打破世界紀(jì)錄，高鐵線開通運(yùn)營(yíng)，液化氣船建成交付，都只是一條新聞而已，關(guān)注度還不及武林擂臺(tái)或者丹麥生蠔。到了C929首飛的時(shí)候，可能關(guān)注度還不及C919，這不奇怪，也不見(jiàn)得就是壞事。

C919與波音737、A320

C919是中國(guó)設(shè)計(jì)、中國(guó)制造的大飛機(jī)。沒(méi)錯(cuò)，世界上比C919更大的飛機(jī)多的是——連當(dāng)年運(yùn)10的起飛重量都超過(guò)C919。但C919依然是大飛機(jī)，不是小飛機(jī)。C919是中國(guó)設(shè)計(jì)、中國(guó)制造的，這與C919采用了引進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)、航電、起落架、輔助動(dòng)力等關(guān)鍵系統(tǒng)不沖突，中國(guó)不僅要造一架能飛起來(lái)的客機(jī)，還要造一架能與行業(yè)翹楚波音737、空客A320競(jìng)爭(zhēng)的好飛機(jī)，因此要“天下英才、盡為我用”，這一點(diǎn)錯(cuò)也沒(méi)有。中國(guó)在努力研發(fā)國(guó)產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)、航電、起落架、輔助動(dòng)力等關(guān)鍵系統(tǒng)，可能需要一點(diǎn)時(shí)日才能趕上世界先進(jìn)水平，那就從氣動(dòng)設(shè)計(jì)、機(jī)體制造做起。龐巴迪和巴西航空工業(yè)公司也跟中國(guó)商飛一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)、航電、起落架、輔助動(dòng)力等也是來(lái)自美國(guó)和歐洲，一樣不妨礙他們打出加拿大和巴西的民族品牌。把商飛貶低為只會(huì)敲打一個(gè)“飛機(jī)殼子”，這是對(duì)飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造的無(wú)知。坊間有說(shuō)法，只要?jiǎng)恿ψ銐?，板磚都能飛起來(lái)。這話當(dāng)作說(shuō)笑可以，當(dāng)真了不光侮辱別人的智商，也侮辱自己的智商了。

客機(jī)設(shè)計(jì)首先從定位開始。C919與波音737、A320看起來(lái)高度相似，實(shí)際上精妙就在細(xì)微中?？蜋C(jī)要達(dá)到安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性，一般工程原則是80：20，也就是說(shuō)，20%的努力經(jīng)常足以獲得80%的收益，要榨出其余20%的收益，則要付出另外80%的努力。在高度成熟、競(jìng)爭(zhēng)激烈的客機(jī)市場(chǎng)，成功與否常常在于最后的1%。因此，C919要能成功地與波音737、A320競(jìng)爭(zhēng)，就不能滿足于“先解決有無(wú)的問(wèn)題”，只要一上跑道，就直接進(jìn)入奧運(yùn)決賽。

C919的可靠性最終要靠適航證來(lái)證明。ARJ21首飛成功后，用了前所未有的6年才獲得中國(guó)民航適航證，就是為了確保萬(wàn)無(wú)一失，以最高標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)安全性。ARJ21獲得適航證兩年后，才進(jìn)入航班運(yùn)營(yíng)，從首飛到航班運(yùn)營(yíng)用了前所未有的8年，充分體現(xiàn)了商飛的慎重。ARJ21在投入航班運(yùn)營(yíng)之后，保持低調(diào)，老老實(shí)實(shí)地飛航班，用實(shí)績(jī)打出安全性、可靠性、出動(dòng)性的牌子。說(shuō)到底，對(duì)于中國(guó)，造大飛機(jī)是新鮮事物，用科學(xué)方法驗(yàn)證大飛機(jī)的適航性也是新鮮事物，兩者都需要在實(shí)踐中完善起來(lái)。ARJ21先走一步對(duì)C919的重要性是怎么說(shuō)也不為過(guò)的。

C919在舒適性方面很下工夫。C919與主要競(jìng)爭(zhēng)目標(biāo)波音737、A320一樣，每排座位都是3+3布置。波音737的機(jī)體寬度為3.76米，機(jī)艙寬度為3.52米，座位寬度為17英寸，過(guò)道寬度為20英寸?？湛虯320的機(jī)體寬度為3.96米，機(jī)艙寬度為3.7米，座位寬度增加到18英寸，但過(guò)道寬度降低到19英寸。C919的機(jī)體寬度為3.96米，機(jī)艙寬度3.7米，但座位寬度為18+18.5+18英寸，而過(guò)道依然為20英寸。換句話說(shuō)，C919的機(jī)體和機(jī)艙寬度與A320相同，但座位與過(guò)道比A320還要寬。這是怎么回事呢？

奧妙在C919的截面形狀。A320的截面更接近圓形，弧形艙壁在座位肩部以上高度開始明顯向內(nèi)傾斜，使得座位難以利用靠近艙壁的最大寬度。C919的機(jī)體高度為4.166米，A320為4.14米，這多出來(lái)的26毫米使得C919的截面的上半部（尤其是兩肩）更加飽滿，座位肩部上下的艙壁更加接近垂直，爭(zhēng)取出額外的5厘米，這也是C919機(jī)艙比A320寬5厘米說(shuō)法的出處。但這不僅增加了重量和阻力，也增加了設(shè)計(jì)和制造上的難度。

C919機(jī)體的下半截面與A320相似，可以容納LD3航空集裝箱，增加盈利空間。波音737的貨艙不管是哪一代都不能容納LD3，只能運(yùn)散貨，運(yùn)旅客行李問(wèn)題不大，但要做兼職貨運(yùn)就難了。這是波音737受時(shí)代的拖累，當(dāng)年在設(shè)計(jì)中沿用波音707機(jī)艙截面的時(shí)候，還沒(méi)有航空集裝箱呢。

C919還加強(qiáng)了隔音，設(shè)計(jì)要求達(dá)到60分貝以下的機(jī)內(nèi)噪音，比常規(guī)的80分貝明顯降低。也就是說(shuō)，從身邊大巴的噪聲水平降低到大聲對(duì)話的噪聲水平，這是很大的進(jìn)步。機(jī)艙換氣也增加20%，加強(qiáng)空氣流通，提高舒適感。

發(fā)動(dòng)機(jī)之爭(zhēng)

C919的最終成功還是要靠經(jīng)濟(jì)性，說(shuō)白了，就是要省油。這首先要靠發(fā)動(dòng)機(jī)。C919在項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)，普拉特-惠特尼提議PW1000G，通用電氣提議LEAP。

PW1000G是齒輪驅(qū)動(dòng)的渦扇，便于采用大直徑、低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇，雙轉(zhuǎn)子達(dá)到三轉(zhuǎn)子的效果，節(jié)油和降噪效果非常顯著。有人在發(fā)動(dòng)機(jī)地面運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)站在發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)前十幾米內(nèi)測(cè)試，依然可以在手機(jī)里對(duì)話，當(dāng)然要提高一點(diǎn)嗓門，但雙方還是聽得見(jiàn)。但PW1000G的技術(shù)復(fù)雜，飽受成長(zhǎng)中的陣痛之苦，后來(lái)的研發(fā)和投產(chǎn)中出現(xiàn)一系列問(wèn)題，龐巴迪CS系列、空客A320neo和巴西航空工業(yè)E2系列都不同程度受到影響，各家公司都在與普拉特-惠特尼交涉，就推遲交貨提供補(bǔ)償。

通用電氣與法國(guó)賽峰合作研制的LEAP是成功的CFM56深度發(fā)展型，采用三維編織碳纖維風(fēng)扇葉片，不僅重量更輕、強(qiáng)度更高，更加復(fù)雜的形狀還可以在同樣尺寸下達(dá)到更高的推進(jìn)效率；先進(jìn)燃燒室的燃燒效率更高，改善油耗，降低碳排放；陶瓷基復(fù)材渦輪和三維流動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)—步提高熱效率。最后商飛選擇了LEAP，并且在協(xié)議中規(guī)定LEAP為C919的唯一發(fā)動(dòng)機(jī)。更具體地說(shuō)，是LEAP-1C，推力為124.5～133.4千牛級(jí)。

PW1000G和LEAP的對(duì)比一言難盡，PW1000G更大的直徑（A320neo上的PW1100G直徑達(dá)到81英寸）、更低的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速在理論上更加省油，但LEAP的先進(jìn)風(fēng)扇、燃燒室和渦輪補(bǔ)上了差距，較小的風(fēng)扇直徑還減小了迎風(fēng)阻力。波音737MAX和A320neo都可由用戶任選PW1000G或者LEAP，這提供更大的選擇余地，提高競(jìng)爭(zhēng)力。但中國(guó)是新來(lái)者，C919在很長(zhǎng)一段時(shí)間里的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)還是弱勢(shì)，這樣的靈活性還是不必要的奢侈。

另外，為了高原要求，C919的發(fā)動(dòng)機(jī)需要增加推力。商飛也要求采用更堅(jiān)固、更可靠、反推力力量更大、作用更加平順但也重量和復(fù)雜性更高的后退折流環(huán)形格柵式反推力裝置，這可以從C919著陸滑跑時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)短艙罩后退形成的一道環(huán)形“裂縫”看到。這也與中國(guó)的高原要求有關(guān)，為了適應(yīng)從空氣稀薄的高原機(jī)場(chǎng)到低海拔沿海機(jī)場(chǎng)的各種條件，C919需要更強(qiáng)大而且調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)的反推力裝置。放遠(yuǎn)了看，C919要在機(jī)場(chǎng)條件相對(duì)簡(jiǎn)陋的第三世界機(jī)場(chǎng)使用，額外的推力和反推力也是有用的。通用電氣以獨(dú)家供應(yīng)為條件，單獨(dú)為C919研制LEAP-1C，也不算霸王條款。要求普拉特-惠特尼將PW1000G也達(dá)到商飛的要求當(dāng)然是做得到的，但誰(shuí)都不是慈善家，為特殊要求單獨(dú)研發(fā)的成本最后還是羊毛出在羊身上。在商飛起步階段，同時(shí)整合兩種新型發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)太大，縮小涉及面是明智的做法。

LEAP家族有A320neo使用的LEAP-1A，波音737MAX使用的LEAP-1B以及C919使用的LEAP-1C。波音737MAX受到翼下離地高度的限制，只能使用69英寸的風(fēng)扇直徑，推力也相應(yīng)降低，為100～120千牛級(jí)。A320neo的LEAP-1A的風(fēng)扇直徑與LEAP-1C相同，都是78英寸，推力為109～156干牛級(jí)，但LEAP-1A使用簡(jiǎn)單、輕巧、緊湊但動(dòng)作粗猛的蚌殼式反推力裝置，可靠性也有所損失。這可以從A320neo發(fā)動(dòng)機(jī)短艙尾伸出的上下“舌頭”看到，反推力擋板從這里收放。LEAP-1A的推力范圍比LEAP-1C更大，這是因?yàn)锳320neo實(shí)際上是一個(gè)完整的家族，從140座的A319neo、165座的A320 neo到206座的A321 neo，推力要求范圍較大是自然的。C919現(xiàn)在只有基本型和增程型，以后有縮短型和加長(zhǎng)型（包括加長(zhǎng)的增程型）時(shí)，有了LEAP-1A的現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)，LEAP-1C增減推力不難做到。

得益于超級(jí)計(jì)算機(jī)

C91 9的機(jī)翼離地高度沒(méi)有波音737那樣的限制，未來(lái)有更大直徑的LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)可用的時(shí)候，便于改裝。C919也像A320一樣，起飛后，起落架可收入機(jī)腹艙內(nèi)，減小阻力。波音737由于歷史拖累，哪一代都只能把起落架收入暴露于空氣流中的機(jī)腹凹坑內(nèi)，阻力較大，但重量較輕。

C919還采用了曲面風(fēng)擋，使得機(jī)頭完整、平順、流線，降低阻力，也更加美觀。最早的C91 9模型還是傳統(tǒng)的“海豚鼻子”機(jī)頭，這是在研發(fā)中途改的。另一個(gè)與早期模型不同的是翼梢小翼，早期模型上是簡(jiǎn)單的外傾平直的常規(guī)小翼，最后定型時(shí)改為大彎度、小上反小翼，但與波音787的折刀形或A350的鐮刀形小翼還是不同，沒(méi)有明顯增加的后掠和彎鉤，也與A320neo的簡(jiǎn)單圓滑過(guò)渡的常規(guī)小翼不同，既避免了專利沖突，也達(dá)到了比常規(guī)小翼更好的效果。

機(jī)翼靠下表面與上表面的壓力差產(chǎn)生升力，這個(gè)壓力差在翼尖也形成繞翼尖的橫向渦卷，前飛的飛機(jī)在翼尖拉出渦流，形成誘導(dǎo)阻力。常規(guī)小翼用豎起來(lái)的翼面阻斷渦卷，但小翼本身也形成渦卷。另外，小翼的重量和向內(nèi)的壓力使得小翼翼根的應(yīng)力較大，翼尖結(jié)果必須相應(yīng)加強(qiáng)，帶來(lái)相應(yīng)的增重。常規(guī)小翼的減阻和增重是一對(duì)矛盾，設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)脑捒赡艿貌粌斒В兂裳b飾性的擺設(shè)。新型大彎度、小上反、大后掠的小翼有一定的阻斷渦卷的作用，但更重要的是通過(guò)逐漸收尖的翼尖，逐步消除上下翼面的壓力差，阻止渦卷產(chǎn)生，增大翼尖后掠則進(jìn)一步強(qiáng)化效果。當(dāng)然，沒(méi)有壓力差了，也就沒(méi)有升力了，不產(chǎn)生升力的翼尖結(jié)構(gòu)最終是死重，所以壓力差也不能全部消除了，殘余的一點(diǎn)就靠小幅度的上反來(lái)阻斷殘余渦卷了，這是一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題。彎曲翼尖在概念上談不上多少?gòu)?fù)雜，但在設(shè)計(jì)上需要大量計(jì)算和優(yōu)化，這就是中國(guó)方興未艾的超級(jí)計(jì)算機(jī)大顯身手的地方了。順便說(shuō)一句，戰(zhàn)斗機(jī)蚌式進(jìn)氣口也是復(fù)雜三維流動(dòng)的計(jì)算流體力學(xué)問(wèn)題，也是得益于超級(jí)計(jì)算機(jī)。

細(xì)化優(yōu)化的航程

在更高層面，C919的主要尺度與波音737MAX或者A320 neo相仿，但標(biāo)準(zhǔn)型起飛重量只有72.5噸，航程只有4 075千米。增程型的起飛重量增加到77.3噸，航程增加到5 555千米。相比之下，波音737MAX 8和A320 neo的航程達(dá)到6 500千米。這不是技術(shù)落后的表現(xiàn)，反而是商飛按照市場(chǎng)特點(diǎn)所作的細(xì)化、優(yōu)化的結(jié)果。

飛機(jī)載油量越大，航程越大，空重也越大。如果設(shè)計(jì)航程大大超過(guò)典型航線的要求，即使不滿油起飛，多余的空重也導(dǎo)致不必要的油耗。美國(guó)波士頓到洛杉磯的飛行距離約4 200千米，西雅圖到檀香山則達(dá)到4 300千米，芝加哥到安克雷奇也達(dá)到4 550千米，6 500千米的航程可以輕松拿下。6 500千米的航程在理論上還足夠紐約到法蘭克福（6 220千米）的航線，實(shí)際使用會(huì)留有余量，多倫多到曼徹斯特（5500千米）還是不成問(wèn)題的。

但對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)，哈爾濱到廣州才2 800千米，上海到烏魯木齊還不到3 300千米，C919標(biāo)準(zhǔn)型的4 075千米航程就很合適。需要更長(zhǎng)航程的話，C919增程型可達(dá)5 555千米，足夠北京到新加坡（4 400千米）、廣州到馬爾代夫（4 900千米）了，即使留有余量，也依然有很實(shí)用的范圍，比如上海到新加坡（3 800千米）、烏魯木齊到莫斯科（3 750千米）。

C91 9的競(jìng)爭(zhēng)力來(lái)自從基本設(shè)計(jì)開始的可靠性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性?；氐缴田w只是“攢機(jī)商”和C919只是“飛機(jī)殼子”的問(wèn)題，這些責(zé)難不是針對(duì)商飛的，而是針對(duì)中國(guó)航空工業(yè)的。中國(guó)正在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航空電子、航空特設(shè)等方面投入巨大的努力，已經(jīng)取得階段性的發(fā)展。假以時(shí)日，沒(méi)有理由研發(fā)不出高水平的產(chǎn)品。科技不是巫術(shù)，只要有足夠的才華和勤奮，投入足夠的時(shí)間和資源，重復(fù)前人已經(jīng)走過(guò)的路是做得到的。C919或者其他商飛飛機(jī)的目標(biāo)造出最好的飛機(jī)，那分系統(tǒng)也要是最好的。在現(xiàn)在，這些引進(jìn)的分系統(tǒng)是最好的，當(dāng)然要用。未來(lái)有國(guó)產(chǎn)分系統(tǒng)達(dá)到甚至超過(guò)引進(jìn)分系統(tǒng)了，那就是用的時(shí)候了。但如果國(guó)產(chǎn)分系統(tǒng)足夠好而引進(jìn)分系統(tǒng)性價(jià)比更高，不排除回到引進(jìn)分系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)化是過(guò)程，不是目標(biāo)，打造最可靠、最舒適、最經(jīng)濟(jì)的大飛機(jī)才是目標(biāo)。

不實(shí)事求是的贊美是捧殺

C919無(wú)疑是先進(jìn)的，影響是巨大的，但對(duì)其先進(jìn)性和影響要有清醒的認(rèn)識(shí)，不實(shí)事求是的贊美是捧殺。比如說(shuō)，坊間多有把C919與波音737NG和A320ceo相比較的，這種比較意義不大。波音737NG和A320ceo的生產(chǎn)已近尾聲，C919投入航班運(yùn)營(yíng)的時(shí)候，主流銷售產(chǎn)品應(yīng)該已經(jīng)轉(zhuǎn)為波音737MAX和A320neo，這才是有意義的比較對(duì)象。C919面對(duì)波音737MAX和A320neo依然有競(jìng)爭(zhēng)力，但大家用相似的發(fā)動(dòng)機(jī)，C919要靠更加人性化的機(jī)艙設(shè)計(jì)和由設(shè)計(jì)定位決定的本質(zhì)經(jīng)濟(jì)性這樣的硬功夫來(lái)競(jìng)爭(zhēng)。

在技術(shù)上，C919結(jié)構(gòu)的鋁鋰合金用量達(dá)到8.8%，復(fù)材用量達(dá)到12%。但波音787的復(fù)材用量達(dá)到50%，A350的復(fù)材用量更是達(dá)到52%，鋁鋰合金也達(dá)到20%，連龐巴迪CS系列都是46%復(fù)材、24%鋁鋰合金。C919的曲面風(fēng)擋已經(jīng)為波音787、CS系列、A350等飛機(jī)采用，大彎度小翼更是率先在波音787和A350上采用。中間座位加寬也不是全新理念，CS系列就是這樣的。波音787還已經(jīng)采用電致變色機(jī)艙玻璃，這不是沒(méi)有意義的噱頭。在越洋航線上（尤其是由東向西），飛機(jī)在“追著”太陽(yáng)飛，所以機(jī)外始終是白天。為了幫助旅客倒時(shí)差，在某一段時(shí)間里會(huì)要求所有人落下機(jī)窗蓋板，使得機(jī)艙內(nèi)像夜間一樣黑暗，幫助旅客入眠。但難免有人睡不著，或者要看窗外景致，擅自拉開蓋板，強(qiáng)烈的陽(yáng)光影響很多人的休息。另外，飛行安全條例規(guī)定，在著陸前必須打開所有機(jī)窗蓋板，依然會(huì)有人不聽指令。電致變色可以統(tǒng)一控制，根據(jù)需要強(qiáng)制“拉黑”或者“拉白”。C919還是傳統(tǒng)的蓋板，好在C919主打中短程航線，這個(gè)問(wèn)題不大。另外，波音787的機(jī)艙壓力是按1800米空中設(shè)定的。盡管C919的2400米設(shè)定是主流，1800米設(shè)定畢竟更加舒適。

這不是說(shuō)C919的成就不大。C919邁出了了不起的一大步，這是運(yùn)10想邁而沒(méi)有邁出的一步，這是ARJ21邁出了但是不夠大的一步，這是寄托著中國(guó)人厚望的一步，也是提醒世界“中國(guó)來(lái)了”的一步。中國(guó)人不滿足于紙上談兵，不滿足于照貓畫虎，從深謀遠(yuǎn)慮的頂層設(shè)計(jì)開始，在老老實(shí)實(shí)的摳細(xì)節(jié)中充實(shí)，這才有C919的一飛沖天。這是辛苦的，枯燥的，但也是最扎實(shí)的成功之路。（注：文中1英尺約為0.3048米）

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