王亞男
大飛機抬頭起飛的那一刻,牽動著億萬國人的心。
2018年12月28日,C919大型客機103架機在上海浦東國際機場第四跑道順利起飛,在空中停留1小時38分鐘,完成21個試驗點,為恰逢成立十周年的中國商飛和國人獻上了一份最好的賀禮。
據(jù)中國商飛透露,2019年還有3架試飛飛機需要進行部裝、總裝,6架試飛飛機計劃全部投入試飛取證工作。而C919大型客機103架機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)基于前期試飛試驗成果進行調(diào)整,將向中國民航局申請型號合格證(TC)。這標志著國產(chǎn)大型客機的研制又取得了一大突破。
截至2018年底,C 919大型客機己獲得來自28家客戶的815架訂單。從圖紙到落地,從通過諸項試驗到多次成功試飛,當國產(chǎn)大飛機的制造和設(shè)計能力被一次次驗證后,十年磨一劍的C919大飛機,相信不久之后就將劍指云端,與國際市場開啟一場未來之約!
“中國制造”風頭正勁
一架C919大型客機有724根線纜、2328根導管、總長近80公里的管線,零部件總數(shù)達250萬個,把這么多零部件組合在一起絕非易事。然而盡管C919大型客機完全由我國自主設(shè)計、克服了系統(tǒng)集成的難題,有一種質(zhì)疑的聲音卻從未停止——C919大型客機使用的是從美國采購的LEAP-1C發(fā)動機。缺了“心臟”的大飛機,還算是正宗的“國貨”嗎?
航空發(fā)動機堪稱現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”,它直接影響飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性。一直以來,航空發(fā)動機都是中國大飛機工業(yè)的軟肋。中國航發(fā)市場一直被國外公司占據(jù)著,不得不將千億紅利拱手讓人。
中國工程院院士甘曉華說,飛機的設(shè)計制造一般需要15~20年,發(fā)動機要20~25年;全世界能做飛機的企業(yè)有20~30家,能做發(fā)動機的卻只有3~5家。
盡管在研發(fā)水平上有著不小的差距,但國產(chǎn)航空發(fā)動機是必然的選擇。2017年底,首臺中國國產(chǎn)大型客機發(fā)動機CJ-1000A的驗證機CJ-1000AX裝配完成,標志著我國首個民用大涵道比渦扇發(fā)動機整機驗證平臺建立。2018年中旬,隨著一聲轟鳴,C919大型客機航空發(fā)動機CJ-1000AX驗證機整機點火成功,核心機轉(zhuǎn)速最高達到每分鐘6600轉(zhuǎn),標志著我國大型客機航空發(fā)動機終于走過了最艱難的一步。后續(xù)將進一步開展發(fā)動機整機初步性能的摸底試驗,如果能通過嚴苛的考驗,那么驗證機將變成真正的產(chǎn)品,C919大型客機和大型運輸機運-20、水陸兩棲飛機AG600都將擁有一顆真正的“中國心”。
C919項目啟動之初曾立下10%的國產(chǎn)化率目標,而今,C919大型客機整機的國產(chǎn)化率己近60%。而“最終實現(xiàn)全部國產(chǎn)化”,才是大飛機奮斗始終的目標。
適航取證成果斐然
適航和市場,始終是民用航空產(chǎn)品的兩個關(guān)鍵詞。即使有了國產(chǎn)發(fā)動機,有一個問題也是怎么都繞不開的一一有人說,C919最大的瓶頸不是發(fā)動機,而是一張薄薄的適航證。
雖然各國民航部門都有不同的標準,但因美歐民用大飛機發(fā)展較早、技術(shù)較成熟,美歐的適航證幾乎成了國際通用。
“這就好比一款網(wǎng)游,在開發(fā)人員內(nèi)部測試之后,會再進行小范圍的內(nèi)測,然后進行公測,最后才正式上線運營。”一位航空業(yè)內(nèi)人士如是說。在取得中國民航局頒布的核準書之前,C919試飛機的多次試飛均處于早期研發(fā)試飛階段,也就是“內(nèi)測”。103架機即將被用于申請型號合格證的喜訊,則表明C919大型客機即將接受中國民航局官方測試,完成1000多項符合性驗證試驗,進入“公測”的跑道,成為第一架“真正的C919”。
得益于多年前ARJ21民用飛機的適航經(jīng)驗,C919大型客機的取證流程變得更為便利。ARJ21從第一架機首飛到取得核準書用了三年多,整個適航取證花了6年。輪到C919,時間有望大大縮短。C919型號合格審查組組長張迎春認為:“說3年取證太樂觀,說5年取證則太久。”除了103架機由于架構(gòu)上變化較大需要一些研發(fā)、試驗時間外,后續(xù)的104、105架機,首飛、總裝時間間隔會非常小,甚至要低于102架機和101架機之間的間隔。
此外,為了打入全球“公測”,C919大型客機也向歐洲航空安全局(EASA)遞交了型號合格證申請。2016年中旬,EASA己開始受理,歷經(jīng)3年艱苦“長征”,C919大型客機取得“國際通行證”己勝利在望。
產(chǎn)業(yè)化之路任重道遠
C919大型客機獲得的815架訂單中,國外訂單有34架。國內(nèi)主要訂購方為東方航空、南方航空、中國國航、海南航空,以及國銀租賃、工銀租賃、交銀租賃等租賃公司。
“中短程雙發(fā)噴氣式客機市場需求最大,僅國內(nèi)市場就非常旺,因此該類型的飛機,市場風險是很小的?!北焙斤w機設(shè)計專業(yè)博士徐寧認為。以C919大型客機的航程來看,國內(nèi)市場就足以支撐項目的成功,但顯然C919大型客機志在全球。
全球大型民用飛機產(chǎn)業(yè)潛力巨大。預(yù)計未來20年,全球共需交付3.5萬架大型民用飛機,最低估值是5萬億美元,而中國將需要約6000架新客機與貨機,價值9450億美元,占全球同期新飛機需求總量的18%。C919大型客機誕生前,如此高的市值都將被納入波音、空客的口袋,中國只能在低端生產(chǎn)線上“為他人作嫁衣”,掙取微薄的利潤。
中國商飛董事長賀東風說:“C919的制造過程一定是以客戶為中心,滿足客戶的需要,它制造的資源來自全球,市場面向全球,競爭也面向全球?!?/p>
C919大型客機的終極目標是盡快打入國際市場,從商飛連續(xù)五年參加新加坡航展來看,商飛計劃先開發(fā)東南亞市場,再進軍全球。據(jù)國際航空運輸協(xié)會估算,到2036年亞太地區(qū)航空乘客或達35億人次,比北美和歐洲的總和還要多出一倍以上,C919大型客機將大有可為。
專家預(yù)測,到2035年左右,C919大型客機會形成完整的產(chǎn)品鏈。
波音事故啟示:先保證C919是一架“合格”的飛機
埃航空難造成的沖擊仍在持續(xù),已有多個國家加入停飛波音737MAX8的行列。有分析稱,這次事故與去年印尼獅航空難的原因可能一樣,都是因迎角傳感器故障導致飛機進入無法拉高補充狀態(tài)。這個結(jié)論如果被證實,很可能成為波音技術(shù)發(fā)展史上一次史無前例的問題。在歷史上,波音公司雖遭遇過不少困境,比如新機型一時無法得到市場認可等,但還幾乎沒出現(xiàn)過因技術(shù)原因?qū)е抡麄€型號產(chǎn)品遭遇重挫的情況。
這個事件給中國的大飛機制造帶來一些啟示。首先是在飛機自動化操控系統(tǒng)設(shè)計上,一定要留出足夠的安全余量,以便在系統(tǒng)某個部分出現(xiàn)問題時保證一個基本安全限度,不至于使飛機進入不可挽回的境地。在飛機設(shè)計過程中,制造廠商肯定都會根據(jù)某款機型的特征,對其操縱系統(tǒng)進行一些特殊設(shè)計,這不是一個值得詬病的問題。但這個過程中可能留下遺憾的是,在把飛機氣動構(gòu)型與操縱系統(tǒng)進行匹配時,是否做出保證安全的充足預(yù)案。
其次是在系統(tǒng)設(shè)計中,要為飛行員的手動操作留出足夠空間。如果系統(tǒng)突然進入混亂或故障狀態(tài),那它在把駕駛權(quán)交給飛行員時,應(yīng)該保證一個清晰明確的交互界面,讓飛行員知道系統(tǒng)出了什么問題,目前是何處境,這樣飛行員在接管時才有更大把握。
中國的大飛機發(fā)展才剛起步,顯然不如波音和空客這些有著悠久歷史的大牌企業(yè)經(jīng)驗豐富,所以我們在研制過程中肯定會遇到這樣那樣的問題和困難,甚至在運營過程中也l可能會遇到挫折。正因如此,現(xiàn)在中國大飛機在發(fā)展中采取的路徑是穩(wěn)健行進,在一些技術(shù)或系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計過程中,首先側(cè)重安全。雖然在飛機設(shè)計中,我們能夠借鑒國外已有的一些先進案例和經(jīng)驗,但我們?nèi)圆扇》€(wěn)健做法,不單純以商業(yè)競爭為第一設(shè)計要素,而是以飛機安全運營作為第一要素。
換句話說,當面臨在經(jīng)濟性和安全性這兩者中做取舍時,我們選擇優(yōu)先保安全性,在此基礎(chǔ)上才去考慮經(jīng)濟性,這是現(xiàn)在中國商用飛機研制和運營中的一個重要特征。
因此,不少人只看到了中國大飛機的進步和發(fā)展速度沒有波音、空客那樣快,推出新機型、包括改進型的速度比較緩慢,但沒看到這背后包含了大量權(quán)衡取舍。一架飛機可能有多種設(shè)計方案,技術(shù)風險大一些的方案和技術(shù)風險小一些的方案,對應(yīng)的產(chǎn)品在市場上的商業(yè)競爭力可能都有很大不同,那么到底選擇哪種方案,對工程技術(shù)人員來說都是巨大考驗。
波音737MAX8不到半年內(nèi)兩次發(fā)生致命事故,而且原因疑似相同,更讓我們感覺到中國民用飛機領(lǐng)域的工程技術(shù)人員面臨著多么巨大的壓力。他們要在最大程度保證飛機運營安全的基礎(chǔ)上,竭盡全力推動中國大飛機盡快實現(xiàn)更大突破,盡快在國際市場上獲得競爭力,而他們面對的潛在競爭對手,又是有著百年行業(yè)經(jīng)驗的波音和空客們。
總體而言,中國大飛機對自己的立足點和實際發(fā)展情況有著清醒認識,我們不急功冒進,而是第一步先保證C919是一架“合格”的飛機,保證它飛起來后不出現(xiàn)安全問題。第二步再通過設(shè)計上的改進、變更以及工藝上的不斷完善,讓它變成一架“成功”的商用飛機,不僅要安全要能飛,還要能為運營商賺取利潤。這樣的出發(fā)點和大方向,無疑是正確的。