冲上云霄:半个世纪的中国大飞机梦

澎湃新闻记者 柴宗盛

2017-05-04 12:30 来源:澎湃新闻

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中国为什么要花46年建造大飞机?澎湃新闻实习生 吴峻 李宁琪 部分素材来源 中国商用飞机有限责任公司(02:38)
2017年5月5日,中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机C919将在上海浦东机场首飞。
36年又7个月,还是在上海,又见中国新型号大客机首飞,上一次还是1980年9月26日运十首飞成功。如果从1970年运十上马算起,近半个世纪的时间里,中国一直在造大飞机的路上。C919首飞,是中国大飞机征程中的大事,但也只是一个重要节点,离最终成功还有相当距离。
2017年4月16日上午,中国商飞国产大飞机C919的原型机,在上海浦东国际机场4号跑道进行了首次高速滑行测试,测试顺利。 澎湃新闻记者 赵昀 图
一个能向全世界输送高铁,能自产航母和第五代战机的国度,为什么造民用大飞机这么难?
大飞机一般指起飞总重超过100吨的运输类飞机,在我国以150座以上的大型客机为大飞机之代表,也是所谓的干线飞机。
中国大飞机之梦从运十开始。在那个特殊年代,完全自主攻关是唯一选项。由于上海工业基础较好,1970年8月,当时的国家计委、军委国防工业领导小组向上海市下达了大型旅客机及其发动机即运十的研制任务,代号“708工程”。该工程由上海市主管,三机部(航空工业部前身)分管。研发团队从各大院所抽调,一批此前一直从事军机研发的专家转向新型大客机研发。十年后运十首飞成功,但随后不久,项目下马,研发队伍星散。
运十下马的原因很多,至今未有定论。但依当时的工业基础、市场容量,发展大飞机有一定客观难度。之后,大飞机项目的发展思路完全转向,寄希望于与外企合作,以市场换技术。比如,与德国合作MPC75,与美国麦道公司(McDonnell Douglas)合作MD90干线飞机,后来又想启动与国外合作研制100座支线飞机AE100项目。几番折冲,最终都告失败。但在这个过程中,中国航空人终于见识了什么是航空市场,上海也积累了相当多的民机制造经验。
时光到了2000年2月15日,时任国务院总理朱镕基召集会议,在听取民用飞机发展历程汇报后指出,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”。由此确定了民机要按照市场规律发展的方针。
朱镕基之所以做出那样的批示,是因为民机与军机有本质区别。
1941年出生的汤小平,从哈尔滨军事工程学院航空工程系毕业后,一直在航空工业从事技术和管理工作,他是C919的研发者——中国商用飞机有限责任公司(下称“中国商飞”)第一任总经理,而今已是满头华发。他解释说:“过去我们给空军的师长、军长谈飞机的性能,满足他们的需求,但我们没有开拓市场的职责,不用担忧市场,完全根据订单来做飞机。(当时的)研发队伍是皇粮队伍,国家要保护,要养人。”
但当汤小平们从军用转向民用市场,向民航企业推销飞机时,他们发现,民航企业的负责人和军机接收人关注的是完全不同问题:民机不看重技术参数,重点关注飞机的安全性、经济性,以及面向乘客的特殊卖点。汤小平总结:“过去我们只注重技术和制造能力,把飞机的商品性质忽略了。不研究客户需求、市场需要。”
运十之后,中国的民航制造业开始和西方航空业展开多次合作,从运十的研发以及与麦道公司的合作中,上海有了深厚积淀。既有生产线的经验,又有设计上的探索。更重要的是学到了如何对接市场。
“我在航空工业部很长时间,有机会接触波音、空客各层次的人,我和他们交流,很多东西我想不到,也听不明白,拿不出主意。通过交流,我们发现了自己对客户、市场理解的差距。对市场的需求一定要把握得很细致,细致到飞行员动作怎么操作,怎么避免一些不好的状况,要细到这样的程度,这样我们的飞机才能真正在市场上站得住。”
之后,随着工业基础的增强,民航市场的增长,中国大飞机制造的基础逐渐成熟。但对重启民航大飞机,有关方面还是顾虑重重。2001年,时任上海市政府副秘书长江上舟牵头争取,同时中央政府也提出大飞机构想,最终让中国大飞机项目落户上海。
民机项目落户上海,一大原因就是上海拥有更为市场化的环境。从运十到C919,上海一直是中国民航工业的福地。在汤小平看来,上海因素是大飞机项目取得后来成绩的关键。除了技术和人才积累,更重要的是上海的风气和环境。
“在民用飞机的理念和认知上,上海同事的经验非常可贵。上海商业化的气氛足,发展商业飞机需要有商业气息的感染。很多同事从外地到上海以后,观念改了很多,更容易开放,更容易接受一些国外的东西。”
同时,上海经济实力发达,支持力度非常大,人员调进等等方面都开绿灯。“大飞机项目放在上海虽然有很多争吵,但商业化的东西放在上海有很多好处,这种好处只有身临其境才能感知到。”汤小平说。
自此,大飞机项目进入快车道。2002年ARJ21(中国首架拥有自主知识产权的支线飞机)立项;2006年C919立项;2008年2月中国商飞成立;2008年11月ARJ21首飞。今天,C919首飞。
从这个历程可知,发展大飞机,难点不仅在技术,更在于是否具备正确的产业思路,即:重视市场,坚持自主创新,善于学习外部经验和先进技术,同时对接全球产业链。
中国制造的大飞机起飞了,但征服市场的路才刚开始。国产大飞机安全吗?飞机的性能会让市场接受吗?
安全性与适航性如何?
安全是一个运输工具的基本要求,大飞机更是如此。国产大飞机如何解决安全问题?
汤小平称,通过新舟60(国产50至60座级支线运输机)、ARJ21-700奠定的基础,以中国目前的航空制造实力,制造一架安全的飞机不是难事。即便新舟60出现过一些小问题,但从未发生机毁人亡的恶性事故。
汤小平特地指出,为了飞机的安全,中国的工程师在飞机设计中,甚至牺牲了飞机的若干其他性能,来增加安全冗余,保障安全。
此外,C919之所以使用国外的设备,目的之一就是增强市场对它的安全信心。“并不是国内的飞机设备性能完全不行,而是希望乘客对新飞机的接受度更高。”汤小平说。
国家大型飞机重大专项委员会委员吴世兴认为,中国飞机的安全性已经不是问题,即便有问题,也是小毛病,不是灾难性的安全问题。任何好的产品都是使用过程中磨练出来的,波音、空客的飞机之所以好用、耐用,也是在使用中逐步解决缺陷的。
随着技术的进步,飞机的安全性相比以前有了大幅提升。吴世兴指出,由于材料技术、发动机技术,以及机载系统的进步,尤其飞机零部件综合化、模块化的发展,民用飞机的安全性有了很大提高。同时,新飞机还具有综合飞行报警系统、气象雷达防撞系统、飞行管理系统、电传飞控系统和最新的状态监控健康诊断和报警系统。因此新式飞机的安全性,相较于过去大大提高。波音797的安全性提高了10倍。
最关键的是,民用飞机是按国际适航标准来设计和制造的。国际适航标准是进入市场的最基本的安全标准,所有飞机必须达到这个标准。没有达到这个标准,不能进入市场。要达到这个标准,即便是维修人员也要有足够的经验。这是大飞机制造中很独特的一点。
也就是说,新型号首飞成功,仅仅是走完了第一步,后面还要经过科学性试飞,先通过国内民航试航行标准审定,然后通过美国、欧洲的适航标准,最后才能够进入全球民航市场。适航验证是一个艰苦的过程,国际上一款新飞机一般用两到三年时间取得适航认证,一般试飞时间3000小时左右。ARJ21-700飞机的适航认证过程花了六年,飞行5000多个小时,受到的审查极为严格。按照国际惯例,试飞科目的数量通常为申请人试飞项目数量的30%,而对ARJ21-700,该比例达到了80%。失速试飞项目,空客A380只飞了256次,ARJ21-700飞了8220次才通过中国喷气客机首张型号合格证。又过了整整一年,首架ARJ21才交付成都航空有限公司,正式进入市场运营。
但即便如此,据英国路透社2015年10月22日报道, ARJ21未获美国联邦航空管理局(FAA)颁发的适航证。而FAA回复路透社说,ARJ21飞机从未打算通过影子审查工作,获得FAA的认证。按照中美双方FAA影子审查协调工作程序,关键、重要的试验、试飞项目都要通过FAA的目击,中国民用航空局(CAAC)的审定结果全部都要得到FAA的认可和确认。
就美国对ARJ21的“严审”,2017年3月,吴世兴在一次演讲中指出,主权国家成立适航机构,颁发适航规章,但有时出于特定目的,主管部门在行使主权时,可能会有公务员滥用职权,干扰或刻意延误适航资格的审定。“一线负责ARJ21适航的同志半夜给我打电话,说FAA的影子审查通过了,但后面出现了变化。”吴世兴说。
中国商飞内部人士也认为,FAA在进程中拖了后腿,其中有部分是出于政治和经济方面的考虑。
如果无法获得FAA颁发的适航证,ARJ21-700的海外市场将受到很大影响,只有着力发展国内市场。
安全只是基本要求,要想说服市场,还要有市场说服力。就C919面临的市场压力,汤小平分析认为,民用飞机无论用途、性能,大的方面基本没有空挡,从40、50、80甚至400座,世界上都有现成的机型。民用飞机的后来者,要找别人来不及照顾的地方,就是找空隙、做品牌。开始的时候要从小的方面着手,不要贪多,否则一伸手就会让别人把你掐死。
C919有很多有针对性的独特设计。
据吴世兴介绍,在舒适性方面,C919具备了目前150座单通道客机中最宽敞的客舱(中国商飞产品的共同特点就是机身比较宽),明显优于各个竞争机组;噪音较低,能降到60分贝以下,而同类机型为80分贝;采用新型空气分配系统,让空气变得更新鲜、均匀;通过新材料、新技术的使用,客舱的气压从以前的2400米降到1800米,空气湿度从4%提高到15%。这几项指标让机舱环境等同于四季如春的昆明街心花园。
在经济性方面,C919选用的LEAP-1C发动机,是CFM56发动机的改进版,后者是目前世界上销售最多的发动机。LEAP-1C的燃油消耗比CFM56少16%,对耗油量惊人的大飞机来说,在使用成本方面很有竞争力。另外,由于中国的人力成本优势,C919可以卖到5000万美元一架,而波音737和空客320则在6000万美元左右。
C919之所以设计为150座起步,是因为从中国民航机队和航线的构成来看,国内市场需求以150座级客机为主。据吴世兴提供的数据,国内大概有176个机场适用这种机型。中国的大飞机在立项时,是把波音、空客和中国自己的大飞机加起来预测。结论是,在未来二十年,中国自己生产的150座飞机可能占总需求量的六分之一,也就是说买五架进口的飞机同时,买一架国产飞机。
所以,吴世兴认为,从市场需求看,这个项目面对的是最广大的市场需求,具有经济上的合理性。
拼装的C919有多少技术含金量?
凭借诸多特色优势,特别是价格方面的优势,中国自己生产的大飞机打开国内市场或许并不难,但在技术先进性方面如何赢得更大程度的国内和国际认可?毕竟,虽然C919具有完全的自主知识产权,但其核心部件如发动机、飞控系统等仍是通过国际采购获得。那么,“拼起来的飞机”价值何在?
对此,汤小平从航空工业长期发展的角度给出了解释:“如果没有自己的品牌和平台,航空工业的产业链无从发展,有了自己的平台,一些质量合格的国产部件就可以进入采购链。但是我们不能对刚起步的飞机赋予太多的使命,既要市场立足,让乘客放心,又要突破关键技术,实现发动机的国产化。以我们的基础,无法在起步阶段同时做到这两点。但即便这样,也不能低估这架飞机的科技含量。”
但民用飞机是一种特殊的高科技产品,除了航空公司,如何说服乘客也是一大难题。譬如:民航乘客可以自由选择乘坐波音和空客的某一款机型,如何说服他们乘坐国产大飞机?这样的难题,其他尖端制造不会遇到。
对这样的难题,汤小平强调了使用成熟方案的必要性。他解释说,相对民航制造能力的稚嫩,国内民航市场早已成熟。“国内民航市场是全世界最开放的,相应地,民航运营管理水平在全球也是很高,这从低事故率就可以看出。民航使用端的水平已经很高了,乘客也习惯了高水平的民航服务。”
C919核心部件供应商之一、全球性航空产品制造商美国霍尼韦尔公司(Honeywell International)科技事业部副总裁兼中国区总经理罗文中表示,飞机从系统来讲有其复杂性。所有零部件,不但要起到它自身的功能,保证自身作用发挥,还不能干扰其他零件发挥性能,要和其他零部件尤其在沟通等方面相互反应。
“飞机有350万个零部件,集成后可能有几十万个模块。怎么样把这些东西放在一起,无缝对接,完美表现出飞机性能,这本身就是技术。”罗文中如此评价C919。
国人长期无法释怀的一点是,中国大飞机的发动机得通过国际采购和合作来获取。对此,C919的发动机供应商之一、美国GE(通用电气)航空集团中国区工程技术总经理王鹏直言:“其实GE的发动机有很多零件在中国做。”
王鹏给出了详细清单。由于美国对敏感技术出口存在限制,除了限制最严的热端部件,如高压涡轮、高压涡轮的叶片、燃烧室不在中国做,高压涡轮盘、高压涡轮罩环以及高压涡轮叶片之外的叶片,都可以在中国做,但因为经济问题,没有在中国做。而燃烧室的头部、发动机的机匣、发动机转子的盘、低压涡轮的叶片、高压转子的轴都有在中国做,低压转子的轴没有在中国做,是因为中国现在的技术不行,还没有开发出来合格产品。
“所以,一台发动机不能在中国做的东西太有限了,80%-90%种类的零部件都在中国做。”王鹏强调:“即使高压涡轮叶片不在中国做,但高压涡轮打孔技术是我们在中国开发出来的。”
为了在未来的中国大飞机供应链中获得更多订单,GE这样的巨头加大了技术转移力度,在国内培育供应商。王鹏称,GE花了五六年的时间,培养了一批国内供应商,包括了从高温合金材料,到锻件、铸件、机械加工生产等领域。另外一个重要供应商霍尼韦尔为C919提供机轮、轮胎和刹车系统以及电传操纵系统等,这些环节的生产,也都由其与中方的合资企业提供。
吴世兴强调,C919总的思路是采用先进、成熟技术来集成创新。重点是提高平衡创新的能力,满足市场的需求,在商载航程和航线适应性方面满足目标需求。
民航为什么不学高铁,用市场换技术?
追赶的道路如此艰难,而中国航空市场又如此之大,吸引力足够强。那么,民航为何不复制高铁引进、吸收、消化技术之后再加以改进的捷径呢?
汤小平给出了此路不通的原因:“不恰当地说,航空技术比高铁技术更加敏感、更高端,任何一个国家都不会把核心技术拿出来。我在航空业干了三十多年,主要任务就是引进技术,但在航空领域,核心技术是不可能引进到的,这是由航空业的行业特点决定的。”
高铁领域,中国之所以用市场成功换到了技术,是因为中国的高铁运营由国家高度垄断,高铁的买方和制造是一体的,铁路客运市场也是封闭独立的,只要制造出合格的高铁,安全有保证,就可以投入运营。而民航市场是全球性的,大飞机需要通过适航标准,要说服各个国内和国际市场的不同买家 。
“过去我们老抱怨,民航公司只看国外的东西,看不上自己的产品。但静下心来想,买方有自己的难处,要面对市场竞争。我们不能用蹩脚的东西投放市场混生存。”汤小平感慨。
航空产业竞争激烈,尤其民用大飞机,曾经出现多家重量级玩家,但后来还是陆续退出,迄今具有全球影响力的只有波音和空客。可以提供佐证的是,由于自身技术的进步,以及长达几十年与波音空客的合作,日本和韩国获得过一些积累,也有进军航空业的雄心,但迄今未有民航大飞机的计划。行业竞争的激烈程度可见一斑。
就民航产业而言,吴世兴认为,有三个教训须牢记。第一,不能准确把握市场行情。如英国航空制造业先驱杰弗里·德·哈维兰(Geoffrey de Havilland,1882—1965)创办的德·哈维兰公司,它旗下的三叉戟飞机技术先进,但是设计定位在欧洲,忽视了美国市场的特点,最终失去成长空间。第二,不能在技术研发上规避不确定性,如美国洛克希德公司(Lockheed Corporation)的L-1011三星客机项目,由于产品技术太过先进,而出口受限,间接导致洛克希德就此就退出了民机领域。第三,没有长效可靠的资金链,美国道格拉斯公司(Douglas Aircraft Company)一度占全球大型民机市场60%,但货款没有收回,靠高利贷度日,最后被兼并。
显然,民航工业的成功,除了技术突破,还牵涉很多技术之外的因素,生意要做大并不容易。中国大飞机冲向海外面临诸多困难,但中国市场已经够大。据吴世兴提供的数据,未来20年间,中国航空客运总量和机队规模将分别翻三番和翻两番,需要新增大型民用飞机五千多架,价值七千多亿元。目前C919已获得570架订单。吴世兴特别强调,大型客机一个型号的成本平衡点通常为400架左右。
如此看来,C919项目的赢利已有把握,成功在望。
校对:余承君
澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 大飞机,高铁,运十

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