海阔凭鱼跃 沈海军的航空与纳米 ...分享 http://blog.sciencenet.cn/u/沈海军 同济大学 教授Email:SHJ@tongji.edu.cn /SHJ@nuaa.edu.cn 版权所有

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百年难逢的机遇!(原创.国产大飞机系列(2)) 精选

已有 5265 次阅读 2017-5-11 07:05 |系统分类:科普集锦

    1. 运十和MD-90,没有把握好的两次机遇

   翻开尘封的历史,曾已完成首飞的国产运十飞机和国产化高达70%MD-90成为中国民机工业永远无法抚平的痛。按照150座”的标准,运十和MD-90均可称为“大飞机”。这两个项目的先后下马耽误的不仅仅是两个飞机型号,而是30余年我国民机工业的发展机遇。

   关于我国的首款国产大客飞机运十,让我们先来看几个时间节点。运十飞机1970年立项,首飞时间是1980年,1982年下马;文革十年:1966年至1976年;中苏关系决裂1958年、中美建交时间1979年。从以上时间节点可知,运十飞机研制正值文革动乱,国内经济、民生处于崩溃的边缘,中苏关系已经恶化,中美尚未建交;也就是说,国内既没有良好的经济环境,国际上又无技术上的帮助和支援。

MD90,国产化率已达70%

   运十下马,官方的解释是经费问题,也有人认为存在政治和人为因素。但有一点不可否认,那就是我国当时的基础工业和科技十分薄弱。譬如,制造运十所需的机体龙骨巨型水压机、高强度爆破焊接技术、导航和雷达系统、包括合格的国产发动机都没有,复合材料技术也不过关等。工业基础和技术的落后的直接后果就是运十的安全性、可靠性方面难以保证,这也后来运十为人诟病的重要原因。

   至于MD-90,这是1992年中国上海航空工业公司与美国麦道公司合资生产的一个型号项目,是此前MD-82飞机项目的延续。当时国际上的民机三巨头分别是波音、空客和麦道,其中麦道实力相对前两者较弱。与MD-82飞机采用零部件组装的方式不同,MD-90飞机采用合作生产的方式,由麦道公司提供图纸和原材料,中方出设备和人工。西安、沈阳、成都的飞机制造厂分头生产飞机机身、机翼、机头和机尾,上海航空工业公司承担总装。

    1996年,麦道公司被波音公司兼并,波音下马了MD-90等项目,这被后来认为是我国该项目失败的重要原因。事实上,当时的中国各大民航公司正处于大扩张时期,MD-90早在1994年就取得了美国联邦航空管理局(FAA)的适航证,国产率已达70%。加上波音自觉理亏(事先有合同的,你们公司兼并是你的问题,凭啥让我受损?),表示即使MD-90下马了,也会持续支持该项目。应当说,这是中国发展民机工业难得的一次机遇,然而国内民航公司出于自身利益考虑,担心售后问题,宁愿购买波音的飞机,也不买MD-90,导致上海航空工业公司严重亏损,仅制造了2MD-90后便中止了该项目。

   中国能不能搞大飞机,经验积累、经济实力和技术基础很重要。回顾运十和MD-90的下马,可以看出,上世纪80年代以前,中国的航空产业链根本就没有形成,经验积累、经济实力和技术基础均十分薄弱。到了90年代,MD-90给中国民机产业带来了生产组织体系上的巨大变化,首次采用国际流行的主制造商-供应商模式,改变了我国沿袭多年的“一厂一所”承制民机项目的模式,为我国自行研制大型客机积累了宝贵的经验,但国内航空产业环境不好,特别是民航公司未能给予有力支持和协同配合,最终导致高国产化的MD-90项目最终失败。

   2.波音空客转加工,为国产民机制造积累了宝贵经验

   MD-90后,尤其是近年来,作为中国大型民机研发的排头兵,上海已成为世界重要民机零部件的生产基地,完成了大量国际转包生产任务。2006 年,作为中国商用飞机公司(简称“中国商飞”)三大中心之一的上海飞机制造公司(简称“上飞”)与空客公司签订了A320 飞机前货舱门门框转包生产合同。2008 年,首架A320飞机舱门框交付,标志着上飞已能够按照国际标准生产出空客标准的合格产品。2009 4 月,上飞向美国波音公司交付了 1500 架波音B737-NG飞机的水平安定面,2015 年前签署的波音 B737-NG飞机水平安定面生产合同全部完成,同时 2008 年续签合同的生产任务又全面展开。在与波音的合作过程中,中方公司不断提升生产效率,产品交付速率从最初 7 架份/月达到 24 架份/月,占此机型产品 70%以上的市场份额。同时上飞致力于产品质量和采购体系的改进,通过了波音公司及国际航空航天质量集团(IAQG)的多项评审和认证,荣获中国首家“波音全球最佳供应商”称号。

西飞公司为波音747代加工的垂尾


   事实上,分别承担C919飞机机鼻、中段/机翼、前机身、尾翼生产任务的成都飞机制造公司(成飞)、西安飞机制造公司(西飞)、中航工业洪都集团公司(洪都)、沈阳飞机制造公司(沈飞)等中航工业集团下属公司也都曾承担过大量包括空客、波音等国外民机公司重要部件的转包生产任务。譬如,2004年,继获得500份空客A320后登机门的转包生产合同后,成飞又成功获得法国空客的地板梁“1号框前起落架舱盒A3401号框等零部件的转包合同,成为空客中国惟一的AAA级供应商。2012年,西飞交付了第2000架波音737NG垂直尾翼和首架波音747-8垂直尾翼。这是西飞合作生产的一个重要里程碑,表明西飞已经熟练掌握国际先进飞机大部件的制造技术。同年,沈飞向空客公司交付第100A319飞机机翼前缘组件,标志着沈飞在民机部件制造领域又上了一个新台阶。2013年,洪都公司顺利完成波音747国际转包项目工作包装配件188项。

   在上述国外民机转包生产中,相关企业攻克了各种各样的技术难关,建立了高效的材料采购管理平台,整套完善的质量、项目管理程序和体系,培养了一批从事飞机零部件制造的高级管理人员、工程师和专业技能人员队伍。企业以数字化工程数据集为技术依据,掌握了从工装制造到零部件制造和装配均采用数字化传递的计算机辅助制造、数控加工和数控测量等国际领先制造技术,保持了与国际先进航空制造公司的技术同步,积累了丰富、有效的民用航空产品生产制造经验。这些经验都是极其宝贵的,为我国随后自主开展 ARJ21 C919 项目提供了良好的基础。


   3. C919供应商名单引发的国产化担忧

   C919飞机除了机头、机身、机翼、尾翼等结构外,许多关键部件、子系统甚至材料等都尚依赖他国或国外公司。譬如,发动机选用了美国通用电气和法国斯纳科马合资公司CFM的最新产品CFM LEAP-1C;燃油系统和飞行控制系统提供商为美国Parker Hannifin公司;燃油和液压输送系统、起落架系统/起动机、电力系统、飞行控制系统、引擎附件系统等供应商分别为Eaton、霍尼韦尔、HamiltonSundstrandGE等知国外名企业。

   日前,有中国商飞公司的领导表示,C919型号飞机整体国产化率可以达到50%以上,其中包括国内企业和国内外合资企业在国内的本土化生产。主观上,大家都希望国产大飞机的国产化率越高越好,因为这代表着中国航空技术的整体进步。但这也是目前状况下,迫不得已情况下的最佳选择。主要原因如下:

   首先,中国航空工业技术水平仍较为落后,不仅仅是发动机领域,譬如客机气象雷达、飞控系统、燃油系统、飞行记录仪、电源系统,甚至起落架和轮胎等,目前都尚未达到21世纪的国际水准。其次,为确保海外市场,飞机必须拿到美国联邦航空管理局(FAA)等国际机构的适航证,各个子系统都必须通过国际安全质量认证,否则没法奢谈什么销售规模。而自行研制子系统时间不够,每一个子系统都需要数年的时间才能搞定。这使得国产化率受到限制。

一份C919供应商名单,引发国产化担忧


   总之,成本和时间是终的决定因素。中国民用大飞机,又希望国产化率高,又希望尽快试飞运营,又希望成本低廉、安全性高,还想竞争力超过外国,世界上哪有这么便宜的事情。

   这几日,中国商飞生产的国产C919大客飞机成功首飞,被一些媒体称为“中国民航业最大、最显著的里程碑”。C919首飞成功之后,紧接着要开展的工作就是试飞定型和适航取证,再往后就是国产C919飞机后续升级中关键部件/子系统的国产化替代。

   目前,C919也采用了波音、空客飞机相似的国际上流行的主制造商-供应商模式,但我们必须清楚地看到,波音、空客的主制造商、供应商是可以自成一系的和完备的。也就是说,如果必要的话,他们可以实现本国或本地区自给自足。因此,为了防止被人卡脖子,我国航空企业的研发、制造、冶金、材料等水平急需快速提高,大飞机所需的大涵道比涡扇发动机研发要加快步伐,围绕大飞机子系统的航空相关企业也要加大产品研发力度并提高产品的质量。

   C919成功首飞意味着中国实现了民用机技术集群式突破,探索出了一条中国设计、系统集成、全球招标,逐步提升国产化的发展道路。形成了以上海为龙头,陕西、四川、江西、辽宁、江苏等22个省市、200多家企业、近20万人参与的民用飞机产业链,提升了我国航空产业配套能级。推动国际航空企业与国内企业组建了16家合资企业,带动动力、航电、飞控、电源、燃油、起落架等机载系统产业发展。包括宝武在内的16家材料制造商和54家标准件制造商成为大型客机项目的供应商或潜在供应商。陕西、江苏、湖南、江西等省建立了一批航空产业配套园区。C919及其后续的国产化为中国航空产业、特别是民机工业提供了机遇。以中国商飞为核心,联合中航工业,辐射全国,面向全球的较为完整的具有自主创新能力和自主知识产权的航空产业链正在形成。


   4.庞大的中航工业体系中国大飞机腾飞的理由

   航空工业是国家的战略性支柱产业,强大的航空工业是一个国家建立独立自主稳固国防的重要基础,是保持一个国家国际社会地位的重要基石,是衡量国家综合国力和科技实力的重要标尺。

    中国航空工业集团公司(简称“中航工业”),是中央管理的国有特大型企业,设有航空武器装备、军用运输类飞机、直升机、机载系统与汽车零部件、通用航空、航空研究、飞行试验、航空供应链与军贸、资产管理、金融、工程建设、汽车等产业,下辖100余家分布在全国各地的成员单位、近27家上市公司,其中包括33个科研院所,9个国家重点实验室,30个航空科技重点实验室,24个国家认定企业技术中心和32个省部级企业技术中心,员工逾45万人。

   中航工业拥有国内乃至世界一流的大型科研试验设备和设施,凝聚着一大批知名院士、总设计师和工程技术专家,分布在下属的各个单位。在中航工业的牵头,各下属单位充分发挥自己的在本领域的技术、资金、人才、设备等优势,或分头发展飞行器、发动机和导弹,为国防安全提供先进航空武器装备;或发展民用飞机,承接国际航空转包生产任务并成为优秀供应商,为国内外客户提供优质、可靠的民用航空产品;或军民融合,研发航空产品的同时,将航空高技术融入民用领域,发展汽车零部件、液晶显示、电线电缆、印刷线路板、光电连接器、锂离子动力电池、智能装备等产品,涉足金融投资、工程建设、航空创意经济等现代服务业。

   就飞机研发而言,我国航空工业一直有着“一厂一所”承制飞机项目的传统。但随着大型运输机、大型客机等重大项目复杂程度的不断增加,“一厂一所”承制飞机的模式正在悄然发生变化。以C919飞机研制为例,中国商飞作为主制造商,负责气动设计、结构设计、航电、飞控系统、制造工艺、航空工程、飞行训练以及供应商管理;中航工业的成飞,西飞、洪都、沈飞等兄弟单位作为供应商为他生产零部件。事实上,除了上述4家中航工业内部的供应商外,还有一大批其他中航工业体制内外的单位以各种不同的方式参与C919研制其中。这种主制造商-供应商模式在国际上已经发展较为成熟,现在也成为我国民机,特别是大型民用飞机研制生产的主流模式。

中国大飞机腾飞的理由:庞大的中航工业体系

   近几年,在现有布局下,中航工业下属单位呈现出百花齐放、快速发展的局面。不管是在战斗机、军用运输机、军用直升机、军用无人机等军用飞机领域,在航空运输、支线飞机、通用飞机、民机转包生产、通航运营等民用飞机领域,在通用专用设备、能源与材料、电子信息与电力电气等工业制造领域,在金融、工程建设、与航空创意经济等现代化服务领域均取得了巨大成就。在取得巨大成就的过程中,各单位发挥自身优势,有分工有合作,也存在市场竞争。总之,在中航工业的牵头下,各下属单位为中国航空工业的强大、国防力量的建设、国民经济的平稳较快发展等方面均做出了重要贡献,同时也体现了中航工业目前这种格局的合理性。


   5.要飞得更高

   这几年,我国的航空工业发展速度很快。从歼-10飞机开始,枭龙、飞豹、歼-11、歼-15、歼-16、歼-20、歼-31、武直-10……一个接一个的新机型横空出世,呈现出了“井喷”式的发展势头。军机方面,国产第五代战机歼-20、歼-31的出现,直逼美国,中美军机之间的差距显著缩短,并出现了超越俄罗斯的趋势。民机方面,尽管相对于军机发展较为缓慢,与国际先进水平相比,仍存在较大差距,存在产业规模小、产业自主发展能力不强、航空产品种类偏少、市场竞争力不强、机载系统/设备/元器件瓶颈、适航能力不足等问题,但我们也要看到,2016年国产支线客机ARJ21已经投放国内市场,国产大型客机C919飞上了蓝天,这表明着我国民机工业已经迈上了一个新的台阶。

   航空发动及方面,我国自主研发的第五代小涵道比涡扇发动机WS-15已经取得重大突破,“离开俄制发动机中国歼-20无法翱翔的日子将很快一去不复返了。与此同时,为C919配套的国产大涵道比涡扇发动机CJ-1000A也正在紧锣密鼓的研制中。

研发中的国产C919心脏-CJ-1000

   此外,飞机子系统与航空机载设备方面,电源变换器、离心式增压泵、飞机主液压泵、气压高度表、空速表、升降速度表、甚高频通信电台、YDK-2CS模式应答机等一大批国产机载设备成功取证,成为合格的货架产品。

   现在,我国经济运行平稳,GDP保持着6%的增长。东南沿海的周边环境,国外内巨大的航空产业市场,对我国先进战机、大型运输机、大型轰炸机以及大客飞机的研制提出了迫切需求。在高速增长的经济形势下,可以预测,未来30年内,中国航空工业会保持目前稳步增长的势头。

(未完.待续)



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