中国科学报：国产大飞机何时翱翔蓝天

大型飞机被誉为“工业皇冠上的明珠”。放眼世界，目前最耀眼的只有“空中客车”和波音，它们闪耀着西方发达工业的光芒。在东方，印有“C”抬头的中国大型飞机刚刚开始它们的旅程。当它们能在蓝天上*飞翔时，影响了中国人民的殷切期望。

■赵广利，本报见习记者

航空工业被称为工业之花，是一个国家制造能力和技术创新的综合体现，大型飞机也被称为“工业皇冠上的明珠”。放眼世界，目前只有经过40多年艰苦研究的欧洲“空中客车”和美国空中霸王波音是最耀眼的两个。它们闪耀着西方发达工业的光芒。在东方，印有“C”抬头的中国大型飞机刚刚开始它们的旅程。当它们能在蓝天上*飞翔时，影响了中国人民的殷切期望。

5月23日，在中国商用飞机设计研究中心，*主席在登上C919客机的原型机后，向大型飞机研究团队发出了一条信息。制造大型飞机承载了几代中国人的飞行梦想。尽管这项业务刚刚起步，但仍有很长的路要走。“我们必须拥有自己的大型飞机”，努力让我国自主开发的大型飞机尽快在蓝天上翱翔。

挑战比比皆是

与美国和欧洲等西方发达国家相比，中国在发展大型飞机方面面临许多挑战。中国民航飞机研发经验不足，产业链基础薄弱。甚至拥有民用飞机内部产品制造资格的企业也没有。这些都是阻碍中国大型飞机发展的差距。

“波音公司成立至今已有近100年的历史。空客的历史相对较短，但已经超过40年，两家公司在开始时都有相对良好的工业基础。”《航空知识》副总编辑王亚南在接受《中国科学》记者采访时表示，“在中国现有航空业的基础上开发像C919这样的大型飞机并不难。”

中国航空学会通用飞机委员会副主任、C919商用客机执行副总设计师陈应春认为，中国在发展大型飞机方面面临的挑战主要体现在三个方面。

一个是系统集成。C919的发动机、飞行控制系统、航空电子系统、液压系统和许多其他机载系统都是由国外供应商提供的，并且具有不同的组成。有些是完整的系统，有些是子系统。“这就像在蔬菜市场买鱼和肉一样。你必须做很多工作来做一道菜。”陈应春说，系统集成对主要制造商来说是一个巨大的挑战。波音和空客在系统集成方面都遇到了许多问题。

第二是供应商管理。“有这么多系统需要购买，要选择质量最好的产品和最合适的供应商并不容易。在保证质量的前提下，如何与国外供应商紧密合作，确保进度，”陈应春认为，供应商的选择和管理要求主要制造商具备很强的管理技能。

由于中国对民用飞机的巨大市场需求令人乐观，许多欧美知名企业伸出了“橄榄枝”，希望成为C919项目的供应商。面对这种情况，中国商飞制定了一个原则:任何与中国企业建立合资企业的人都有优先权。在中国商用飞机有限公司的撮合下，包括CFM(全球三大民用发动机供应商之一)在内的多家设备供应商与国内企业建立了16家合资企业，涵盖航空电子设备、飞行控制、电源、燃料和起落架等机载系统。业内专家认为，此举是中国商用飞机有限公司为促进国内民用飞机行业的发展而做出的决定，有利于提升国内机载系统的配套能源水平。

第三是适航性认证。C919必须首先获得中国民用航空的适航证，然后获得美国和欧洲的适航证，才能正式进入民用航空市场。"这要求我们开发的飞机应该符合国际安全标准."陈应春说，获得适航证对C919的发展是一个巨大的挑战。

“C919只有一条路可走，那就是整合和创新之路。它采用“主要制造商-供应商”的运作模式。波音和空客也做了同样的事情。”陈应春表示，“中国设计、系统集成、全球招标和逐步完善本地化”的发展战略已被证明是有效的。

中国科学院院士曹在接受《中国科学日报》采访时表示，中国在新型飞机材料的开发和生产方面还没有达到成熟阶段。相当大一部分飞机材料仍然难以大规模生产和满足适航性要求，只能在这一阶段进口。这也是我国在发展大型飞机的道路上需要解决的一个难题。

不要太担心“本地化率”

由于C919的发动机、飞行控制、航空电子等关键系统和设备由国外供应商提供，国内大型飞机的“国产化率”经常受到质疑。在王亚南看来，在现阶段，国有化率是一个C919不能不关注的问题，不需要太纠结。

“我们航空业的发展过程不同于西方。虽然欧美从发展之初就开始了军事行动，但很快就进入了军民共享的阶段。然而，自*成立以来，中国一直面临着巨大的国防压力。因此，我们的航空工业正在走一条军事优先、民用相对薄弱的道路。”王亚南说，“我们现在正在开发民用大型客机，这相当于从一张白纸开始——即使它不是一张白纸，这张纸上也没有精彩的设计。”

王亚南认为，这种长期的发展态势导致中国的航空技术主要侧重于军事需求，在民用领域的技术扩散和关注不足，技术基础薄弱。“以这种方式开始，我们现在能够做好系统集成和整体设计，这已经很好了。”

系统集成和整体设计正是C919自主知识产权的体现。陈应春指出，飞机的气动外形必须经过数万次风洞试验。飞机的总体设计、机身结构和主要部件的装配都是由我们的工程师和技术人员通过他们自己的实验、制造和装配完成的。可以说，“飞机是我们自己形成的”。

“以服装设计师为例。他把布料变成了衣服和时尚，形成了自己独特的风格和品牌。至于谁织这种布，谁种棉花，谁也不在乎。”陈应春表示，采用国际公认的“主要制造商-供应商”模式，根据自己对飞机的定义购买各种系统和设备，开发自己的飞机，是一个创新过程和核心过程，体现了自主创新。这一知识产权掌握在我们的飞机制造商手中。

“我们现在是系统集成商和首席设计师。这项工作的意义在于，我们拥有飞机的设计权和修改权，因此我们可以根据设计技术要求从世界各地的系统供应商处购买，这不仅可以确保产品能够通过节点成功完成，还可以通过适航证。”王亚南认为，C919是在此基础上发展起来的，通过了国际标准的适航认证后，为未来的发展奠定了基础。“在此基础上，可以谈一谈本地化率的逐步提高。使用我们自己的技术来完成一些系统和设备的制造。没有这部分工作，开发的产品就不能得到国际认可，本地化率也就无从谈起。”

曹也谈到了的国产化率。在他看来，为了更快地满足适航性要求，可以先以较小的国产化率投入使用大型国产飞机。“但是，逐步提高本地化率的态度应该是坚定的、坚定的。一些关键材料迟早会有我们自己的供应商。”

给“首字母c”更多的含义

C919的全称是中国商飞C919。c取自中国和COMAC的首字母缩写，暗示它将与空客和波音形成“中航”三方对抗。

陈应春表示，目前大型飞机的计划是逐步提高国产化率。“这不可能一蹴而就。毕竟，我们技术基础无法与西方发达国家的长期技术积累相比。然而，国内发动机正在开发中，这需要时间，也许几年，也许十多年后，我们将能够为大型飞机安装“中国心脏”。

在材料方面，曹告诉记者，国内第一批甚至前几批的大型飞机都可以从国外进口，这可以说是合理的。“但是有一点，我们不能仅仅依靠购买外国材料，这是不合适的，迟早会受制于别人。我们将尽一切努力尽快实现独立生产，尤其是关键材料。”

"中国的材料供应商必须被列入全球采购供应商名单."操曰:“今非今日，乃明日也。不是明天，而是后天。我们必须有这样的理解。这是我的建议。”

曹还指出，中国大型飞机发展面临的困难可能比空客当年面临的困难还要大。“空客和波音不会愿意看到我们的C系列的崛起。在开发过程中，我们会遇到来自竞争对手的各种障碍。我们必须为此做好准备。”

此外，曹认为还有另外一种准备工作需要做:“C919不仅有技术上的困难，还有商业上的困难。当然，我们必须有信心和决心，我们必须坚持到底，直到我们拥有自己的大飞机。”

王亚南认为，“作业成本法”的制定是一个崇高的目标，要实现这个目标需要付出很多努力。至于中国商用飞机公司大型飞机的研发，“我们不仅要重视它，而且要宽容。”

“作为第一代大型飞机，C919可能要经历许多挫折。如果我们能够一步一步地走下去，不断地遇到问题，解决问题，从困难中找到希望，那么这项工作就已经太难得了。”王亚南说，应该对大型飞机的发展给予宽容和容忍，应该需要信心和耐心。

“我们不能指望C919会大获成功。有可能919做不到，920做不到，921和922还剩下。大飞机是一项国家战略，即使它经历了挫折，它也会继续这样做。”王亚南说，“如果20年或50年后中国不想继续大量购买西方飞机，或者如果西方飞机仍然主宰中国的天空，中国必须坚定地朝着这个方向前进。”

C919，你需要知道什么

来源:百度图片

“大型飞机”是指起飞重量超过100吨、座位超过150个的大型干线飞机，包括军用运输机、民用客机和货机；它还包括一架航程3000公里的军用客机或一架超过100个座位的民用客机。从地方上讲，我国称150多架客机为大型客机，不足100架客机为支线飞机。然而，国际航运系统通常将300个座位以上的客机称为大型客机，这主要取决于各国航空工业的技术水平。

中国商用飞机有限公司成立于2008年，总部位于上海，是国家大型飞机重大项目——大中型客机项目的主体。中国商用飞机有限公司设计研究中心承担了C919大型客机和ARJ21新型支线飞机的工程设计任务和总体技术责任，这两种飞机在中国尚属首次独立研制。

科研代号ARJ21(先进支线飞机，或“21世纪新一代支线飞机”)经公开征集命名为“向峰”，是中国商用飞机有限公司研制的新型涡扇支线飞机，也是*第一架完全自主设计制造的支线飞机。其中，ARJ2700是一款完全符合国际标准的涡扇喷气式支线飞机，有78个混合配置座位，标准全座航程为2220公里。

2008年11月28日12: 23，ARJ21在上海大厂机场成功完成首飞。“祥丰”首航揭开了中国民航的新篇章。据报道，ARJ2700于2014年4月在北美完成了自然结冰试验飞行，预计ARJ21将于2015年投入商业交付。

C919的全称是中国商飞C919，而C取自中国和COMAC的首字母。不用说，飞机型号是9，因为在中国传统文化中9代表永恒，而后者指的是190个座位的最大容量。

值得一提的是，C919并不是中国的第一个大型客机计划，而1986年结束的云-10具有类似的载客量和较高的国产化率。然而，C919是第一个窄体客机计划，为面向市场的整机提供全新设计。

C919项目于2008年11月启动。C919专为中短程航线设计，属于单通道150座级别。它标配有168个座位，最多可容纳190个座位。C919的尺寸与空客A320非常相似，它们可能共用相同尺寸的货盘。它的机身宽3.96米，高4.166米，翼展33.6米，翼尖为35.4米。巡航速度为0.785马赫，最大飞行高度为12100米。标准版本的距离为4075公里，扩展版本的距离为5555公里。

2009年9月8日，原型C919首次在香港亚洲国际航空展上公开亮相。根据计划，C919将在2014年进行首次飞行，并将在2016年交付使用。随后，由于制造商发现*翼盒使用的碳纤维材料存在未知风险(同时材料成本过高，更换铝锂合金可有效降低成本)，C919客机的首飞日期可能会推迟至少一年，从2014年推迟至2015年第二季度，对客户的交付时间将从2016年推迟至2018年。

中国商飞表示，其商用客机的单价更贵，因为其已知销量远低于同等规模的波音和空客，但预计随着订单数量的增加，单价将逐渐下降。C919客机将比目前的波音737和空客A320少用15%的燃料。由于使用了与波音737 MAX和空客A320 neo相同的先进发动机，碳排放将减少50%，座位也将变宽。

该飞机预计将于2014年下半年在上海完成总装。据报道，商业航空发动机公司(AVIC)正在开发一种与C919飞机兼容的CJ-1000A(长江-1000A)发动机。预计该发动机最早要到2020年才能安装在C919上。(赵露)

“一代材料，一代飞机”的启示

■赵广利，本报见习记者

一百多年来，材料和飞机一直在相互促进下发展。“一代材料，一代飞机”是世界航空发展史的真实写照。中国科学院院士曹在接受《中国科学报》采访时指出，目前欧美大型飞机机体的材料结构正在由铝合金向复合材料转变。“从波音787开始，50%的复合材料消耗是未来飞机的起点。”

经过30多年的研究和应用，复合材料在技术上已经成熟。安全可靠，复合材料的损伤容限和耐腐蚀性能明显优于铝合金，更有利于提高耐久性和安全性。同时，使用复合材料和钛合金可以大大减轻飞机结构的重量，从而带来经济效益(包括降低油耗和维护成本)和环境效益，远远超过其负面影响(更高的制造成本)；此外，复合材料的应用使舷窗尺寸增加了30%，增加了机舱湿度和气压，提高了乘客在空中旅行的舒适度。

与金属材料相比，复合材料更适合制备整体结构件。波音787机身由多段复合大型整体结构部件组成，减少了1500个部件和大约50000个连接器，显著减轻了结构重量，提高了安全性和可靠性，并降低了制造、装配、油耗和维护等成本。

“我们应该尽力使用一些先进的航空材料。因为只有我们的飞机是先进的，我们才能在市场上有一定的竞争力。”曹认为，在选择飞机时，应参考世界先进的飞机型号，如波音787和A350。

“中国国内材料尚未达到成熟、质量稳定、适航要求和批量生产的水平，一些材料的制造与欧美仍有一定差距。这期间我们可以先进口，但我国也应该尽快实现本土化。这需要与材料相关的研究部门和供应商的制造部门之间的密切整合和合作，并且每个人最终都要同心协力地提出来。”曹对说:

历史教训和经验表明，过度依赖进口将不可避免地导致人民的屈服。“以碳纤维材料为例。我们的国家过去依赖进口，掌握其技术的国家要么通过限制进口，要么通过收取过高的价格来欺骗我们。”曹告诉记者:“我们自己开发的，价格马上就降了下来。”

因此，曹说，在选择航空材料时，要特别注意选择有中国特色的先进材料。例如，TC21钛合金不仅具有国际先进性能，而且在合金和锻造工艺方面拥有自主知识产权。

此外，中国的大型飞机开发项目包括两大部分:大型客机和大型运输机。为了缩短开发周期，节约开发成本，降低销售价格，提高成熟度，曹建议设计师和材料员紧密结合，尽可能增加大型客机和大型运输机上常用材料的比例。"这更有利于民用客机材料通过适航条例."

空客模式对国内大型飞机的启示

在展示大飞机的过程中，一些外国声音说“大飞机屋”里只有两个人，即美国人和欧洲人，没有第三个人的空间。我不知道，空客也是在同样的情况下起步的。那时，“大飞机屋”里只有美国人，没有欧洲人可以挤进去。但是欧洲人用行动说“不”。这可能会激发中国建造大型飞机的梦想。

“中国制造大型飞机的关键在于三点:积累的经验、经济实力和技术基础。目前，这三个条件基本得到满足。”中国工程院院士刘大响曾说:“欧洲空客公司从20世纪70年代开始研发，连续25年亏损，最终使空客公司与美国波音公司分享世界市场。”

空客的项目最初由法国、德国和英国发起，后来西班牙加入。在此期间，有几个波折。1972年10月28日，空中客车公司成功开发了第一款产品A300，并在图卢兹进行了首次试飞。

“当空客推出A300时，它在市场上遇到了一个冷和热的过程。起初，没有多少制造商对此感兴趣。”《航空知识》副总编辑王亚南告诉《中国科学报》，空客在后期推出的产品并没有立即给市场带来翻天覆地的变化。“可以说，空客已经承受了20多年的亏损，并度过了这段无动于衷的时期。”

"然而，空客对战略有着坚定的信念."王亚南表示，他们坚信，只要他们关注市场，关注客户需求，并将所有可用于民用飞机的先进适用技术应用于下一代产品，这些产品就有机会得到认可。

事实证明是这样。空客大胆地将一些军事技术应用于民用飞机。例如，空客后来的产品A320率先使用了新技术，如电传操纵(侧杆)。另一个例子是空中客车A380。空客敢于在A380*翼盒的关键机身材料上使用复合材料，成功地减轻了3吨重量，相当于多承载了大约30-50名乘客，从而大大提高了飞机的经济性。“当然，空客飞机有许多设计特点，但率先使用先进技术确实带来了市场突破，确立了空客的市场地位。”王亚南表示，这一战略决心值得学习。

长期以来，空客以敢为人先的精神和技术、性能、服务的优势赢得了大量客户。其全球市场份额大幅增加。后来，即使是新来者也来到了这个世界，甚至在一些飞机上超过了美国的波音飞机。

空客中国总裁劳伦斯·博龙(Laurance Bolong)曾在接受中国媒体采访时表示，飞机制造企业要想成功，必须具备三个“P”，即有竞争力的产品、专业的人才和可靠的合作伙伴。

技术创新只是为了创造更有竞争力的产品。A380被业界称为“优雅的绿色巨人”。它为21世纪旗舰产品的创新和技术设定了新的标准:A380拥有先进的通用驾驶舱，配备了更具交互性的大显示屏和机载信息系统，以及通过大容量以太网数据链路连接的集成和模块化航空电子设备。它的超安全性、超舒适性和超娱乐性给乘客带来了全新的空中旅行体验。

“制造一架大飞机不仅仅是把东西放在一起，包括设计、生产和售后服务都需要我们去学习。这是一个商业想法，而不仅仅是一个制造问题。”中国国家大型飞机项目示范小组的一名专家说。(赵露)

《中国科学报》(2014-06-13，第14版)