燃汽轮机

从运十下马到首架交付的C919国产大飞机

发布时间:2023/1/24 18:00:44   

5月14日,中国商飞公司第一架交付的具有中国完全自主知识产权的C大飞机,在上海浦东机场首飞试验圆满成功,国产大飞机距离正式交付只有一步之遥,中国东方航空公司将成为C大飞机的全球首家启动用户。

这意味着中国人坐上自己设计的大飞机的梦想,很可能在今年就能实现。

大飞机,是大型客机的简称,指的是最大起飞重量超过吨的运输飞机,包括了座以上的飞机,而C是座,航程达到了公里,基本可以覆盖国内主要城市。

目前全世界能研制民用大飞机的就只有美国波音、欧洲空客,俄罗斯也勉强算一个,只不过影响力太小了。

现在再加上中国商飞,4个了。

还有座以下的民用客机,也叫支线飞机,这类飞机,加拿大、日本、巴西等国家都能研制,但是都算不上大飞机。

所以真正能设计研发大飞机的国家或经济体就四个,中国,欧洲,美国,俄罗斯。

中国首架交付的大飞机,采用了多项先进技术。

C攻克了包括飞机发动机一体设计化、主动控制技术等多项核心关键技术,并打造了以商飞为平台,包括设计研发、总装制造、供应商管理等民用飞机研制核心能力。

C相对波音空客来说,属于后起之秀,所以也有一定的后发优势。

比如C相对于波音、空客,减少了5%的空气阻力,因为C机身的15%采用了树脂级碳纤维材料,机翼更轻薄,更符合空气动力学。

比如性能方面,C更节能,噪音隔绝能力也更优秀,视野也更宽阔。

比如C的舒适程度,比波音空客也更要好。

比如C,采用的都是近年来的新技术、新材料,从安全性、空气动力性来说,比起波音空客都要有优势。

还有一个,很重要的是,价格上,C也有优势,不到1亿美元,而空客1.1亿,波音1.2亿。

虽然价格上优势不是特别明显,但能做出来,就说明中国大飞机在世界上有一席之地了。

有人说,C的60%的关键技术都是外国制造的,包括发动机、航电系统、飞行控制系统等等都是外国制造的,C就只有一个壳子是中国制造的,中国只是用国外部件组装了大飞机,这算什么有完全自主知识产权的大飞机技术?

这个问题问得好。

那回答也很简单:如果靠组装就能组装成大飞机,那为什么其它国家,比如那些研制了座以下的支线飞机的国家,日本、加拿大、巴西,为什么不自己组装大飞机?

难道他们都是大善人,看着波音空客赚得盆满钵满都无动于衷?

事实上,就算是这么简单的大飞机壳子,98%以上的国家都组装不出来。

为什么日本加拿大能研制座以下的小飞机,却研发不了座以上的大飞机?因为大飞机和小飞机之间本身就是一道鸿沟。

大飞机和小飞机之间肉眼可见的最大区别就是重量,全世界的飞机设计师都笃信一个口号:“为减轻每一克重量而奋斗,一克重量比一克黄金更珍贵”。

对于民用飞机而言,合理的减重,就意味着更多的载客量,和更远的航程,就能创造更高的经济效益。

一架普通的客机,在载客量不变,其它所有功能都不变的情况下,如果可以减重公斤,每年就能给航空公司带来0万美元的净收益,而一架客机使用寿命大概20年,累计可以给航空公司带来2亿美元净收益。

印度航空公司为了给飞机减重,甚至只招苗条的空姐,而且连飞机水箱也只装6成满,这样可以节省不少的燃油费。

阿联酋航空的离职人员爆料:飞机上的“体重警察”会监控并惩罚那些太胖的空乘人员。

日本航空为了给飞机减重,要求乘客登机前要上厕所。

……

飞机上每少装一瓶可乐,一天就能节省0美元。

对于要商用赚钱的民用飞机而言,减轻每一克重量,都是有意义的。

而飞机的重量主要有两个因素决定:一是机身的材料,二是机身的设计。

机身的材料有多重要呢?在飞机设计领域有句话叫做“一代材料,一代飞机”。

什么意思?就是说你换一代材料,可能就是完全不同的飞机了。

比如第一代飞机,是莱特兄弟设计的,用的是木、布结构的飞机。

但是这种飞机太脆弱,安全性差,所以到第二代飞机就改用了铝、钢材料来做飞机。

到了上世纪50年代,人类进入了超音速时代,超音速飞机会跟空气摩擦产生高温,让机身的强度退化,所以第三代飞机加入了坚固又耐热的钛合金。

到70年代,复合材料又诞生了,复合材料具有比强度高、刚度高、质量轻、抗疲劳等特点,能减轻飞机重量,所以就诞生了第四代飞机。

到第五代飞机,复合材料从原来只应用于口盖和舱门等构件,扩大到应用于机翼、尾翼、前机身等等更大的范围。

到了现在,机身的材料,自然是最好能选用性能更好的新型合金材料,新型复合材料,高强度纤维等先进材料了。

所以飞机发动机虽然很重要,但是机身材料也是不容忽略的重要部分。

就算拿飞机发动机这项来说,制约中国发动机发展的,并不是发动机的设计有多么难,而是材料。

飞机发动机工作的时候喷火,在这种高温高压的情况下,什么材料能扛得住?

你可能说钛合金能扛得住高温高压,但是钛合金也有很多种,想要找到一种合适的配比材料,这得花费多少心血研究这玩意?

为了寻找合适的材料,飞机公司甚至愿意花大价钱,比如年,波音就投资了几千万美元给加州的一家小公司,没别的原因,就只是因为这家小公司在航空铝材料方面有特别的技术优势,能帮助波音公司减轻机身材料的重量和成本。

所以,无论是机身还是发动机,一个国家的材料科技都非常重要,合适的材料,能让飞机减重更多。

影响飞机重量的第二个因素是机身设计。

机身设计的重要性,看一个栗子就可以了,有个年入选中国工程院的王向明院士,就是搞飞机结构创新设计的,在他的团队的努力下,中国舰载机的重量直接减少三分之一,可见机身结构设计的重要性。

所以,你说就算中国只会做个大飞机的机身壳子,这很了不起吗?

是的,就是很了不起,98%以上的国家都做不好这个大飞机壳子,日本、加拿大等发达国家也不行。

事实上,就算只是大飞机的壳子,背后涉及的学科也不少:材料科学、热动力学、工程力学、空气动力学、冶金科学等等,C就涉及了这其中的上百个关键技术。

而其它什么航电系统、飞控系统、发动机等等,中国也不是说造不出来,更多的是考虑性价比。

中国的歼20用的就是国产发动机,连军用的都能用国产发动机,你觉得国产大飞机就不能用国产发动机了?

当然不是了,军用飞机的发动机,要的就是性能最好,对价格没有要求,对性价比要求并不高。

但是民用大飞机就不一样了,民用大飞机是要商用赚钱的,而且是要跟国外的波音空客竞争市场的,自然是性价比越高,越容易占据市场了。

假如说,中国把自己研发的国产发动机放到C上了,用倒是能用了,但是太贵了,比波音空客还贵,那哪个国家舍得买?

就像俄罗斯其实也是能做大飞机的,但是就是因为性价比不够,在市场上竞争不过波音空客,所以俄罗斯的大飞机只能在国内飞。

所以,如果是商用的,在技术还不够成熟,成本还没有别人低廉的时候,选择国外的发动机,自然是更好的选择了。

C现在用的是法国和美国合资生产的CFMLEAP-1C发动机,但是如果美国制裁中国,不卖给中国的话,中国也有办法,比如可以寻找俄罗斯采购PD-14发动机。

就算是俄罗斯跟中国也闹掰了,不卖给中国发动机了,中国也有国产的长江0和涡扇20这两种发动机可以使用,最多也就是性能差点,成本高点。

所以,C只弄个壳子,真的只是出于性价比考虑而已,都是基于商业的考虑,而不是技术的考虑。

但就算只是做个壳子,C的国产化率也达到了惊人的60%,因为壳子本身就占了飞机40%以上的重量了。

而60%的国产化率算是很高的了,因为波音的国产化率也就只有35%,其它65%都是来自于其它23个国家。

要知道,一开始由于项目难度太大,C定的国产化率目标只有10%而已,现在能到60%,已经是超预期了。

中国定国产化率的目标,更大的意义其实是为了培养国内的人才。

如果都是靠买买买,那肯定不行,所以要自己造。

但是自己造的话,步子不能迈得太大,要不然容易扯着蛋。

所以定一个国产化率的目标,对于无法国产化的技术,能合资的就合资,购买转让技术在国内研发,不能购买技术的就先采用国外产品,然后再逐步研发,在这个过程中慢慢培养国内人才。

比如中国一开始没有自己的航电系统,于是中国和美国通用公司合资成立昂际航电公司来研发,中国将国外工程师调到国内研发中心,让中国工程师一起学习实践,随着C项目的推进,中国培养了自己的人才,到后来,昂际航电公司90%的工程师都变成了中国人。

通过C这种具体的项目,就能逐步培养国内人才,对我国飞机产业链进行升级,之后才能实现%的国产化,这是C的意义之一。

这就像中国高铁一样,一开始,谁也不看好中国高铁,连高铁技术也要从国外引进。

但是随着中国的发展,从模仿到创新,中国高铁技术突飞猛进,甚至还能反向输出给国外,高铁也成了中国的一张名片。

在90年代的时候,中国建的火电厂,厂里的汽轮机、发电机都从国外进口,当时连10万千瓦的火力发电机组都没办法完全国产化。

但是通过引进国外技术,消化吸收并进行创新,中国研发的百万千瓦的机组,成为世界领先的技术,别的国家根本没有的技术。

所以,先跨步出去,先解决有无的问题,再解决优化升级的问题。

C还有一个被人质疑的点是适航证。

飞机在天上飞,会遇到瞬息万变的天气,为了保证安全,飞机需要有一个安全标准,这个标准就是适航证。

美国有波音,欧洲有空客,所以美国和欧洲都有自己的适航证,美国的适航证是FAA,欧洲的是EASA。

中国的C要想飞到欧美,就必须有欧美的适航证,否则C就只能在国内飞,或者飞周边国家。

如果美国不发适航证怎么办?C是不是就凉了?

如果真的是这样的话,那C的确没办法在欧美飞了。

但是不在欧美飞又能怎么样呢?国外疫情这么严重,实际上国外航班很多都是亏损的,而中国因为疫情控制得好,国内航班受到的影响没那么大,所以国内的航班反而是赚的。

也就是说C在国内飞,反而还赚了,如果飞国外,亏不死你。

更何况,中国十几亿的人口规模市场,靠这个全世界最大的单一市场,已经足够让中国大飞机C成长发育起来了,国外的市场,有当然最好,没有也不会有太大影响。

大飞机涉及的产业链太长太多了,一架飞机的零件数量万个,图纸七万多张,管线长达多公里,数十个机载系统,取得适航证的报告堆起来就有十层以上的楼高,没有极强的系统集成能力的话,根本做不到。

光是组装,就不是一般国家能完成的了,更别提完全国产化了。

波音没能完全国产化,空客也不能,俄罗斯好像能完全国产化,但俄罗斯影响力只限于国内,没有机会经历国际市场的考验。

欧洲的德国、法国、英国都是老牌发达国家,一起合作才搞出了空客。

美国靠着自己世界第一的经济体,才撑起了波音公司,但也要跟其它国家合作。

太难了,能上牌桌的对手就已经非常强了,碾压98%以上的国家了,日本、加拿大这种国家,连上牌桌的机会都没有。

所以中国目前能做到现在这样,已经很强了。

回想中国大飞机这一路以来,走了太多弯路了。

年,中国下达大飞机——运十的研制任务。

经过十年的努力,到年,中国制造了第一架完全拥有自主知识产权的大型客机——运十,载客量人,航程极限公里。

运十首次试飞成功,飞行了架次,个小时。

当时美国也有个制造飞机的企业,叫麦道,想占领中国的民航市场。

麦道眼见中国的运十试飞成功,便巨额贿赂当时的民航总局局长沈图,让他说服中央放弃运十的试飞工作。

沈图便以“运十是仿照波音,而波音是淘汰机种”为由,力主运十下马。

就这样,在飞行了个小时之后,运十项目被中断后继经费,之后年被迫下马。

运十的生产线被拆掉,运十的研发人员被迫去卖茶叶蛋,运十15年积累的技术资料连堆放的地方都没有,好多资料都失散了,总设计师马凤山悲愤和抑郁交加,医院,最后61岁去世。

在这之后,麦道被波音兼并,中国民航高价向波音和空客购买了成百上千架大型客机,首都机场成为了波音的停机坪,花费的人民币数量以千亿为单位计算。

中国的大飞机制造停滞了30年,波音空客在中国赚得盆满钵满,中国从此失去了跟空客波音同时起步竞争的机会。

实在太丢脸了。

实在太屈辱了。

如果不是汉奸沈图让运十下马,今天的中国,也许早就有了跟波音空客抗衡的实力,甚至跟波音空客形成三足鼎立之势了。

已铸成的大错没办法抹掉,幸好,中国已觉醒,意识到独立自主的重要性,首架交付的C首飞试验成功,将洗刷运十下马的屈辱,一雪前耻。

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