5月5日,我國新一代大型客機C919,在4000多現場觀眾的歡呼聲中,以及全世界目光的注視下,昂首沖入上海浦東機場上空厚厚的云層。

這是我國首架具有完全自主知識產權的商用干線飛機的空中首秀,意味著中國航空人向懷揣了近半個世紀的夢想,邁出了堅實的一步。

完全自主的國產貨:“絕不是把零件買來裝上就行”

有人質疑,發動機這樣的核心部件都來自進口,C919能算完全自主的國產貨嗎?

當然算。盡管C919的核心零部件依賴國外供應商,但是它仍然是一架擁有自主知識產權的大型客機,之所以這么說,是因為中國商飛前期制定了整體的設計方案,而且對零部件的技術要求有決定權。

C919副總設計師傅國華說,就像設計師設計、裝修房子,雖然建材、裝飾品都從市場購買,但是按他的思路搭配在一起,就是他設計的成果。

C919完全由我國自主設計。該項目常務副總設計師陳迎春介紹,項目的聯合概念設計是最關鍵的部分,包括確定機翼、機身、尾翼、發動機、起落架等部件的布局,航程、座級的參數,以及發動機量級、電源功率、裝什么樣的系統等。

以客艙為例,國家大型飛機重大專項專家咨詢委員會委員吳世興介紹,C919結合國內市場需求,設計為150座起步,這樣規模的機型可適用于國內170多個機場。同時具備目前150座單通道客機中最寬敞的客艙,舒適性明顯優于各競爭機型。其艙內噪音能控制在60分貝以下,優于同類機型的80分貝。采用新型空氣分配系統,讓空氣變得更新鮮、均勻,濕度適宜。而出風口設計能加快空氣流動,避免乘客感到冷熱不均,體感溫度目標則來自中國人群實驗數據。

陳迎春說,隨后的系統聯合定義設計,主要是向供應商描述飛機,告訴他們發動機和系統的要求。同時我國開展了氣動、結構強度和系統方案初步設計,通過仿真計算分析、制作模型、風洞試驗和結構強度試驗等,逐步確定飛機的氣動外形和結構。“氣動外形由我國自行設計、試驗完成。”他說。

為了減少空氣阻力,C919的外形在成熟客機模型上做了許多改進,機頭、機身、翼梢,吊掛等每個環節都有微小進步,加在一起,相比空客、波音等競爭機型,阻力減少了5%。

陳迎春介紹,設計機翼時,集中了國內飛機氣動專業百位頂尖專家,設計了500多副翼型,優中選優形成最終設計。經過在歐美多國測試,這副機翼使C919的升阻比、巡航特性、失速特性、噪聲水平、結冰特性等重要指標均優于競爭機型。參與翼型設計的西北工業大學飛行器設計工程系教授白俊強表示,此項設計只能靠自己從零摸索,在C919成功之后,中國人在氣動外形設計方面,首次跟外國同行坐在了同一張討論桌上。

“飛機的機體,從設計、計算、試驗到制造全是中國人自己做的。”陳迎春說,“我們還自主完成了飛機的系統集成。”

對于系統集成,有人并不理解:“不就是組裝嗎?”

波音民用飛機集團副總裁卡羅琳·科維曾說:“如果人們都可以把買來的部件組裝并讓它飛起來,全球就不會只有兩家大飛機制造商了。”

大飛機是復雜的系統集成工程,不同的系統集成在一起需要滿足哪些要求,這一控制方案也掌握在C919設計團隊手中。“中國商飛的知識產權也體現在對系統之間的集成控制上。”C919總設計師吳光輝近日向媒體表示,“C919飛機上有幾百萬個接口,這關系到液壓、航電等多系統之間的關聯,絕不是簡單拼接,如何關聯,就取決于飛機的設計方案。”

中國商飛總經理助理、上海飛機設計研究院院長郭博智表示,飛機絕不是把零件買來裝上就行,要從頂層開始將需求層層分解,讓供應商按照要求來做。拿到零部件,還要進行匹配設計、大規模集成,再完成組裝。

例如發動機, C919機體結構總裝現場工程團隊項目經理叢昊介紹,雖然C919的發動機購自CFM公司,但吊掛結構形式卻屬首創。這種一體式吊掛,集成了發動機的控制部件和附屬設備,波音空客等大公司都沒用過。他說:“以往的反推都是掛在發動機上,現在則是掛在吊掛上。沒有前人做過,全靠我們自己試驗。”

上海飛機設計研究院C919型號副總設計師周貴榮介紹,經過集成創新的C919航電系統,在同級別飛機中當屬最強。其采用最新的集成模塊化架構,只需通過軟件就能實現系統的變更、升級。

此外,陳迎春表示,飛機上復雜的大型系統如航電、飛控等,都被拆成子系統讓供應商做,再由中方集成。比起購買整套系統,雖然增加了難度,但有助于掌握技術,為以后開發新型號積累經驗。

“我們作為主制造商來‘招兵買馬’,讓供應商按照我們的需求提供產品,這就是以我為主。”郭博智說。

新體制下誕生的“雄鷹”:運—10折翼,C919十年磨劍

讓中國大飛機翱翔藍天,這個夢想使幾代航空人牽掛了半個世紀。

“上世紀60年代,有外國人用‘沒有翅膀的雄鷹’,嘲諷我國在民用運輸機方面沒有發展。”運—10副總設計師、C919專家組成員程不時回憶說。

1970年,中央立項研制民用客機,它就是運—10。1980年9月26日,運—10首飛成功,中國人把自己的雄鷹送上了藍天,我國也成為世界上第五個研制出百噸級飛機的國家。

哈爾濱、北京、烏魯木齊、拉薩、廣州、昆明……運—10一次次試飛,航跡如同一只巨掌,覆蓋在中國版圖上。程不時坐在上面,從長江頭飛到長江尾。他從窗口望下去,看著一條條支流像舞龍般擺動,感慨萬千。“如果沒有長江,這些支流就變成斷流。人們只能掙扎著生存,不可能有如今的輝煌。同樣,中國的產業如果只是做些小商品,可以維持生計,卻顯不出民族的氣派。”他說,“我們的飛機要飛出去,讓很多國家的人用,這是中華民族對全世界的貢獻。”

然而,運—10沒能飛出國門。當時國內航空工業落后的體制機制,以及照搬軍機的研制模式,都阻礙了它走向市場;對大型民用飛機產業發展方向的觀點不一、發展必要性的認識不足,導致它從1983年開始被擱置,最終因“無米下鍋”而停飛。“運—10的‘下馬’不僅是拋棄了一個產品,同時摧毀了我們自己搭建的研發平臺和研發體系,研發能力也隨之喪失。”北京大學教授路風痛心地說。此后,與麥道、波音的合作與分手,是造是買還是租的不斷爭論,讓中國航空工業的發展陷入迷茫,在曲折的道路上久久徘徊。

2007年,中央正式做出了自主研制大型飛機,發展有競爭力民用航空產業的戰略性決策,促成了C919的面世。

與“軍隊大院出身”的運—10不同,C919是順應民用飛機發展規律,在市場環境下孕育、誕生。2008年,中國商飛公司在上海成立。作為C919項目的主體,該公司按照“一個總部、六大中心”模式打造研發設計、總裝制造、服務支援三大平臺,快速形成我國民機研發設計、總裝制造、客戶服務、市場營銷、適航取證、供應商管理基本能力。

同時,中國商飛建立了較完善的“主制造商—供應商”模式,最大限度聚集國內外資源打造中國民機品牌,帶動形成以該公司為主體、市場為導向、產學研相結合的民機技術研發體系。國內22個省市、36所高等院校、242家大中型企業參與大型客機研制,初步形成以上海為基地、以中國商飛為核心的、輻射全國、面向全球的中國民機產業體系與產業布局。

從立項、攻關、下線到首飛,C919用了十年時間。雖然距離獲取資格進入市場,還有一段并不簡單的路,但它正朝著目標穩步邁進。

不僅是一件產品:“站在巨人肩膀上參與世界競爭”

C919的意義,并不僅是一件產品。

“大型民用飛機產業順應市場呼喚,以不斷提供升級換代的先進產品加服務創造巨大效益,擁有舉足輕重的產業宏觀地位。”吳興世表示,發展大型民機產業將顯著帶動國民經濟增長,對科學技術發展有巨大牽引作用,同時也是夯實保障國家安全的基礎。“這就是大型民用飛機工業被認為是現代工業皇冠上的一顆明珠的由來。”他說。

記者了解到,C919的機頭、前機身、中機身、中央翼、中后機身等九大部段,由中航工業西飛等國內航空工業企業制造,推進了國資、民資和外資在民機產業鏈上融合發展,顯著提升了國內航空工業的工藝水平和制造能力。

項目實施過程中,中國商飛在擇優選擇GE、Honeywell、CFM等16家跨國公司作為機載系統供應商的同時,推動國際供應商與國內企業開展合作,組建了航電、飛控、電源、燃油和起落架等機載系統的16家合資企業,通過技術轉移、擴散,提升了我國民機產業研發與制造的整體水平以及配套能力。“根據合同要求,給我們的產品必須從合資公司交付。”郭博智說,強迫外方跟國內企業合作,能幫助國內機載設備供應商站在巨人肩膀上參與世界競爭,帶動國內工業水平,最終形成國內外合理布局、有序競爭的供應商體系。

該項目還推動了國內民機技術創新體系的形成。項目研制中,各研制單位開展了飛機平尾部段強度研究靜力試驗、復合材料結構修補材料應用研究、機輪剎車系統跑道辨識技術、飛機電源系統測試及數據處理系統、超臨界機翼設計等700多項課題和技術攻關。除了不斷形成新的民機技術成果,補充完善民機技術體系,還帶動了高校的飛行器設計、空氣動力學、飛行器結構強度等一批專業學科建設和發展。

此外,該項目還帶動了我國民用航空人才的培養。目前中國商飛累計簽約海外高層次人才128人,員工數量從組建時的3800多人增加到近萬人,初步形成了一支勇于攻關、敢打硬仗的民機人才隊伍。據了解,全國民機產業鏈上有近20萬產業工人參與到項目中。

在C919的吸引下,一個大飛機產業集群正在逐漸形成。不僅是基礎零部件、機械、工藝、材料等,大型客機的發動機總裝、主要航電系統、照明系統中控制板組件等都將在上海制造。與航空相關的衍生品行業、軟產業也將在周圍集聚發展。目前,上海浦東新區已形成集設計、制造、配套于一體的完整航空產業鏈。預計15年后,浦東將形成產值規模1500億元以上、財政貢獻100億元以上的民用航空產業集群,成為亞洲最大、躋身世界前三的民用航空產業基地。(記者 付毅飛 王 春)