張仲麟:C919為何總是延期?
自2008年C919項目正式啓動,到現在C919項目已經經過了7年。而在2015年的11月,這個項目啓動7週年之際,第一架C919也即將下線。這代表着中國航空業在民用航空領域的一次里程碑式的進步。
與“民航前輩”的對比
C919並不是商飛的第一款產品,但相比實驗性質更濃的ARJ21客機,C919想要“賺大錢”的意圖更加明確,該機定位上就瞄準着民航市場中最大的一 塊:170座級窄體幹線中程客機。這類客機目前的代表產品是波音737系列與空客A320系列,在世界民航市場中佔據着大半份額。對於國內航空公司而言, 絕大部分航線都由此類飛機執行,而C919主打的經濟性與可維護性主要瞄準國內航線市場。
作為同級民航客機中使用範圍最廣的機型,波音737幾乎可以算得上是該級別客機的一個標杆。從80年代中國民航市場化開始,波音737系列就是我國民航的主力機型。從最早的波音737-200到現在的737-900,中國天空上的波音737已經換了好幾茬,C919在面世之後,所面對的最大對手自然就是龐大的波音737家族。
雖説波音737系列有着技術成熟,市場廣大等優點,但與C919相比,這一上世紀六十年代技術發展而來的客機有着諸多缺點。其中最為明顯的是,在上世紀60年代民航客機的渦噴發動機體積較小,翼下高度的要求並不多,波音737的起落架也較短。然而隨着發動機技術的發展,民航客機的發動機也從渦噴發動機變成了渦扇發動機。而高性能的大涵道比渦扇發動機體積越發的龐大,這使得波音737翼下高度不足的問題越發突出。目前主流的波音737-800客機,其發動機為了保持離地高度,外形接近橢圓形,而到了最新一代裝備Leap-1系列的波音737MAX時,因為高度限制,該機不得不使用只有1.78米直徑的風扇,而A320NEO和我國C-919使用的Leap-1發動機風扇則有1.98米。一般來説,渦扇發動機涵道比越大,那麼發動機效率就越高,因此雖然採用一個系列的發動機,波音737MAX的先天不足就使其在經濟性上要輸給空客A320NEO和C919一籌。

波音737-400的CFM56引擎

澳大利亞皇家空軍用737-800改裝的空中警戒管制機正視圖,可明顯看出發動機為了離地高度對外形作出的妥協
陳舊的機體設計讓波音737家族不得不在很多設計上妥協,機翼離地高度不夠無法採用一些高性能大涵道比發動機只是其中之一。貨艙的設計使得波音737始終無法使用如AKH之類的集裝箱器(ULD),只能使用裝卸效率低下的散貨艙。

使用集裝箱器的飛機,裝載效率比散貨艙飛機高了很多,C919同為集裝箱器裝載
而相比之下,設計於21世紀的C919飛機沒有這些孃胎裏帶來的問題。可以盡情選擇高性能低油耗的新型大涵道比渦扇發動機。即將下線的C919即採用CFM的最新產品LEAP1發動機。且C919的貨艙設計可以使用集裝箱器,大幅提高了現場航班保障的效率。
另外,與目前市場上的同類飛機相比,C919機身使用最新的第三代鋁鋰合金,中央翼與平尾安定面使用複合材料,再加上Leap1發動機的優勢,C919在燃油上可以節約15%。在操控上也採用電傳操控與側杆設計,大幅簡化了操作,降低了培訓難度,提高飛行中的安全性。光從性能上來看,C919的性能數據已經達到了國際先進水平,與尚未交付使用的737MAX與A320neo相近。
雖然目前C919的價格高於737MAX和A320NEO,導致市場對其不是很看好。然而需要指出的是,C919目前訂單數為517架,737MAX為2869架,A320neo為4307架,而研發成本是攤入每架飛機之中的,C919訂單數少於另兩家是其單價較高的原因之一。隨着C919訂單數的上升,該機價格也會更具有競爭力。中國民航市場有着極高的發展速度,筆者每週都能看到國內航空公司有新飛機加入機隊,在這樣的發展速度之下,C919在國內民航想必有着大好前景。而隨着一帶一路的全面推進,C919打開國際市場也只是時間問題。
不得不承受的延期
C919自研製開始至今,“延期”恐怕是該機研製中最多見的負面消息之一。不少關心中國航空工業的人因此批評商飛的技術水準和工程能力,但對於C919這樣重視利潤和全球採購的項目而言,研製中的延期,很多時候不是商飛一家能完全避免的。
俗話説得好,一個好漢三個幫,貴為世界民航飛機製造業領頭羊的波音也離不開大大小小的全球供應商。每年波音都需要向供應商採購十大類別產品。總結起來就是:發動機靠供應商,航電靠供應商,操控系統靠供應商,機身和機體部件也靠供應商。此前波音787剛剛交付使用時鬧得沸沸揚揚的鋰電池起火事件,就是由於日本電池供應商不給力的結果。
商飛在C919研製生產中採用的也是如波音一般的“製造商—供應商”模式,在商飛的供應商列表中,我們能看到許多航空愛好者和軍迷們耳熟能詳的名字。

C919項目是由商飛制定政策,上飛廠作為直接執行者,向各個供應商下發訂單,然後根據供應商提供的部件來進行系統整合。可以看出,C919客機機身、機翼等結構部分主要由中航工業所下屬的成飛、洪都、沈飛和西飛等飛機生產廠來製造。這些廠家都是國內主要的航空工業廠家,多數都有着為波音“代工”相關大飛機部件的經驗,西飛還有着自己的大型飛機產品,基本都準時完成了各自部件的生產。
值得注意的是,上述諸多子系統的國外供應商大部分與中航工業旗下相應單位成立了合資公司,承擔研發與生產任務。如媒體關注的南京機電為C919提供的液壓、燃油、環控三大系統,就屬此類。
這種模式在大規模生產後可以降低成本,但在研製階段,這種模式意味着C919的進度不光是商飛一家的責任,相關供應商能否及時提供滿足商飛需求的組件也是項目準時的重要因素。
筆者自商飛消息人士處獲悉,當遇到供應商提供的子系統在系統集成中發生“水土不服”的狀況時,通常有這麼兩個解決方法:1.要求供應商修改原設計,以滿足系統集成中的要求。2.自己修改原本的設計方案,使得新設計方案能順利使用供應商所提供的子系統。由於不少子系統供應商是國外供應商,如若修改供應商所提供的子系統設計,將牽扯到一堆合同變更等扯皮事。等到扯皮完成少説也得花個一年半載的。相比之下,反倒是商飛自己修改原設計更快一些,但這也導致了整個項目的設計一改再改。
以發生在ARJ21上的起落架修改設計為例,2009年上半年ARJ21起落架發現在應急放時無法達到預定設計目標。隨後設計人員使用蓄壓器應急解決這個問題,但是不符合適航當局的相關適航安全飛行規定,只是解決了試飛問題。到了2011年通過大量試驗與分析才找出起落架應急放的問題所在。2011年10月找出瞭解決方案,並提交給起落架供應商——利勃海爾公司。而到了2013年初,按照全新圖紙生產好的起落架才交付。從ARJ21發現起落架問題到設計上解決起落架問題,前後耗時兩年多。而將新的子系統要求訂單發送往供貨商,到拿到供貨商所提供的子系統,又耗時一年半左右。
對於正在研製的C919而言,類似的情況同樣存在,無論是原型機制造中還是試飛中,各種意想不到的挫折都會導致項目的延宕。對此,我們還得做好充分的思想準備。

此前舉行的後機身前段交付儀式
除了民航,C919還能幹啥
民用成熟飛機應用在軍用領域中的例子比比皆是,如由英國彗星客機發展而來的獵迷反潛巡邏機,由波音737發展而來的美國P8反潛巡邏機等。由於民航客機相對於軍用運輸機有着人員舒適性好,內部空間大,適合長時間飛行任務等優點,很適合改造為軍用飛機使用。目前我國空軍所使用的巡邏機為運八高新系列,若C919用於軍用領域,相信可以憑藉其世界先進水平的性能發展出一款性能優異的反潛巡邏機。且作為一箇中型空中平台在軍用特種飛機領域有着很大的發展前景。
這樣的觀點在諸多媒體上都見到。但因為種種原因,不少媒體一廂情願地認為,只要C919能夠使用,中國就能用該型機改造出各種軍用改進型。從現在C919的情況看,這樣的想法無疑有些圖樣圖森破。
目前C919諸多子系統是全球採購,其中不少組件系統,包括發動機、飛控系統等關鍵設備都來自西方,用途嚴格限定為民用,若要用於軍事用途,不僅會因為違反合同引發西方企業的追究,還可能因為合作中斷導致民用型C919客機的生產和維護出現問題。
不難看出,如果要實現軍用改進,C919必然不可能繼續採用西方國家提供的諸多子系統。而想要全面攻克包括國產大型渦扇發動機在內的各種關鍵技術,對中國的航空工業而言並非易事。儘管理論上C919可以“降檔”使用舊式的D-30KP-2作為動力勉強起飛,但為如此先進的飛機平台配備如此落後的發動機並專門組織設計試飛,這本身就是不明智的選擇。目前C919上有諸多子系統已經採用了國產設備,其液壓、燃油、環控系統就是由中航工業旗下南京機電所提供的。最為關鍵國產大涵道比渦扇發動機也已經進行了相當時間的空中試車。
若能確保時間節點,隨着國產化率的逐步提高,使用國內同類產品替代後,或許我們可以看到空軍的序列之中增加很多從C919發展而來的空中特種平台。
如何看待C919上的進口產品
與20世紀初手工作坊就能打造出一架飛機不同,現代大型民航客機是一個國家工業金字塔的最頂端,可以説是工業皇冠上的寶石。一架大型民航客機牽扯到工業的各個方面,從最基礎的鉚釘,到最核心的發動機,由表及裏,無一不是一個國家,一個地區工業實力的體現。夢想客機波音787與空客旗艦客機A380分別代表着美國與歐洲的工業成就。同時也代表着美國與歐洲自五十年代進入噴氣時代以來所積累的技術底藴。
新中國在奮發圖強工業化的進程中也在不斷嘗試衝擊這顆工業皇冠上的寶石,最為著名的嘗試則是八十年代上飛所主導的708項目,即俗稱的運十。運十是中國大飛機嘗試中最接近成功的一次,至今仍充滿爭議。一方面,當時的經濟條件難以長時間支持這一項目的繼續開發,更難以將這個充滿技術探索的項目“扭虧為盈”;另一方面,即使不考慮成本,以八十年代中國工業基礎,想要形成一條完整的供應運十的鏈條也是不可能完成的。儘管中國在此後幾十年的航空工業發展中,通過其他項目的研製和基礎技術水平的提升,勉強具備了製造國產大飛機的技術基礎,但即使到今天,中國研發C919與波音737MAX、空客A320NEO競爭,依然是用自己並不厚實的工業底子和三十多年磕磕碰碰的經驗與對方雄厚的工業實力、六十多年的經驗相抗衡。
有些航空愛好者看着西飛大運鯤鵬上天,迫切想看到完全國產的民航大型客機上天,這樣的急切願望也是可以理解的。然而用於商業運營的大型民航機,其要求與軍用大型運輸機截然不同,這是客觀規律、基本法則所決定的。這意味着在軍用飛機上,我們可以承受較高的成本、較低的壽命甚至較高的故障率來獲得可用的飛機,但在民用飛機上,無視安全性和成本不僅會導致項目因為沒有市場競爭力而被市場經濟淘汰,還是對無數乘坐民用飛機的旅客生命的不負責任。當今在民航機的安全制度嚴格到飛機上使用的每一顆鉚釘都要通過適航審定認證——可以參見《中航工業航標首批C919緊固件獲適航批准標籤》等新聞。這種對安全近乎變態的要求是世界民航業安全的保障,也是飛機之所以成為最安全的交通工具的原因。對民用國產大飛機而言,在國產產品達標且符合經濟性原則之前,使用外國供應商提供的產品甚至分系統,並非中國航空工業的無能,而是客觀規律要求下的必然選擇。
對於中國航空工業來説,追逐領跑的歐美,也摘下大飛機這一頂桂冠是夢寐以求的榮耀。然而路要一步步走,飯要一口口吃,大飛機的配套工程需要整個國家來支持,需要整個國家工業水平的提高。雖然進入21世紀後,我國已經成為了世界第二大經濟體,錢袋子空前的鼓。然而工業上的追趕不僅僅是有錢就行的,需要的不僅僅是投入數以百億計的錢,以幾十年計的大量時間,也需要數以億計、在中國個巨大的工業化機器中默默無聞的從業者們辛勤的汗水。這一切都需要時間,一口吃不成胖子,羅馬不是一天建成的,大飛機也不是幾年就能造出來的。
2008年底,中國民航商業運輸機隊規模為1259架,而到了2015年底,這個數字預計將超過2500架。短短7年時間內,民航機隊規模就增加了一倍,中國已然成為繼美國與歐盟之後第三大航空市場。美國與歐盟都有着自己的大型客機生產廠——波音與空客,而中國在即將成為與美國歐盟平起平坐的航空市場時,也將有自己的大型客機生產廠——商飛。
或許在不久的將來,世界民航市場將迎來A(空客)B(波音)C(商飛)三足鼎立的情況,這樣才符合中國在民航界中的地位。
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