晨楓：中國商飛啓動C929，再接才能再厲
【文/ 觀察者網專欄作者 晨楓】
C919在5月5日首飛剛剛成功，C929就箭在弦上，“嗖”地一聲發出去了。5月22日，中國商飛與俄羅斯聯合航空製造集團（簡稱UAC）在上海正式成立中俄國際商用飛機有限責任公司（簡稱CRAIC），正式啓動新一代遠程寬體飛機（簡稱LRWBCA）項目，在中國稱為C929。
C919首飛，圖片來源：中國商飛
CRAIC按照雙方對等的原則運作，首任董事長為UAC副總裁、蘇霍伊民用飛機公司總裁烏拉基斯拉夫·馬薩諾夫；總經理為商飛總經理助理、寬體客機項目總經理郭博智。董事會8人中，4名中方人員為：商飛副總經理史堅忠，擔任副董事長；公司發展規劃部副部長章引平，擔任董事；郭博智擔任董事和總經理；公司發展規劃部項目辦公室副主任、商飛寬體項目部部長王荇衞擔任董事。4名俄方人員中，已知來自UAC的馬克西姆·利特維諾夫任副總經理。另還設有2名監事，一名來自中方，一名來自俄方。其中，中方監事李明還擔任商飛職工監事。
在民航界，寬體是指雙通道。與此相對，單通道的C919就是窄體飛機。儘管有例外，寬體通常用於中遠程，窄體通常用於中近程。C929基本型的定位是280座、12000公里航空，與波音787十分接近。當然，與C919的航程為中國市場量身訂造相似，C929的12000公里航程剛好是上海到紐約的飛行距離，也有很強的量身訂造的意思。C919對準波音737的定位，C929對準波音787的定位，商飛的型號譜系簡直是精確瞄準波音來制定的，這不是偶然的。波音對機型的定位是經過長期仔細研究而確定的，有大量的數據支持。最優的就是最優的，商飛得出同樣的結論不奇怪。業界有錯位競爭的做法，那是打擦邊球，在產品定位上讓開主流，避免與強硬對手直接競爭。但這是甘居第二梯隊的做法，要打進第一梯隊，只有正面競爭，沒有捷徑。
中俄合作寬體機項目發佈會，圖片來源：觀察者網
新一代遠程寬體飛機的合作研製協議在習近平與普京的見證下於2016年6月25日在北京簽字。項目將在近期轉入初步設計階段，計劃在2018年底之前完成詳細設計，未來將根據市場需要，進一步研發230座的縮短型和320座的加長型。近期將開始對系統和設備供應商展開問詢，總裝將在上海完成，預計7年內首飛，2027年開始交付使用。這是比C919更快的速度。C919在2008年啓動，用了11年達到首飛。如果按照商飛所説在2022-25年間交付使用的話，那就用了14-17年。C919的研發時間是比較長的，但這是成長的代價，C929如果能如期完成，證明學費交到地方了。
按照CRAIC總經理郭博智的説法，未來20年裏，全球雙通道客機的需求量大約在8279架，中國市場對250座以上的需求將在1020架左右，還有俄羅斯和其他國家的需求。C929不可能把這些需求統統吃下來。如果還是以500架為盈虧相抵的分界點，確保盈利還是做得到的。如果大飛機的盈虧點低於500架，那盈利就更有保證了。
中俄的有關合作早在2012年就開始了，商飛和UAC在2014年5月簽訂備忘錄，合作研製寬體遠程飛機進入了快車道。計劃由UAC設計和製造復材機翼，商飛設計與製造復材與金屬混合結構的機體與尾翼，並負責最後總裝。機翼是核心技術，這是飛機產生升力的部分，高效、低阻、堅固、耐用的機翼是客機設計的關鍵技術。復材比鋁合金更輕、更堅固，復材機翼是新一代客機的典型技術，波音787、空客A350、龐巴迪爾CS100/300、俄羅斯MC-21都採用了復材機翼。
UAC屬下的伊爾庫特飛機公司（主要包括伊爾庫茨克飛機廠和雅克福列夫設計局）的MC-21比C919略大，由UAC屬下的雅克福列夫設計局設計，是210座級的單通道客機，採用兩台普拉特-惠特尼PW1400G齒輪驅動渦扇，未來可能改用俄羅斯航發PD-14渦扇（型號認證計劃在2018年獲得），最終可能採用PD-14的齒輪驅動改型PD-18R。MC-21的設計在2008年完成，預期在2016年投入使用，但計劃幾經推遲，現在推遲到2020年投入使用。2016年6月，1號機在伊爾庫茨克下線，目前首飛尚未進行，但計劃在2018年取得俄羅斯的型號認證，2019年取得歐盟EASA的型號認證。
俄羅斯MC-21客機
MC-21採用復材機翼（包括中央翼盒）和平尾、垂尾。UAC的復材技術比較特別。一般復材結構採用熱壓罐固化技術，需要預先將復材織物在樹脂中浸漬，然後經過升温、加壓、保温、降温和卸壓過程達到構件固化，構件尺寸受到熱壓罐尺寸的限制，加工時間長，工藝要求嚴格，製造成本高，但技術成熟，質量有保證。MC-21採用的是樹脂轉移工藝，在閉合模具中放置的復材織物不需預先浸漬，樹脂注射進入模腔時，真空系統把模腔內的空氣抽吸出來，確保樹脂流動流暢和徹底浸潤，然後加熱固化。樹脂轉移工藝不需要昂貴的熱壓罐設備，構件尺寸限制小，便於整體成型，而且表面光潔，製造工藝簡單、時間短，成本較低。這樣的復材工藝在輕型飛機上早有使用，但在大型飛機上還是首次使用。應該指出的是，波音787的機翼採用傳統的熱壓罐工藝，龐巴迪爾CS100/300用的也是樹脂轉移工藝，但是加壓法，而不是真空法。UAC的真空法也不是俄羅斯自己發明的，而是從奧地利FACC引進的技術，富有輕型運動飛機制造經驗的奧地利鑽石飛機公司也參與幫助UAC的復材機翼製造。
復材使得雅克福列夫得以設計大展弦比機翼。像滑翔機一樣細長的大展弦比機翼的升阻比更高，這不是秘密，秘密在於如何在細長、輕巧的同時做到堅固、剛硬，這隻有復材才能做到。有意思的是，FACC的東家是中航工業，C919在設計初期有意採用FACC工藝的復材機翼，本將先於MC-21，但商飛為了降低技術風險，選擇了保守路線，還是採用金屬機翼和中央翼盒，以後可能改用復材，以降低重量，進一步提高經濟性。MC-21的復材機翼在2017年2月的第一次極限應力測試中失敗，中央翼盒在復材蒙皮與鈦質桁梁的結合處發生裂縫，需要重新設計補強，將增重25公斤，看來不是大問題。這倒不是前所未有的，空客A380在研發的時候也有過同樣的問題。
據報道，商飛最初把C929定位於7400公里航程級，這是與空客A300相當的寬體中短程飛機，除了載客量比C919大大增加外，航程實際上沒有增加多少，主要還是用於國內和地區航線。UAC則主張12000公里的遠程飛機。C929最後採納了UAC的主張。事實上，UAC力圖主導合作項目，主張主要設計和關鍵製造都在俄羅斯進行，中國主要負責總裝和銷售，這還是因為中國是主要市場。
波音787使用的GEnx發動機，圖片來源：GE官網
發動機的選擇還沒有確定。首飛和最初生產型的發動機還會來自西方，通用電氣正在積極推銷，商飛也矚意長期合作伙伴通用電氣，估計是波音787使用的GEnx。但UAC更加矚意空客A330-900使用的羅爾斯-羅伊斯Trent 7000。據報道將在9月發佈問詢。長期來説，俄羅斯正在研發PD-35，計劃在2030年可供使用；中航發動機正在研發的CJ-2000也有機會。與飛機相似，俄羅斯在發動機方面有更多的經驗，俄羅斯也提議過聯合研發，但不清楚進展情況。
但商飛緊緊抓住設計和製造主導權不放，新飛機是C929而不是圖波列夫或者伊柳辛，市場主要在中國，出資也主要是中國。果然，抓住實權 的合資公司總經理郭博智來自商飛，他將領導C929的研發，而俄方的董事長只負“領導責任”。合資公司總部設在上海，原定設在莫斯科的工程設計總部現在也設在上海，當然，莫斯科還是有一個100人的工程中心，設計人員將在兩地分工合作。
俄羅斯對這樣的安排未必滿意。總體設計必然要涉及各部分的具體設計和整合，俄羅斯或許會認為對商飛敞開復材機翼設計和其他技術吃虧了，如果發動機要聯合研製，俄羅斯需要分享的技術更多。在製造方面，中國也過多受益，畢竟在製造上，俄羅斯的工作份額只有機翼（可能還有尾翼），而商飛不僅製造機身，還負責具有更高可見度的總裝，商飛的工作份額顯然更多。事實上，C929作為型號名稱都是有爭議的，C929本來就在商飛的產品系列內，合作是原計劃的延續，飛機最終也將在商飛的生產線下線，用C929順理成章。但這是商飛的型號，顯得合資以商飛為主，或者UAC是為商飛打工的，UAC並不樂見，但現在還是暫定以C929作為型號名稱。合資公司掛牌推遲了至少6個月，部分原因就是雙方對於“對等”的分歧。
伊爾-96
UAC對於寬體遠程飛機有具體的設想。UAC一直打算把90年代設計的伊爾-96現代化，以加長版貨機伊爾-96-400T為基礎，座位數從300座增加到390座，最快可以在2019年首飛。另外還打算研發雙發版，採用PD-35渦扇，設計從2016年已經開始了。這對UAC是短平快的做法，可以最快速度、最低風險推出翻新的設計，適合俄羅斯的市場，維持俄羅斯的技術和製造主導。但這樣的設計是不能符合商飛的需要的，而且是接近波音777而不是波音787的定位，完全不是C929的定位。伊爾-96的基本技術是30年前的，還是標準較低的蘇聯技術，遠遠達不到商飛的要求，如果UAC試圖強推伊爾-96方案作為C929的基礎，幾乎可以肯定要導致合作將要破裂。UAC的MC-21研發經歷也不足以使人們鞏固信心。
商飛在與UAC合作之前已經對C929有很具體的設想了。C919的研發過程不僅使商飛熟悉現代民航客機的市場定位與具體的設計、測試、製造方法，也使商飛走過一遍在現代最新適航規範設計指導下研發、定型民航客機的過程。
商飛也未必認為俄羅斯過去的經驗對現在有太了不起的指導意義，俄羅斯最近的大型客機設計都是在蘇聯時代後期，伊爾-96在1988年首飛，圖-204在1989年首飛，材料技術、適航性標準、舒適性、氣動設計都遠遠落後於時代。而且30年的空缺必然導致經驗的流失，當年年富力強的骨幹現在不是退休了，就是手生了。經驗更多地存在於人才隊伍，而不是技術文件。惡魔總是在細節之中，沒有任何技術文件可能記錄下所有的細節，最詳細的技術文件依然要靠知情人才能有效解讀。
關於俄羅斯的大飛機設計和項目管理水平，MC-21的機翼需要補強，進度落後於計劃，安東諾夫幫助商飛設計的ARJ-21的傳統的金屬機翼在最初的極限應力測試中也失敗了。安東諾夫是烏克蘭的，但蘇聯解體後，安東諾夫活得比圖波列夫和伊柳辛更滋潤，實戰經驗更多，更貼近當前實際。另外，翼梢小翼在過去20年裏新設計或者改型的民航客機上成為標配，但至今還沒有任何俄羅斯客機採用，包括新近的蘇霍伊SSJ-100和伊爾庫特MC-21，而C919已經採用氣動效率更高的新一代淺弧形翼尖小翼了。
裝有淺弧形翼尖小翼的C919
UAC實際上包含了俄羅斯的整個航空工業，俄羅斯所有飛機設計局統統劃入UAC名下，包括米格、蘇霍伊、雅克福列夫、圖波列夫、伊柳辛、米亞西斯切夫、別裏耶夫，還有格羅莫夫飛行研究院，以及烏里揚諾夫、索科爾、喀山、沃羅涅茲、伊爾庫茨克、共青團城飛機廠。與印度HAL和烏克蘭安東諾夫合資的子公司也在UAC名下。近20年的俄羅斯軍用飛機研發也在側面説明了UAC的真實實力，蘇霍伊T-50作為重中之重，設計水平和研發進度都沒有了蘇聯時代的雄風。
中國在制定大客藍圖時，已經規劃了單通道的C919和雙通道的C929，投資不是問題，市場也不是問題。商飛在商業上不需要俄羅斯市場，在技術上也不是非UAC不可，離開合作，C929依然會進行下去；UAC也對伊爾-96改進型早有規劃，UAC在技術上不需要商飛，在商業上也不是非中國市場不可，同樣，離開合作，伊爾-96改型也會繼續下去。合作是有利的，但雙方也是要做出讓步的。雙方在技術路線、經濟對等和利益得失上的分歧有可能在未來發酵，導致合作破裂。事實上，中俄合作的寬體遠程飛機項目走到底的可能性或許只有70%。在某種意義上，商飛與UAC的對等合作是中俄兩國的政治需要，而不是技術和商業上的必要。這正是問題之所在。
C919才首飛，現在談成功還為時過早。但C919要是成功，最大的原因在於把商業項目當作商業項目來運作。在寬體遠程飛機項目上，商飛希望自成體系，只需要針對性的技術合作，而不是捆綁手腳的對等合作。UAC更希望主導設計與製造，通過中國市場來造血。在蘇聯解體後，俄羅斯航空工業曾寄望於與西方的合作，但這證明是一廂情願。當前俄羅斯經濟發展依然乏力，藉助中國資金是俄羅斯航空工業基礎得到維持與發展的最好機會。商飛有市場份額和有保證的政府投資的優勢，爭取到了較大的工作份額，但作為對等合資，UAC的工作份額需要補足，如何做到，可能對項目的商業性造成影響。
UAC提出，機載系統應該以中國和俄羅斯的廠家為優先，合資公司其次，全引進再次。在中國配套體系尚且不齊全的現在，這實際上就是要多用俄羅斯的機載系統了，這也是俄羅斯補上工作份額最現實的途徑。但商飛未必看得上俄羅斯系統，在近期更矚意合資公司產品和全引進產品，中國或者俄羅斯系統更適合遠期選用，畢竟商飛的原則是擇優錄用、不問出身。如果為了對等的工作份額而放棄這個原則，可能會對C929的競爭力造成不利影響。
合作肯定是最好的選擇，但要是合作破裂，商飛就需要接過UAC負責的部分。按照分工，UAC負責機翼、襟翼、發動機吊架、主起落架，商飛負責機身、平尾、垂尾、機頭、前起落架和翼根整流罩。按照要求，C929的復材使用應該超過50%，其中大頭是復材機翼、平尾和垂尾，機身也是復材與金屬混合結構。C929還要求大量採用電驅動技術，減少發動機引流。
波音787的各部件供應商圖示
UAC的工作份額顯著低於50%。UAC對超臨界翼型有經驗，MC-21的復材機翼經驗當然更是有用的。發動機吊架對阻力有很大作用，烏克蘭的安-72從翼上發動機改為翼下吊掛，就是因為吊架與發動機的氣動整合不成功，導致阻力很大，最後成為項目失敗的原因之一。主起落架是承力最大的部件之一，強度和可靠性要求非常高。但除了復材機翼，商飛在C919的研發過程中對相關技術都已經練過一遍手，更大的C929是工程放大的問題，而不是對基本技術的理解和運用能力問題。西飛也通過運-20獲得了大型飛機的機翼設計經驗，在必要的時候也可以對商飛提供援手。運-20是運輸機，不是客機，但機翼技術其實是兩者差別最小的地方。當然，運-20是金屬機翼，但UAC的復材機翼的基本技術來自FACC，商飛無疑是可以從FACC的東家中航工業獲得有關技術的。商飛並非對復材機翼毫無經驗，本來就打算在C919上用復材機翼，最後改主意是為了控制技術風險，不在第一步裏邁得太大，也為了避免當時還沒有解決的若干細節問題影響總體進度，如雷擊在復材結構中的導電途徑、復材與金屬結構的不同熱脹冷縮率等。C929是第二步了，這是適當的邁出這一步的地方。
客機應用電驅動是波音787開始的新技術。傳統上，發動機壓氣機有一股高壓引流，小部分用於機翼和進氣口前端除冰，大部分經過減壓、降温、除濕後，用於機艙加壓，還用於氣動艙門開關的助力，機艙開門時“噗哧”一聲就是氣動助力在工作，否則單靠人力打開沉重而且密閉的艙門太費勁。機上抽水馬桶的真空抽吸也是氣動抽真空的系統。但引流這部分空氣流通過壓氣機加壓升温後再減壓降温，這是浪費。不同高度需要不同程度的機艙加壓，但引流只能按照高空加壓需求決定，在較低高度上只有向環境空氣泄放，增加了浪費。除冰氣流在機翼表面小孔泄放時，擾亂機翼表面的氣流，降低機翼升力，帶來阻力。壓氣機難免泄漏微量滑油，混入引流中還可能污染空調空氣，給艙內旅客造成不適。
這一切問題都可以用電動來解決。在波音787上，空調、除冰、氣動助力等都由電動代替，不再需要大量高壓管路、閥門、換熱/除濕裝置等，提高了發動機效率，降低了系統重量，空調和增壓可以按需運轉。電動也避免了機艙空氣污染問題。壓氣機在升壓的同時，空氣温度也增高，可以高達250度。高温高壓引流來自發動機，換熱、除濕裝置在翼根，為了確保萬一漏氣不至於造成結構損壞，引流所到之處，周圍結構都要加強，電動系統把這部分的重量也節約下來了。另外，襟翼、副翼、剎車的液壓系統由電動泵驅動，不再需要從中央液壓系統拉高壓液壓回路，或者用高壓空氣驅動液壓泵。
波音聲稱，採用電動系統後，波音787可以達到3%的省油效果，對於已經高度優化的新一代民航客機來説，這很可觀了。當然，發電機和後備電源需要加大功率。這部分本來就是商飛的責任。
商飛通過C919開了一個好頭，現在是技術積累和人才隊伍狀態最好的時候，趁熱打鐵是技術進步最快、最有效的做法，再接才能再厲。戰後美國、蘇聯航空工業的突飛猛進離不開眾多型號的接力研發和投產。商飛能與UAC合作到底，那是雙贏。如果不能，商飛的大客路線圖還會繼續走下去。
商飛的步子很大，很快，但也很謹慎。ARJ-21已經交付商業運作一年了，只有兩架交付。這未必是商飛的產能問題，更不是對飛機的安全或者質量有疑慮，那是型號認證中已經解決的問題。商飛的謹慎是為了積累更多的商業運作經驗，通過實際的商業運作，校驗設計中對經濟性、維修性、出動率的估算，完善維修規範和備件、技術服務體系，充分體現了商飛大步快跑又小心謹慎的作風，這是符合高風險工程技術領域的實際的。
西方對C929的態度是酸溜溜的。西方媒體堅持把C929與空客A330-900相比，從座位數和航程來説，這確實是最接近的。但A330的機艙是2+4+2座，而C929是3+3+3座，與波音787相同。機身寬度和每排座位數是客機設計最重要的基準數據，這決定了飛機的容量和起飛重量的範圍。硬要把C929與A330-900相提並論，就像把奔馳S級轎車與加長的奔馳E級相提並論一樣。西方媒體（包括專業航空媒體）不顧專業常識，堅持罔顧這一基本差別，只能使人聯想到鴕鳥心態，因為波音787代表了最高水平，而A330-900是再包裝的25年的老設計。把C929悄悄定位低一點，似乎就能否認C929的真正水平了。
與C919一樣，C929寄託了沉重的期望。前景是樂觀的，回報是豐厚的，研發道路不會是一帆風順的，但困難和挫折也是從來不會阻擋商飛人的腳步的。再喊一嗓子：波音空客聽好了，中國商飛來了。
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