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宇视杂志No.11

如何客观看待打飞机C919

袁岚峰峰(作者为中科大副研究员,中科大风云学会会长)

2015 年11 月2 日,国产大飞机C919 总装下线。对这个中国航空的里程碑事件,网上有各种急躁、错误以至小白的解读。下面我们来指出这些解读的错误,并说明应该如何作出正确的、比较深入的理解。

组装货?造壳子?

◆ 最常见的错误,是把C919 当成“组装货”。这种看法的来源,是C919 各子系统的供货商分布表。机头、机身、机尾、机翼等外面的“壳子”来自中国的成飞、洪都、沈飞、西飞等企业,而其他许多关键部分都来自外国企业,如CFM(发动机)、GE、Rockwell Collins、Honeywell(航电)、Parker、MOOG(飞控)、Liebherr(起落架)。

于是有人就开始嘲了,典型的语言如:“这么多外国核心部件,还好意思出来显摆?”“造一个壳子,就叫自主研发了?”“现实很残酷,看C919 供应商名单,强国只会造壳子。”“DIY电脑,机箱也是核心技术。”“自己造了个电脑机箱,从别处买来CPU, 主板,硬盘,内存,显卡,电源,然后宣布自主研发出了电脑。”

攒机才是特殊的

这些说法在态度层面的错误,是把国家的不足当成自己的快乐之源,心态扭曲。在技术层面的错误,是把造飞机跟攒计算机当成同样级别的事。

现在的个人计算机是个极其特殊的行业,几乎不需要整体设计。各个部件都是模块化的,主板、内存、CPU、硬盘等都有若干种现成的选择,随便怎么组合都能搞出一台能用的机器来。这绝不是工业的普遍情况,更不是航空业的情况。

整体设计挂帅

对于大飞机这样复杂的产品来说,整体的设计是极其重要的。没有整体设计,即使把全世界最“好”的发动机、机身、飞控、电传等等组合起来,也得不到一架能飞的飞机。世界上有钱的国家多得是,怎么不见沙特、印度买一堆外国的部件组装出自己的大飞机?就是这个道理。

C919 的整体设计是中国自己做的,具体包括:一、飞机的总体方案自定;二、气动外形由中国自主设计、自己试验完成;三、飞机的机体从设计、计算、试验到制造全是中国自己做的;四、系统集成由中国自己完成;五、中国自己的特色管理。这些都非常不容易,很有技术含量。有了这些,我们就具有C919 的自主知识产权,想怎么生产就怎么生产,想怎么改进就怎么改进,想卖给谁就卖给谁,不需要取得任何其他国家的同意。


波音737 憋屈的发动机,把脸都憋大了

后发优势

C919 的定位瞄准了民航市场中最大的一块:170 座级窄体干线中程客机。这类客机目前的代表产品是波音737 系列与空客A320 系列。先进的整体设计使C919 在许多方面表现出了后发优势,超越竞争对手。

波音737 是基于1960 年代的技术设计的,随着技术进步,现在已经显出了许多缺点。如翼下高度不足,导致只能使用较小的风扇,降低发动机效率。货舱是装卸效率低下的散货舱,不能用集装箱器。

C919 飞机没有这些娘胎里带来的问题,可以尽情选择高性能低油耗的新型大涵道比涡扇发动机,货舱也可以使用集装箱器,大幅提高了现场航班保障的效率。

此外,波音737 的座位比较窄比较挤,严重影响了乘客的乘坐意愿。它的飞控系统是机械式,自动化程度低,飞行员培训时间长成本高。在面对底蕴比较弱的新兴航空公司时,这一点尤其不受欢迎。在这些方面,C919 和A320-NEO 都有比较大的优势。和A320-NEO比起来,C919 的座舱还要更宽一些,不少技术和产品也更先进;比如A320 平台的液压系统还是21MPa 压力标准的产品,而C919 就采用了35MPa 压力标准,在体积和重量上就要小很多。

气动外形和风洞


歼10 在风洞中

具体说一下气动外形的问题。气动是空气动力学的简称。飞机的外形不是为了好看,而是为了首先能飞起来,即获得足够的升力,然后能够控制,随意改变速度与方向,对抗各种气流情况,然后追求经济性,减少阻力。这些都是由空气动力学决定的。在飞机实际飞起来之前,怎么做高速飞行条件下的空气动力学实验?办法是利用相对运动的原理,飞机模型停着不动,高速的气流沿着飞行的反方向掠过飞机模型。这种装置就是风洞。

中国在风洞上下了血本,试验能力跻身世界先进行列。例如位于川西山区的中国空气动力发展与研究中心,装备有亚洲最大的风洞群,能够进行从低速到24 倍声速,从水下、地面到94 公里高空范围,覆盖气动力、气动热、气动物理、气动光学等领域的空气动力试验。从“歼-10”、“枭龙”战机和“神舟”系列飞船,到磁悬浮、“和谐号”高速列车,从高达300 多米的东方明珠塔,到横跨30 多公里海面的杭州湾跨海大桥,都在这里进行过风洞试验。又如亚洲最大的立式风洞,气流垂直向上,能进行飞行人员、空降兵以及跳伞运动员的训练和飞机尾旋、无尾飞机翻滚和旋转天平试验。《碟中谍》里把人吹起来的情节在这里就可以实现。

有这样强大的空气动力学试验能力在背后支撑,C919 才能实现优化的气动总体布局设计,减阻5%。要知道其他国家的飞机都是在他们的试验条件下优化过的,在此基础上再减阻5%,很了不起。

主制造商不同于合资企业

关于C919 不是组装货,还有一点需要说明。中国的许多汽车是组装货,如一汽大众、上汽通用的迈腾、君越等车型,这是因为生产的主体是中外合资企业,核心技术都在外方手中。C919 却不一样,中国商飞是完全的中国企业,没有合资。商飞与外企的关系是主制造商与供应商的关系,这是世界航空界的普遍模式。在这个意义上,如果把C919 当成组装货,那么空客和波音的飞机也都是组装货,其中还有许多来自中国的部件。

商飞作为主制造商,自主确定整体设计,自主决定向谁采购什么样的部件,是昂首挺胸的甲方,而不是像一汽、上汽那样在大众、通用面前的小伙伴。所以中国大飞机的起点一上来就比汽车业高得多。如果中国汽车界当初也多动点脑筋,像高铁一样充分利用自己的优势跟外国厂商博弈,而不是天真地去“市场换技术”,把合资当成高招,现在大概会强得多。

飞机壳子是高科技

再来看一下机身材料。C919 应用了大量先进材料(铝合金、钛合金、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等),因此才能减重3%。

气动外形和机身材料都是不折不扣的高科技,因此造壳子就是飞机的核心技术之一,全世界能搞定的国家屈指可数。这一点对于军机尤其显著,一看歼-20、F-22 那种科幻的外形就能知道它们的机动性极高。以为造飞机壳子跟造电脑机箱一样容易的,该去补习了!

承认不足,蔑视二鬼子心态

再来看发动机等外国产的部件。发动机当然也是飞机的核心技术之一,在这些方面我们要坦率承认不足,努力研发,尽快追赶。有些朋友要辩论机身与发动机哪个更核心,在我看来这属于无关紧要的细节,反正都不可或缺就是了。我们为C919 下线欢欣鼓舞,不是因为最核心的技术都掌握了,而是因为我们有了集各项技术于一身的成品。

我们欢迎任何建设性的批评。不过有些人俨然把自己当成鬼子的翻译官了,一开口就是“皇军大大的好,中国人的不行”的调调。这不是批评,纯粹是一种病态情绪的发泄。对于这种二鬼子,我们一是蔑视,二是加劲工作,用实打实的进步猛扇他们的脸——虽然有些人早就不要脸了。

认识LEAP-1C 发动机

从建设性的角度,来谈谈为什么要用外国的发动机。

首先要说明的是,美法合资CFM 公司的LEAP-1C 是一款非常新、非常先进的发动机,2014 年才第一次试飞。因为C919 用了它,所以才达到燃油消耗比同级别飞机降低15%,座公里直接使用成本降低10%,碳排放减少50%。

按照知乎上Jason Li 的说法:“这个型号的发动机目前有3 种机型采用。除了C919以外,剩下两个分别为空客的A320neo 和波音的737MAX。(啧啧啧... 都是下一代飞机,啧啧啧...ABC...)”也就是说,下一代中短程干线民航飞机全都要用LEAP-1C。不用不行,不用就跟不上潮流,就要在市场竞争中失败。

Jason Li 还指出:“国际上对于我国发展大飞机事业既常常冷嘲热讽,又时刻保持警惕。2010 年,C919 样机首次亮相珠海航展时就让波音和空客吓了一跳。由于搭载新一代发动机LEAP-X1C,机身使用复合材料,C919 将比B737 和A320 具有优势,特别是飞机减重14%、减阻5%、减噪10 个分贝、污染排放物减少50%、油耗下降12%-15%。然而,国际竞争对手的回应比我们预想的还要快,他们在很短时间内就决定为这两款老机型更换发动机,比如空客花费10 亿美元换LEAP-X1C 发动机,使得A320 的航程增加了950 公里,节省燃油15%。”

军机与民机的本质区别

国内有没有能推动C919 的发动机呢?在技术的意义上,有,如CJ-1000A、WS-20。但这些发动机或者是还在研发中,或者是性能跟LEAP-X1C 有较大差距。因此在商业竞争力的意义上,没有。


C919 的全玻璃座舱,先进的电子仪表

有人要问了,即使国内的发动机性能差一点,为什么不先用着呢?这里的关键,是军机跟民机的思路有本质区别。军机首先要解决的是有无的问题和自主的问题,因此高油耗、低寿命、甚至较低的安全性都不会阻止军机尽量使用本国的零部件。真打起来,军机说不定飞不了几十个小时就被击落了,谁还在乎平时寿命长一点短一点、故障率高一点低一点?民机却不是用来打仗的,也不是用来争气的,而是实实在在要拿出去卖钱的,这就对安全性、经济性提出了很高的要求。

木桶原理

中国与造飞机有关的各项技术发展是不均衡的,机身技术相对比较先进,已经为波音、空客供了很多年的货,而发动机技术相对比较落后,心脏病是困扰整个工业界的长期病症。在这种客观条件下,要尽快把大飞机造出来,卖出去,合理的选择自然是自己造机身,发动机用别人的先进产品。好比你有长板短板,而尽快需要一个桶,那么理性的做法是向别人借几块长板来补齐你的短板,先把桶造出来。如果非要等到自己把短板也变长,水早漏光了!

其实对于发动机耿耿于怀的人,一句话就能破除心结:运-10 用的也是外国发动机,美制的JT3D-7。当年都能想通这个道理,现在还想不通吗?

试验平台比商业产品更有价值

为什么尽快造出整机非常重要?因为大飞机不只是一件商业产品,还是一个试验平台。有整机之前,许多技术只能纸上谈兵。有了整机之后,就可以实际试验了。当年运10 下马之所以是个严重的错误,原因之一就是失去了这个大飞机试验平台,使许多技术都无法进步,甚至倒退了。

制造和改进C919 的过程会大大加快中国技术进步的速度。例如中航工业集团(AVIC)和中国电科集团(CETC)参与了航电系统,AVIC 参与了飞控和液压系统。整个研制过程中,研制人员共规划了102 项关键技术攻关,国内有22 个省份、200 多家企业、36 所高校、数十万产业人员参与了研制,包括宝钢在内的16 家材料制造商和54 家标准件制造商成为大型客机项目的供应商或潜在供应商。这都是不可代替的锻炼机会。

C919 现在的国产化率是50% 左右。事实上,在项目启动之初,目标只是大于10% !普通人觉得50% 的国产化率太低,专业人士却往往感到超出了预期,大为振奋。(王韬《应为C919 的超预期成果喝彩》)可以预期,将来国产化率会快速提高,超出一般人的预料。

造飞碟才算创新?

如果说前面的“组装货、造壳子”之类解读只是浅薄,是因为知识程度低,那么还有些说法就得归入小白的范围了。例如微博上某“基督徒、诗人、财经作家、独立书评人”说:“很多人说国产大飞机只有机壳是自主设计的,这是扯淡。从图片上看国产大飞机的形状,与波音等公司的飞机外形相同,说明国产大飞机的机壳设计属于模仿,并无自主创新之处。事实上后发国家在发展初期普遍模仿抄袭,为什么不大大方方承认呢?有本事你把飞机造成飞碟的形状,然后再打鸡血不迟啊。”


C919 是中国自主设计研制的国产大型客机,为150 座级以上中短程单通道窄体科技,在市场上的主要竞争对手包括畅销的空客A320 系列和波音737 系列。

实际上,在外行看来所有的民航大飞机长得都差不多,而内行就能看出门道。例如@Ivywisdom 指出:“C919 的翼梢小翼具有创新性,融合了斜削和鲨鳍两种风格,兼具两者的优点,又规避了专利的壁垒,这是创新啊。”又如知乎上Nicolas Liu 的说法:“从技术水平上来讲,C919 的水准还是比较高的,这个要是展开了说就是N 篇论文,所以这里只提两点:超临界机翼和弧形承载式风挡。都是现在最新最先进的技术,所以,C919 立项是可以认为是本着十年不过时的要求来的。”这些有技术含量的论述,显然超出了“基督徒、诗人、财经作家、独立书评人”的理解能力!

嗡嗡分子

有人似乎把C919 下线当成了一个普及经济学“常识”的机会,发表了更多自以为机智的说法:“中国的飞机和汽车外形设计,肯定存在一定程度的侵犯知识产权问题。但中国人的骄傲之处在于,如果外国公司就外形设计剽窃问题来中国打官司,中国法院可以宣布外国公司败诉。从此中国人民就站起来了。另外如果剽窃案例足够多,外国人忙不过来,只好睁一只眼闭一只眼。这也是大国崛起的一条好途径。”“所谓国产大飞机,纯粹是国家面子工程的闹剧,骨子里是对市场经济的无知。有人总是不相信市场的力量,不相信通过市场交换,可以解决大飞机问题;有人看不到中国经济的比较优势,这是国家在经济层面的自卑,制造优质衬衣不见得就比生产飞机差,开袜子工厂不见得就不如开银行。市场的分工不同而已。”

由于这些说法过于白痴,因此我在这里就不批驳了,只给大家展示一下。有些人就像苍蝇一样,对任何好事都要嗡嗡一番。你生产衬衣的时候她又会嘲笑“你国”落后只能用衬衣换大飞机。这种扭曲心理是怎样养成的,是变态心理学的一个好课题。

敢坐是对现代科技和国家信用的信心

◆ 有人问:你敢坐吗?回答很简单:只要通过适航认证,我当然敢坐。

中国商飞北京研究中心副主任王光秋指出,飞机的研发生产经过了AS9100 的认证,C919 的安全性完全没有问题。飞机还要经历疲劳试验、载荷试验等一系列的试飞验证。试飞验证的要求比普通飞行严苛得多,需要在低温和高温等条件下飞行若干小时。翻译成大白话,就是:试飞验证比商业飞行不知高到哪里去了,我跟他谈笑风生!

事实上,C919 的安全性比竞争对手更高。空客A320 采用的仍是20 年前的标准,而C919的设计则是严格按照最新的CCAR-25-R4 标准。

说到底,敢不敢坐不是个技术问题,而是个对现代科技和国家信用的信心问题。如果有人死活就是不坐,那也由你,反正由此造成的便利性损失是你自己承担。如果有人以自己不敢坐为由反对国家出资研制大飞机,那就呵呵了!当然,以发展高铁时候的情况来看,有人恨不得国产大飞机能出问题好让他们批判。

客观看待运10

◆ 对C919 冷嘲热讽的,除了不可救药的反人类公知,可能还有一类是过于神化运10 的人士。如有人说:“运10 和C919 都说明:改开迟滞了中国的发展!”应该如何看待运10 呢?

首先需要明确,我认为运10 不应该下马,应该继续研发。当年把运10 停掉是个严重的错误,导致了很长时间内中国航空技术能力的停滞与倒退。尤其不像话的是,对运10 最后的结论是“工程不能停,成果不能丢,队伍不能散”,可是结果工程停了,资料丢了,队伍散了,而且无人负责。这样的蠢事不能再干了。

在这个大前提下,对比运10 和C919,可以看出运10 工程的许多不成熟之处。例如首先目标客户就不清楚,到底要给谁用?最初目标是作为领导人出国访问专用机,当领导人不想用之后就失去定位了。C919 是一款非常先进的飞机,各方面指标都比当代的竞争对手高。而运10 却是一款一出生就落后的飞机,民航不可能喜欢这种产品。之所以如此,是因为C919 是正向开发的,而运10 在很大程度上是对波音707 的仿制。

需要再次强调,说这些不是为了证明运10下马是正确的。运10 下马仍然是个重大错误,一个需要吸取的惨痛教训。以上仅仅是说明,运10 也有自身的问题,应该正视。当然,这些问题应该是在继续研发中逐步克服的,不是停止研发的理由。

拿运10 来否定C919 就是人为制造矛盾,这两者不是孰是孰非的关系,而是继承发扬的关系。

延误两年反映的问题

◆ 对C919 下线真正有技术性的批评是什么呢?我觉得是工程的延误。按照最初的设想,2014 年要实现首飞,2016 年实现首架交付用户。在2013年9 月底举行的第15 届北京国际航展上,中国商飞副总经理罗荣怀公开表示,C919 将在2015年首飞,最早到2017 年交付。然后呢,2015 年7 月,商飞的发言人又宣布C919 今年不会首飞,交付使用则从原计划的2018 年延后到最晚2020 年。这些消息曾引起许多担忧和对商飞的讨伐之声,说他们是“买办”、“房地产公司”的都出来了。

当然,我知道如此大型的工程延误是常有的事,C919 的下线也证明“房地产公司”之类的指控言过其实。不过延误还是表明我们对飞机的设计经验不足,尤其是因为若干关键部件是外国做的,所以兼容性成了难题,在这方面恐怕经常会出现预料之外的情况,需要早有思想准备。

下最大努力,做最坏打算

◆ 最后来谈谈C919 的市场前景。要在国际市场上卖,就必须取得欧美的适航证。商飞动了空客和波音的奶酪,这是要挤进发达国家剩余不多的支柱产业的节奏,所以可以预料欧美有很强的动机给我们使绊子。我们使用这么多外国零部件,也有搞统战、方便取得适航证的考虑。但是即使下最大的努力,达到所有技术指标,还是有可能遇到欧美耍赖,死活不让你进场。我们要做好这种思想准备,在国内市场先用起来。

C919 的标准航程是4075 公里,增大航程5555 公里。国内航线上的飞机绝大多数也正是这个级别的,这是一块巨大的蛋糕。把国内市场占住,C919 就已经可以活,而且活得很好。

市场优势

在C919 下线之前,一架真机都没见到,国内外订单已经达到了517 架。这是什么概念?如果订单达到400 架左右,前期研发投入就可以收回成本。其实这世界上想开发大飞机的不止我们,俄罗斯、巴西、加拿大、乌克兰、日本等都在搞,但他们都在为订单苦苦挣扎。C919 轻轻松松就突破了这个瓶颈,这既说明了国内外航空企业对C919 的信心,也说明了集中国家力量办大事是社会主义的优势。有这个优势就要理直气壮地用,不用是自缚手脚。

世界最大的市场是中国的一大战略优势。以前在汽车业上我们牌打得太烂,最大的市场成了各国各品牌跑马圈地的乐园。现在我们要吸取经验教训,把战略优势好好利用起来,养活国产大飞机是不成问题的。只要生存下来,就能一步步地改进,再逐步扩展市场,以至颠覆民航业的现存国际秩序。

大飞机强国= 发达国家

C919 只是中国向大飞机产业发起冲锋的第一场战役,后面还有C929、跟俄罗斯联合开发的宽体客机等。风物长宜放眼量,只要我们站上了这个舞台,一时一地的得失就不是重点。以强大的国家意志和经济、科技实力作后盾,持久战下去,前景将无限广阔。以这些民航大飞机作为平台,改装为军用飞机,也能大大提升我国预警机、巡逻机、反潜机、加油机的水平(嗯嗯,军迷们会笑得合不拢嘴了)。事实上,民用飞机的飞控和雷达即使再难,怎么可能跟歼-20 的相比?军机都能达到世界先进水平,民机赶上来只是时间问题。

当中国成为大飞机强国时,用一架大飞机换别国几万吨水果、煤炭、木材,谁还能说中国不是发达国家呢?所谓中等收入陷阱,也可以在不知不觉中跨过去。当然,一个强大包容的国家,也少不了嗡嗡分子们继续表演,就当是活跃气氛吧。

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