最近几个月,在繁忙的上海浦东机场出现了一个特别的身影,吸引了无数人的目光。我国自己的大型民航客机C919在这里进行了低速、高速滑行试验。今天,她终于从浦东机场第四跑道上腾空而起,在安全飞行75分钟后、完成所有测试项目后首飞成功!
从C919一年多前整机下线、与大家见面的那一天起,对她国产化程度的质疑就不绝于耳。目前,飞机的心脏——发动机使用的是美国和法国合作研发的LEAP-X1C发动机,其他部件也有不少是从国外公司采购或者与国外公司合作研发的。有观点认为,“国产大飞机”名不副实,只能算是外国零件的组装货。
实际上,目前占据国际民航飞机市场大部分份额的波音(Boeing)公司和空客(Airbus)公司在设计制造他们的大型民航客机时,也需要从其他供应商那里大量采购飞机部件。例如,两家公司使用的发动机,都来自于普惠(P&W)、罗罗(RR)和通用电气(GE)这三家公司(LEAP-X1C发动机来自于普惠和法国赛峰集团的合资公司)。客户在订购某一种机型时,甚至可以根据自己的需要选择到底使用哪家公司的发动机。波音公司与C919运能相当的新机型737 MAX,其导航、飞行管理、辅助动力,以及照明系统等都来自于供应商霍尼韦(Honeywell)公司。采取“主制造商-供应商”模式,在全球范围内进行零部件的采购,已经是目前民航飞机制造的通用方式了。
(A380客机采用的罗罗发动机。这架发动机制造商和豪车品牌劳斯莱斯系出同源。)
对于大飞机这样复杂的产品来说,整体的设计是很重要的。没有整体设计,即使把全世界最好的发动机、机身、飞控、电传等等系统组合起来,也得不到一架能飞的飞机,更不用说获得良好的商业效益,能在民机市场上占有一席之地了。C919的总体研发工作、总体设计都由中国商飞完成,中国商飞的设计团队需要权衡各个系统的参数、特性,让他们能够一起高效工作,实现C919的各项设计指标。在总体研发和设计方面,我国拥有自己的知识产权。
飞机能够飞行,靠的就是气流对机体、机翼的托举。机体设计的水平,很大程度上决定了飞机的速度、油耗等关键参数。民航客机都是亚音速飞机,在飞行加速到一个与音速(声音在空气中传播的速度)接近的速度时,飞机受到的空气阻力会急剧增加。航空界将这个速度称为临界马赫数。临界马赫数越高,飞机在实际使用中就能飞的越快。C919的机翼采用了当代最先进的超临界机翼,通过对机翼形状的特殊设计,能提高机翼的临界马赫数,使机翼在接近声速的高速飞行时阻力急剧增大的现象延迟发生。C919还应用了新型翼梢小翼、新型流线型机头等设计,来减少飞机受到的空气阻力。C919的最高速度可达0.84马赫,巡航速度可达0.82马赫,比空客A320和波音737都高。同时,飞机阻力要比这两种飞机低5%,油耗低15%。
这些技术并非中国商飞首创。例如,美国波音公司最新研发的大型双通道客机波音787,就采用了超临界机翼设计。虽然超临界机翼的概念无需太多篇幅就可以讲清,但真正设计出一种超临界机翼并不是一件容易的事情。作为核心技术,波音公司显然不会将机翼的技术细节透漏给我们。C919临界机翼、翼梢小翼和机体外形等气动设计,是通过超级计算机的模拟和大量的风洞试验获得的。C919的设计工作使用了天河1号(天津)、天河2号(广州)等国之重器级的超级计算机,共耗费了600万个CPU小时。这样的计算量需要配置普通4核CPU的计算机运算170多年。此外,设计人员还进行了9000多次风洞试验,才完成了这项极具挑战性的任务。
(大飞机的研制背后是整个国家的科技实力)
有些部件,虽然可以从国外采购,但核心技术必须我国自行研发。C919采用了电传飞控系统,飞行员的控制指令发出后,由中央计算机根据飞机舵面位置信息,进行比较、计算、综合后,驱动舵面按预定规律运动。中央计算机还会对飞行员的控制信号进行处理和判断,如果发现飞行员的操作可能使飞机进入超速、失速、过载等危险情况,就不会完全执行飞行员的操作指令,而是对飞机进行安全保护。这样,大大提高了飞机的安全性,防止了飞行员误操作使飞机坠毁的悲剧发生。虽然C919的电传系统是国外供应商提供的,但电传系统的核心算法属于美国政府禁止出口的尖端技术。C919的电传系统核心算法完全由中国研发,具有自主知识产权。
(高度数字化的C919驾驶舱)
可以说,C919是名副其实的国产大飞机。
回首已经成为中国名片的高铁的发展历程,在动车组列车刚刚开始运行时,我们甚至要从国外进口整列列车。通过不断学习吸收,如今我们不但已经全面掌握了高铁的核心技术,还设计制造出了中国标准的高铁列车。对于C919来说,采购外国部件,加快飞机取得适航证、投入运行的进度应该是目前技术和商业上的最优选择。未来,通过对相关技术的不断吸收,C919部件的国产化率有望进一步提高。如果进展顺利,国产的CJ1000发动机将于2022年装备C919。毕竟,钱还是让自己人赚了更好。