淺談C919飛機(jī)技術(shù)路線

2023年5月28日，我國(guó)國(guó)產(chǎn)大客飛機(jī)C919成功首次商業(yè)運(yùn)營(yíng)，執(zhí)飛上海至北京的航線。C919商業(yè)首飛是中國(guó)民航工業(yè)，也是中國(guó)航空工業(yè)的一件大事，將永遠(yuǎn)載入中國(guó)民航史，乃至世界民航史的史冊(cè)。長(zhǎng)期以來，中國(guó)老百姓一直夢(mèng)想著什么時(shí)候能夠乘坐自己國(guó)產(chǎn)的大客飛機(jī)，從此刻起，這一夢(mèng)想終于實(shí)現(xiàn)了。C919的商業(yè)運(yùn)營(yíng)，讓國(guó)人翱翔祖國(guó)藍(lán)天有了一種新的選擇，同時(shí)也意味著C919飛機(jī)完成了從產(chǎn)品到商品的轉(zhuǎn)變，將正式接受民航市場(chǎng)的嚴(yán)格檢驗(yàn)和考驗(yàn)。

！一、研制C919有多難

大飛機(jī)是一個(gè)國(guó)家科技水平、制造能力、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和綜合國(guó)力的集中體現(xiàn)。C919飛機(jī)的研制，風(fēng)險(xiǎn)大、任務(wù)重、周期長(zhǎng)，面臨著一系列巨大困難和挑戰(zhàn)。

? ?1）人才隊(duì)伍方面

C919飛機(jī)研發(fā)是一項(xiàng)極其復(fù)雜、多學(xué)科交叉的系統(tǒng)工程，其設(shè)計(jì)、制造、客服、試飛等環(huán)節(jié)直接參與人數(shù)需上萬人，然而作為C919飛機(jī)的研制單位，中國(guó)商用飛機(jī)有限公司（簡(jiǎn)稱：中國(guó)商飛）成立之初員工人數(shù)僅有3800余名。

長(zhǎng)期以來，中國(guó)民機(jī)生產(chǎn)制造人才總體偏弱。初成立的幾年里，中國(guó)商飛從北航、西工大、南航等國(guó)內(nèi)老牌航空院校集中招聘了大量來自不同專業(yè)的應(yīng)屆大學(xué)生，但在核心技術(shù)研發(fā)方面，卻面臨著設(shè)計(jì)人員年紀(jì)輕、經(jīng)驗(yàn)不豐富的困擾。有資料顯示，C919研發(fā)期間，中國(guó)商飛大多數(shù)設(shè)計(jì)人員年齡都不足30歲，缺乏將復(fù)雜系統(tǒng)整合到整機(jī)的經(jīng)驗(yàn)。民機(jī)制造中的試飛員、試飛工程師等特殊人才缺乏現(xiàn)象尤為突出。

人才隊(duì)伍的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，這些年我國(guó)加大了對(duì)航空業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)研究的投入，通過C919的型號(hào)任務(wù)的洗禮，目前中國(guó)商飛的員工人數(shù)已達(dá)到近萬人，已發(fā)展成為一支集設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造和營(yíng)銷于一身的高素質(zhì)民機(jī)人才隊(duì)伍。

? 2）精細(xì)化管理方面

C919飛機(jī)的研制不僅需要技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)，更需要管理創(chuàng)新。C919飛機(jī)于2007年立項(xiàng)，中國(guó)商飛次年正式成立。成立初期，中國(guó)商飛曾一度面臨人力資源管理的巨大挑戰(zhàn)。面對(duì)艱巨的C919項(xiàng)目，中國(guó)商飛除了在公司層面進(jìn)行總動(dòng)員外，還從全國(guó)工業(yè)界和科研界調(diào)配了大量技術(shù)骨干，可以說聚集了當(dāng)時(shí)全國(guó)航空領(lǐng)域的頂尖高手，大批高素質(zhì)專業(yè)人才集中攻關(guān)，精誠(chéng)合作，才有力地保證了科研進(jìn)展。

C919飛機(jī)投資巨大，研發(fā)進(jìn)度存在不確定性，因此研發(fā)和生產(chǎn)成本管控至關(guān)重要。要想在未來民航市場(chǎng)上占有一席之地，C919飛機(jī)單機(jī)成本控制十分關(guān)鍵。其設(shè)計(jì)過程中必須“精打細(xì)算”，嚴(yán)格控制研制中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，否則就會(huì)致使單機(jī)生產(chǎn)成本攀升，影響到C919飛機(jī)未來的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

此外，作為中國(guó)民機(jī)事業(yè)的主力軍，中國(guó)商飛在型號(hào)研制中不斷探索，建立了適應(yīng)性與動(dòng)態(tài)性相結(jié)合、項(xiàng)目與職能相平衡、管理要素完備到位的項(xiàng)目組織。根據(jù)產(chǎn)品分解邏輯，公司在C919項(xiàng)目先后成立了600余個(gè)集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)，有效推進(jìn)了型號(hào)的研制。

? 3）技術(shù)方面

C919大型客機(jī)的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，必須滿足包括安全性、經(jīng)濟(jì)性、乘客舒適性和環(huán)保性等技術(shù)要求，僅設(shè)計(jì)過程就花費(fèi)了7年時(shí)間之久。

C919飛機(jī)的零部件數(shù)量高達(dá)數(shù)萬個(gè)，每個(gè)零部件的加工精度要求都很高。C919 機(jī)體尺寸大，外殼蒙皮厚度薄，裝配易變形，大部件對(duì)接時(shí)，跨尺度測(cè)量精度和定位必須十分準(zhǔn)確。裝配中，部件上需要制孔百萬個(gè)，而對(duì)于不同材料部件采取制孔方案又不盡相同，裝配工藝難度很大。如果有多個(gè)零件存在不同程度的精度誤差，那么數(shù)萬個(gè)零部件裝配出來的飛機(jī)，必定會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。為此，大型客機(jī)的制造中通常要使用計(jì)算機(jī)控制加工、柔性裝配定位等大量的精密制造技術(shù)。

大型客機(jī)的材料要求堅(jiān)固且重量輕，這是確保飛機(jī)安全性和經(jīng)濟(jì)性的必要條件。中國(guó)C919 大量采用先進(jìn)的復(fù)合材料和鋁鋰合金等新型輕質(zhì)材料，但這些材料往往要涉及更為復(fù)雜的工藝且價(jià)格高昂。

大型客機(jī)的測(cè)試非常嚴(yán)苛。為確保C919飛機(jī)的安全飛行，其測(cè)試囊括了眾多項(xiàng)目，具體包括全機(jī)靜力試驗(yàn)、關(guān)鍵部件疲勞試驗(yàn)、“三鳥”聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試試驗(yàn)、失速試驗(yàn)、高寒高原飛行試驗(yàn)、自然結(jié)冰試飛、擦尾試驗(yàn)、鳥撞試驗(yàn)等。

? 4）適航方面

現(xiàn)代民用飛機(jī)項(xiàng)目的研制，除了經(jīng)濟(jì)性和舒適性以外，最重要的還是安全性，而民用飛機(jī)的適航性就是飛機(jī)的安全水平，是民用飛機(jī)安全的重要屬性。適航審定能力是決定民機(jī)成敗的關(guān)鍵因素。目前，國(guó)際上最為權(quán)威的歐洲(EASA)與美國(guó)適航當(dāng)局(FAA)頒發(fā)的適航證為大多數(shù)國(guó)家所認(rèn)可。C919商業(yè)運(yùn)營(yíng)前最大的難關(guān)就是它要通過極為繁雜嚴(yán)苛的歐美適航標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。

目前，中國(guó)商飛公司已建立起了符合要求的適航管理體系，并采用信息化的手段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的適航取證過程管理，開發(fā)了包含適航規(guī)章數(shù)據(jù)庫管理模塊、型號(hào)合格適航取證任務(wù)定義模塊、適航當(dāng)局協(xié)同管理模塊和適航工作管理模塊等的適航信息化管理系統(tǒng)?，F(xiàn)在，C919飛機(jī)型號(hào)已經(jīng)獲得了中國(guó)民航管理局頒發(fā)的適航證。盡管如此，實(shí)事求是的講，中國(guó)的適航取證能力與歐美國(guó)家相比仍然需要進(jìn)一步改進(jìn)和提高。

二、C919的技術(shù)路線

飛機(jī)制造是指按設(shè)計(jì)要求造出飛機(jī)的過程，通常僅包括飛機(jī)機(jī)體零構(gòu)件制造、部件裝配和整機(jī)總裝等，也就是普通老百姓理解中，飛機(jī)骨架和外殼等機(jī)體結(jié)構(gòu)的制造和組裝。動(dòng)力裝置、機(jī)載設(shè)備、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、儀表、附件等則由專門廠商制造，一般不列入飛機(jī)制造范疇。盡管如此，上述系統(tǒng)、設(shè)備、附件在飛機(jī)上的安裝以及與各系統(tǒng)的連接、電纜和導(dǎo)管敷設(shè)、系統(tǒng)功能調(diào)試仍屬于飛機(jī)總裝的工作，是飛機(jī)制造的重要組成部分。

1） 主制造商-供應(yīng)商模式

C919采用了國(guó)際通用的“主制造商+供應(yīng)商”模式，作為國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的主制造商，中國(guó)商飛負(fù)責(zé)C919的設(shè)計(jì)研發(fā)、系統(tǒng)集成、總裝制造、適航取證、客戶服務(wù)和市場(chǎng)營(yíng)銷等工作，機(jī)體結(jié)構(gòu)和機(jī)載系統(tǒng)設(shè)備則由中國(guó)商飛在全球范圍內(nèi)開展供應(yīng)商選擇和管理，具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。其中，C919機(jī)體結(jié)構(gòu)由中國(guó)商飛設(shè)計(jì)，由國(guó)內(nèi)中航工業(yè)所屬的幾大航企共同制造。

中國(guó)商飛采用“主制造商+供應(yīng)商”模式，最大的優(yōu)勢(shì)在于：能夠最大限度聚集和利用國(guó)內(nèi)外資源；中國(guó)自主設(shè)計(jì)，全球采購，一方面既能利用國(guó)外成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，與此同時(shí)國(guó)產(chǎn)企業(yè)穩(wěn)步跟進(jìn)，最終保證了整體供應(yīng)鏈的安全穩(wěn)定。

有數(shù)據(jù)顯示，在C919項(xiàng)目中，國(guó)內(nèi)外參與的企業(yè)有近300家。供應(yīng)商既包括通用、霍尼韋爾等大牌海外航空企業(yè)，也包括了大量本土的公司。

2）機(jī)體結(jié)構(gòu)國(guó)內(nèi)制造

C919的機(jī)體結(jié)構(gòu)主要包括機(jī)頭、前機(jī)身、中機(jī)身（含中央翼）、中后機(jī)身、后機(jī)身、外翼、垂尾、平尾、活動(dòng)面等部段，由中國(guó)商飛公司自主設(shè)計(jì)，航空工業(yè)集團(tuán)成飛、洪都、西飛、沈飛、哈飛、昌飛，航天特種材料及工藝技術(shù)研究所、浙江西子航空工業(yè)有限公司等單位共同制造，并由中國(guó)商飛公司負(fù)責(zé)總裝。

作為C919大型客機(jī)最大的機(jī)體結(jié)構(gòu)件供應(yīng)商，航空工業(yè)西飛承擔(dān)了C919中機(jī)身（含中央翼）、外翼盒段等工作包的研制與生產(chǎn)任務(wù)，在整個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)中占比超過35%。成飛民機(jī)作為C919大型客機(jī)機(jī)頭的唯一供應(yīng)商，負(fù)責(zé)機(jī)頭的研制與生產(chǎn)。中國(guó)商飛上飛公司承擔(dān)C919飛機(jī)平尾以及部分中機(jī)身（含中央翼）的批量生產(chǎn)任務(wù)，同時(shí)負(fù)責(zé)飛機(jī)的部裝和總裝。此外，沈飛公司承擔(dān)了后機(jī)身的研發(fā)，起落架艙門來自哈飛公司，前機(jī)身、中后機(jī)身來自南昌洪都集團(tuán)公司。

飛機(jī)制造的主要流程包括工藝準(zhǔn)備、零件制造、部件裝配、總裝調(diào)試等。對(duì)于C919機(jī)體結(jié)構(gòu)而言，這些制造流程均由西飛、成飛、上飛、沈飛和洪都集團(tuán)等參與C919飛機(jī)制造的廠商獨(dú)立或協(xié)同完成。

3）合資模式、項(xiàng)目合作與自主研發(fā)

C919大飛機(jī)項(xiàng)目在系統(tǒng)和設(shè)備招標(biāo)時(shí)，鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)外企業(yè)進(jìn)行合作成立合資公司，并且優(yōu)先選擇合資公司的產(chǎn)品，其中一個(gè)重要的考慮就是借機(jī)推動(dòng)國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。目前，在許多的核心領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)對(duì)國(guó)外的依賴程度仍然比較高，比如飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)、 航電飛控系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、起落架等十幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域都有外企介入甚至主導(dǎo)。不過外企介入或主導(dǎo)的部件/系統(tǒng)供應(yīng)鏈中，中方企業(yè)也廣泛參與其中。這種參與最常見的一種形式就是控股和外企組建合資公司，譬如C919的燃油、液壓惰化系統(tǒng)就外包給伊頓上飛(上海)航空管路制造有限公司去做，該公司中中方上飛公司占股51%,美方伊頓占股49%。另一種方式就是中企和外企并行、獨(dú)立開展產(chǎn)品研發(fā)，預(yù)留“B”計(jì)劃，作為備份，以備不測(cè)，譬如中國(guó)航發(fā)獨(dú)立研發(fā)的CJ-1000發(fā)動(dòng)機(jī)，以備CFM公司斷供；第三種形式就是中方供應(yīng)商單獨(dú)干，譬如C919的內(nèi)飾，就直接分包給中航工業(yè)菲舍爾航空部件(鎮(zhèn)江)有限公司單獨(dú)干。

在C919各核心系統(tǒng)研制方面，這幾年中國(guó)企業(yè)正在通過合資模式、項(xiàng)目合作和自主研發(fā)快速追趕，國(guó)產(chǎn)化比例已經(jīng)顯著提高。

三、C919的科技創(chuàng)新

C919大型客機(jī)制造凝聚了當(dāng)代諸多頂尖的高新科技，涉及氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材料、電子、控制、發(fā)動(dòng)機(jī)以及制造技術(shù)等諸多工程領(lǐng)域，是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。C919大型客機(jī)在設(shè)計(jì)、制造裝配與結(jié)構(gòu)選材、測(cè)試技術(shù)等方面開展了一系列的科技創(chuàng)新。

設(shè)計(jì)方面，和同類的A320NEO和B737MAX相比較，C919客艙更加寬敞，加上先進(jìn)的環(huán)控、照明設(shè)計(jì)，更大的觀察窗，可提供旅客更好的舒適性；C919采用電液動(dòng)作系統(tǒng)使其在動(dòng)力資源上具備更大的靈活性，增加了冗余性，提高了安全性能；借鑒波音737和空客320飛機(jī)，對(duì)機(jī)身外形進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了氣動(dòng)阻力和油耗，增加了經(jīng)濟(jì)性；相比于A320NEO和B737MAX的6塊玻璃，C919擋風(fēng)玻璃只有4塊，機(jī)頭氣動(dòng)阻力更小，飛行員視野更加開闊。

制造裝配方面，中國(guó)商飛總裝制造中心浦東基地相繼建成了全機(jī)對(duì)接裝配、水平尾翼裝配、中央翼裝配、中機(jī)身裝配和總裝移動(dòng)5條先進(jìn)生產(chǎn)線，采用了自動(dòng)化制孔、鉆鉚設(shè)備、自動(dòng)測(cè)量調(diào)姿對(duì)接系統(tǒng)等先進(jìn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)的自動(dòng)化裝配、集成化測(cè)試、信息化集成和精益化管理；3D打印技術(shù)也在機(jī)艙裝飾、窗框等制造環(huán)節(jié)中得到應(yīng)用。結(jié)構(gòu)選材方面，C919首次大規(guī)模應(yīng)用先進(jìn)材料，第三代鋁鋰合金材料、先進(jìn)復(fù)合材料在機(jī)體結(jié)構(gòu)用量分別達(dá)到8.8%和12%，顯著減輕了飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量，提高了經(jīng)濟(jì)性。

測(cè)試方面，自2017年首飛到2022年年底，C919適航認(rèn)證期間曾開展了大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試及試飛科目，具體包括：飛機(jī)全機(jī)靜力試驗(yàn)、全機(jī)疲勞試驗(yàn)、系統(tǒng)功能試驗(yàn)、航電試驗(yàn)、電源系統(tǒng)試驗(yàn)、電氣系統(tǒng)通電試驗(yàn)、起落架收放試驗(yàn)、對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)氣密性檢查的氣密淋雨實(shí)驗(yàn)，考驗(yàn)客艙氣密性與增壓極限載荷驗(yàn)證試驗(yàn)、APU開車試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)、滑行試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)反推試驗(yàn)、失速試飛、自然結(jié)冰試飛、擦尾試驗(yàn)、鳥撞試驗(yàn)、雷擊測(cè)試、全機(jī)應(yīng)急撤離演示試驗(yàn)、極端天氣測(cè)試、側(cè)風(fēng)試飛、濺水試飛、最大剎車能量審定試飛等。這些試驗(yàn)中，我國(guó)科技人員對(duì)不少試驗(yàn)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)不足，缺乏相關(guān)案例作參考，這就需要自力更生，勇于探索和創(chuàng)新。譬如，C919的飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)和電源系統(tǒng)測(cè)試，科研人員們大膽地將“鐵鳥”、“電鳥”和“銅鳥”試驗(yàn)系統(tǒng)集成起來,?“三鳥聯(lián)動(dòng)”進(jìn)行測(cè)試，最大限度地保障了C919的飛行安全。

四、未來展望

1）深耕國(guó)內(nèi)民航市場(chǎng)，形成品牌效應(yīng)

作為一款全新的機(jī)型，C919在國(guó)內(nèi)航線商業(yè)運(yùn)營(yíng)中，特別是“磨合期”內(nèi)，難免不會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，這很正常，但這些問題一定要通過各種措施盡可能降低；杜絕安全事故，安全飛行，形成中國(guó)民機(jī)的知名品牌；做好國(guó)內(nèi)民航市場(chǎng)，為未來開拓國(guó)際市場(chǎng)積攢口碑。

為此，首先，要不斷提升飛機(jī)維護(hù)保障水平，哪家航司的飛機(jī)，飛哪個(gè)城市，維修維護(hù)系統(tǒng)就要覆蓋到哪里；要虛心學(xué)習(xí)和借鑒空客、波音機(jī)隊(duì)的維護(hù)保障經(jīng)驗(yàn)與規(guī)章制度，確保飛機(jī)的安全性。其次是人員培訓(xùn)。不管是飛行員、機(jī)組人員、地勤人員、維護(hù)保障人員、管理人員，還是技術(shù)支持人員，培訓(xùn)工作都要跟上，業(yè)務(wù)上要嚴(yán)格要求，思想上要作風(fēng)硬朗，執(zhí)證上崗，寧缺毋濫，要杜絕人為因素導(dǎo)致的航空事故。最后，C919商業(yè)運(yùn)營(yíng)中，仍需對(duì)機(jī)型不斷進(jìn)行完善，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，糾正問題，進(jìn)而充分發(fā)揮出飛機(jī)的優(yōu)越性能。

2）國(guó)產(chǎn)化替代工作刻不容緩

從構(gòu)成來看，C919大飛機(jī)主要由機(jī)體、發(fā)動(dòng)機(jī)，以及飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、燃油與液壓系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、高升力系統(tǒng)等機(jī)載系統(tǒng)組成。

機(jī)體結(jié)構(gòu)，即機(jī)身、機(jī)翼和尾翼等部件，占整機(jī)價(jià)值量的40%左右，其制造由中航工業(yè)下屬的西飛、沈飛、成飛、洪都等承擔(dān)。也就是說，C919飛機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全國(guó)產(chǎn)化。機(jī)載系統(tǒng)方面，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)對(duì)國(guó)外的依賴程度仍然比較高，比如飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)、 航電飛控系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、起落架等十幾個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)都有外企介入甚至主導(dǎo)，盡管中國(guó)企業(yè)通過合資模式和項(xiàng)目合作方式也參與到了其中。動(dòng)力方面，目前C919飛機(jī)唯一的配套發(fā)動(dòng)機(jī)為美法合資CFM公司生產(chǎn)的Leqp-1C發(fā)動(dòng)機(jī)，國(guó)產(chǎn)配套發(fā)動(dòng)機(jī)CJ-1000尚在研制中。

當(dāng)今世界風(fēng)云變幻，不管是機(jī)載系統(tǒng)還是航空發(fā)動(dòng)機(jī)，C919飛機(jī)都存在“受制于人”的風(fēng)險(xiǎn)，因此，C919發(fā)動(dòng)機(jī)和核心機(jī)載系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化工作已刻不容緩，勢(shì)在必行。

3）改進(jìn)升級(jí)，期待國(guó)產(chǎn)C929寬體客機(jī)

C919目前已進(jìn)入常態(tài)商業(yè)運(yùn)營(yíng)，根據(jù)市場(chǎng)需求，日后必然還會(huì)派生出一些不同的改型版本，譬如加長(zhǎng)版、縮短版，甚至貨機(jī)型號(hào)等。值得一提的是，早在C919客機(jī)首飛的2017年，我國(guó)的另一款300座級(jí)的寬體大客飛機(jī)C929項(xiàng)目就提上了日程。目前，C929客機(jī)已經(jīng)進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。參照C919飛機(jī)的研發(fā)周期，筆者大膽預(yù)測(cè)， C929的商業(yè)運(yùn)營(yíng)時(shí)間有望在2030年前后達(dá)成。讓我們拭目以待吧。

編輯：黃飛

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