中国制造,国产大飞机为何难以起飞?
上次谈到中国高铁建设,引起一个争论,就是中国为何投入大量资金建设高铁而不像美国一样发展航空交通网络。其实,中国的确在大量建造机场,以满足未来航空业发展的需要。但是,中国航空业的发展目前遇到了难以克服的技术问题,就是国产大飞机的研制。预计未来二十年,中国航空业将需要购买8400架商用客机,价值约三万亿美元。目前,世界商用客机主要由波音和空中客车两家公司主导。很多人会问,中国是制造业大国,可以造车,可以造船,为何不能自己造飞机?如果中国可以制造商用客机,不但可以满足自己的需要,也可以跟波音和空客进行竞争。其实,实现商用客机的中国制造一直是中国发展的目标,特别是在过去十五年。2008年,中国商用飞机制造公司COMAC在上海正式成立,这标志着中国正式开始进入商用客机研制领域。那么,中国商飞发展如何,大飞机研制进展到了什么阶段,遇到了什么问题?今天,跟大家聊聊中国的大飞机,重点介绍商飞的ARJ21,C919,C929和C939客机。
中国商飞研制的第一款商用客机是ARJ21翔凤(Advanced Regional Jet,21世纪新一代支线飞机)。ARJ21于2008年11月首次试飞,2016年6月首机交付成都航空公司进入商业运营,截至2021年底已经交付66架。ARJ21设计有四种不同的机型,能设置78-90个座位,单机造价3800万美元(2019年)。ARJ21-700获得了中国民航局颁发的型号合格证书,但未获得美国FAA与欧盟EASA相应等级飞航认证。目前,运营ARJ21飞机机队的包括国航、东航、南航、成都航空、天骄航空、江西航空和华夏航空,主要执行国内航空支线飞行业务。ARJ21累计飞行时间超过10万小时,飞机的安全性和可靠性得到肯定。
商飞C919属中短途商用客机,是中国首款完全按照国际准研制的单通道大型干线客机。该款飞机原定于2014年试飞,2016年投入生产,但在研发中遇到了技术问题,实际生产日期一再延后。C919基本型布局为168座,标准航程为4075公里,最大航程为5555公里,设计使用寿命9万飞行小时。C919共有三种布局:全经济级为168座;混合级156座,其中公务舱3排12座,经济舱144座;高密度级为180座。C919潜在竞争对象是波音B737和空客A320。在经历13年研发后,C919原来预计在2022年交付使用,但是。这个备受关注的国产客机却没有在2021年中国珠海航空航天展览出现。C919投入生产受阻,可能是因为受美国收紧高科技产品出口限制而导致C919面临零件短缺。2021年1月15日,美国政府将中国商飞集团列入针对中国企业的制裁名单,原因是与军方有关联(Military End User, MEU, 军方最终用户)。这个法令意味着一切与商飞有关的出口都需要美国商务部批准,而商飞C919大量关键系统都依赖从美国进口。
中国商飞C929(外贸版全名CR929)是中国商飞计划研制的首款大型远程宽体客机,实际属于中国与俄罗斯联合研制。C929采用双通道客舱布局,基本型的CR929-600有280座,航程12000公里;700型可载320人,航距10,000公里。该款客机将按照国际主流适航标准开展研制,预计从项目启动到实现首飞需要7年左右时间,到实现产品交付预计需要10年时间。由于中俄在技术转让和市场开放等问题存在争议,双方的合作并不顺利。俄方表示不会转移任何专利并要求进入中国市场,但中方坚持要技术转让并保护国内飞机市场。2020年11月,CR929的风洞测试在俄罗斯完成。同年12月,中方总设计师陈迎春表示,CR929的订单预计可达1000架以上,而首架飞机将于2023年完成组装。
中国商飞(COMAC)在未来几年有更宏伟的计划,包括正在计划中的C939项目。C939是中国商飞提议的双引擎宽体飞机,可容纳390-400名乘客。这是该公司在概念化CR929时考虑的初步设计之一。C939的目标是与空客A350-1000和波音777X系列等飞机展开竞争,所以飞机的航程和效率与其相当。根据全球数据,中国的航空市场在未来20年将增长三倍,所以商飞计划在所有级别商用飞机跟波音和空客展开竞争,甚至提出了C949超级大飞机设计构想。但是C939和C949可能目前只是一个设计构想,商飞的重点目前应该是C919和C929顺利投入生产。
就目前而言,中国在商用客机国产化研发上进展并不顺利,特别是C919投入生产的日期一再延后,凸显了航空技术发展的艰难。总体而言,商用客机的国产化现在面临三个主要障碍:第一,中国在飞机制造技术上尚有很多关键问题没有解决;第二,商用飞机的中国制造要取得国际认可,特别是美国和欧洲航空管理局认证并不容易;第三,中国商飞缺乏世界范围内维修服务网点。其中第一个问题最为关键,因为获得国际认证的条件很大程度上取决于外界对于中国飞机制造技术可靠性的认可。之前,国产汽车曾经在北美推出,但是很快由于轮胎安全性问题被迫退出市场,国产飞机要进入国际市场会更加艰难。
在中国官方媒体的宣传中,中国商飞C919是中国具有完全自主知识产权的产品,现在国产化达到了60%,而最终目标是实现100%国产化。但是,如果你拆开飞机的外壳,C919采用的基本都是国外欧美国家的技术和成熟产品。真正的中国制造,只有飞机的机翼,机尾,机体铝合金,雷达整流罩以及座椅装饰。而C919的发动机,航电系统,飞行控制系统,预警灭火系统,飞机起落架和轮胎等都是欧美公司的产品。C919采用大量国外部件或子系统,一部分是国外供应商有着成熟的通过适航认证的货架产品,可以大量减少研发中所用时间并且产品性能相较国内同类产品有着一定的优势;而另一部分则是一些国内所缺乏尖端技术,必须依赖进口。C919国产化问题最为典型的莫过于发动机。目前世界民航机主流使用的发动机均为欧美公司所生产,包括CFM国际,通用电气和普惠等。C919使用的是CFM国际的leap1c发动机,与波音737MAX和空客A320NEO属于同一系列。使用leap1C发动机的原因是因为这款发动机技术成熟可靠而且性能强大,而CFM发动机优越的节油性能也使得C919的经济性能在理论上可以和波音与空客竞争。国产的长江1000和涡扇20发动机研发,结果如何尚不明确。
国产航空技术遭遇的困境有很多原因,除了基础薄弱之外,更重要的是在技术开发上缺乏长期积累而总想依靠拿别人现成技术仿造带来的尴尬。曾经有这么一个玩笑,说中国最重要的研发部门是皮尺部。把买来的现成产品,比如说汽车,拆开以后测量一下零件的尺寸,然后画图纸。这就是reverse engineering。这种方法当然简单,短期看花费少见效快,但是因为缺乏配套基础研究,对于很多问题是知其然而不知所以然。最后,一旦无法仿制就被打回了原形,要从新开始。中国是一个大国,制造业大国,不可能长期依赖仿造而没有自己的研发。就以航空业来说,国外跟航空有关的公司,无论是发动机还是航电系统,都有长期技术积累,产品是技术研发的结果。而在中国,经常本末倒置,需要产品了才想起来自己根本就没有相关技术的研发。
中国航空工业的起步比较晚,而航空工业属于技术资金密集行业,是一个国家技术和制造能力的终极考验。中国必须接受过去的教训,在航空技术研发上踏踏实实广积薄发。官方媒体号称C919订单超过800架,但是实际只有东方航空下单订购5架。由于中美关系持续恶化,美国对于商飞的出口管制有如一把悬在空中的利剑,美国可以随时切断供应让商飞停产,这种尴尬局面是如何形成的?关键不是技术落后,是战略思维错误,只想尽快出产品挣钱,而根本就没有打算老老实实做技术研发。如果不能改变这种急功近利目光短浅的做法,大飞机的中国制造就可能永远只是个梦。