别吵啦!关于大飞机国产化,请看核心团队研发过程揭秘

中国青年报   2015-11-04 13:19  

导读:11月2日,中国第一架干线民用飞机C919大型客机诞生了。但网上一张原件供应单又引爆了关于国产化率的争论,真相如何?核心机密完全掌握在中国商飞公司80、90后“青年军”手中。来吧,核心团队研发历程带你迅速看懂大飞机国产化!

哪怕是一丁点细微的改动,都能让这些年轻人忙活一两周,甚至好几个月。11月2日,当国产大型客机C919揭开神秘面纱,在各类社交网络和新闻平台“刷屏”时,大飞机背后的年轻人坐在办公室里,面对电脑、电视、手机屏幕,激动不已。

从2008年宣布启动C919大型客机研发至今,这是7年里他们头一回见到“孩子”的完整模样。中国青年报记者了解到,被称作大飞机公司的中国商飞公司,35岁以下年轻人占70%以上,国产大飞机的核心机密完全掌握在这群80后、90后“青年军”手中。

了解航空工业的“粉丝”恐怕不会忘记C919项目启动之初“国产化率大于10%即可”的低标准,即便是这样的低要求,当时也被一些资深飞行器爱好者认为不易实现;如今,交付下线的成品,不仅拿到了517架的订单,还拥有高达近60%的国产化率。

国际相关领域专家来中国商飞考察时曾发出这样的感慨:“中国大飞机令人印象深刻的不仅是技术,还有它背后有一群渴望飞翔的年轻人!”

发动机不是拿来就能往上装的

C919的核心部件之一——发动机,是进口货,货源来自美国GE公司与法国SNECMA公司组成的合资公司CFM国际公司。从发动机供应商选定开始,有关国产大飞机“发动机为何非国产”的争论就不断。

实际上,据中国青年报记者了解,目前世界上最著名的3家飞机发动机生产厂商包括GE(通用,美国公司)、劳斯莱斯(罗尔斯·罗伊斯,英国公司)、普惠(普莱特·惠特尼,美国公司),这3家公司占据整个航空发动机市场超过90%的份额。

以C919对标竞争的波音737客机和空客A320客机为例,他们所使用的飞机发动机均来自上述3大发动机生产厂商。

问题的关键是,发动机谁都可以买回家,但要把发动机装到飞机上,并不是谁都能做到的。这也正是为什么上述3家企业面向全世界的飞机生产制造商销售发动机,却只有波音、空客、庞巴迪(加拿大公司)等有限的飞机生产制造商会向其采购。目前,除了美俄两国具备“完全不依靠外力,独立完成飞机从设计到试验、生产、服役”的全过程外,还没有哪个国家可以做到不靠进口完全自制飞机。

31岁的朱岩,如今是中国商飞上海飞机设计研究院动力燃油部动力装置室主任。他告诉记者,把合适的发动机按照飞机性能的要求设计并安装上马,本身就是一件难度极大的活儿。尤其在我国,由于最早一架民用客机运10的研发迄今已30多年,民用飞机制造相当于处在“从无到有”的状态,一切都要从头做起。

以发动机设计装配为例,朱岩所在的团队,首先要把C919包括航程、客舱数量、盘升率、下降率、耗油量、推力参数、引气量等设计需求整理提供给供应商,然后经供应商工程师研判返还,团队还要重新调整需求参数,在“能做出来”和“希望得到”之间寻求最优解决方案。

朱岩的团队有20余人,除两名40岁以上的工程师外,其余均在35岁以下,最年轻的只有24岁。这群年轻人所要面对的,是平均年龄在50岁左右的外国公司高工。

按照中国商飞公司原本的设计,发动机的空调引气系统预冷器应当被安装在发动机上方,供应商方面却认为这样做会影响发动机的性能。一个预冷器的形状基本与一台笔记本电脑相当,对一架飞机而言,它被放在哪里,或许不值一提。但在万米高空中,它的存在确实会令发动机效率降低。经过多次反复试验校对,发动机团队决定听从供应商的意见,将预冷器设计到机翼下方、发动机上方的吊挂中。

牵一发,动全身。结构设计、总体布置、环境控制、机械电气、动力燃油、液压、气动外形等部门全被动员起来,重新设计预冷器的位置。预冷器位置变了,电缆、燃油管道、液压管道的位置都要相应作出改变。这一改动,历经八九个月的时间。

但朱岩告诉记者,供应商也常常会出于节约成本的考虑,提出一些不合理的改动要求。对此,过去没有造飞机经验的年轻人,会“火眼金睛”地果断拒绝,“不能被他们框进去,每一次改动我们都会反复试验核实,并要求对方说明这样改的先例。”

大飞机国产化道路上绕不过去的坎儿

除了发动机,飞机制造材料也是大飞机国产化道路上绕不过去的坎儿。C919下线,在我国材料领域具有里程碑式的意义。公开资料显示,这是先进材料首次在国产民机中大规模应用,第三代铝锂合金材料、先进复合材料在C919机体结构用量分别达到8.8%和12%,这使得体型较大的C919减重7%以上。对标波音737和空客A320两种型号的“竞争对手”,C919的先进复合材料也是使用量更多。

35岁的中国商飞公司上海飞机设计研究院标准材料设计研究部副部长袁宇慧从上大学开始做材料研究,已在该领域耕耘了近20年。她告诉记者,飞机上使用的复合材料主要是指碳纤维增强树脂基复合材料,具有质量轻、耐腐蚀的特点,一方面可以降低飞机的自重、增加载客量,另一方面还能减少后期维护的费用。

在我国,30多年前研制的运10民用机采用全金属质地,近期研制的ARJ21中小型民用机运10也仅使用了约1%的复合材料。用材料科学专家、中南大学材料学院教授的邓运来的话来说,飞机的“皮肤”就是一代飞机的标志,“一代飞机,一代材料。”材料越轻、耐久性越佳,飞机的性能也就能随之上一个台阶。

我国材料科学目前在世界上处于较为弱势的地位,C919目前使用的复合材料全都来自国外供应商,但在没有基本材料标准的情况下,即便向老外购买,都是一件极其困难的事儿。

袁宇慧所做的,就是根据飞机性能需求,制定C919每一个部位材料的选用标准。她告诉记者,世界上每一个飞机生产厂商生产的每一种型号飞机,都有一套只属于自己的材料标准。这些材料标准,就像可口可乐的神秘配方一样,具有自主知识产权,买不到。

从2008年到2012年,袁宇慧和团队花了4年时间才把C919材料的标准文字、内容部分基本确定,但具体到每个部位每种材料的纤维量、拉伸长度、树脂含量、物理性能、化学性能、力学性能等数据,还要重新经过实验再用统计学算法得出合理值。这个合理值,既要保证符合C919的设计需求,也要具备生产的可能性,还要最终得到适航当局的认可。

这些年来,标准材料团队几乎每天都在设计、制造一线调研。实操工程师会告诉他们,需要哪一种性能的材料,软一点、拉伸度强一些、质量轻一些……工程师们口中的“一点、一些”,到了材料师那里,就必须量化为一种材料某种含量的具体参数。

这些参数,每一次都是材料师通过实验室比对、实操测量等繁琐而又枯燥的方式获得的,极其珍贵。

问题是,既然复合材料好用,C919为何不能大面积使用,而只在12%的“皮肤”中使用这种材料呢?

袁宇慧说,完全使用复合材料技术上尚不允许,它与一般的金属材料特性完全不同,在飞机不同部位使用也会产生完全不一样的变化,即便是同一时间来自四五个方向的不同风力,也会对复合材料产生不同影响,“受力要靠反复计算和分析,为了保险起见,使用12%的复合材料是目前技术、安全和经济性能的综合考量。”

值得一提的是,凭借丰富的材料领域经验,袁宇慧团队目前已在指导中航工业下属辅助材料生产企业和江苏一家民营企业进行材料优化和革新,“过去我们只会告诉他们要什么,做不出来就算了;现在我们可以帮助他们分析,问题可能出在哪个环节,可以如何改进。”

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责任编辑:倍倍 关键词: 国产大飞机 C919 国产化


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