C919规模化发展渐入佳境 中国智造乘“机”远航
证券时报 2023-09-21 08:55

中国商飞大飞机地面动力学试验基地黄剑波/摄 中新社/供图

编者按:从“中国制造”迈向“中国智造”,科技创新为实体经济高质量发展提供了有力支撑。本报今起推出大型系列报道“中国智造面对面”,全景展示我国科技制造硬实力,展现“中国智造”新风采。首期“中国智造面对面”聚焦航空航天,探寻“中国智造”如何摘取民用大飞机这颗现代工业“皇冠上的明珠”。

国产大飞机商业运营已逾百天,一百天,是华彩,是序曲。从5月28日国产大飞机商业首飞,到8月4日中国东航“上新”第二架C919,开启双机同飞模式,再到9月加密C919班次,国产大飞机的商业运营稳步走向规模化。

在C919推出之前,全球干线客机市场一直被空客、波音两大巨头垄断,其他竞争对手只能在中小型客机领域耕耘。如今天空迎来新成员,全球民用大飞机市场或书写ABC(空客、波音、中国商飞)新格局。

“大飞机飞向蓝天,汇集多少代中国人的梦想,进行这样一个大工程,既解决了我们飞机的大问题,同时对国家整体战略的带动非常大,使得中国制造水平大大提升。”中国工程院院士、粉末冶金专家黄伯云接受证券时报记者专访时表示。国产大飞机高飞远航,正是“中国制造”砥砺迈向“中国智造”的生动写照。

为大飞机每一克减重努力

在浩瀚历史长河中,航空工业是仅诞生百余年的新兴产业,但却被公认为工业制造的“皇冠”,代表一个国家制造业的整体高度。其中,民用大飞机有一个更响亮的名头——“皇冠上的明珠”。

然而,要摘取这颗“明珠”,从设计到制造,困难重重。对于动辄100多吨重的飞机来说,减重,就是其中“难上加难”的环节。

飞机减重一般从两个方向入手:材料减重和结构减重。黄伯云表示,减重对飞机来说是革命性的变化,要为每一克减重而努力。

“一架飞机要用的材料有数百种。美国有梦想飞机——波音787。为什么把它称作梦想飞机?因为它大量地使用了复合材料,大大减轻了飞机的重量。减重,意味着飞机可以多装人、多装油,飞得更快,是革命性的变化。”黄伯云说。

黄伯云数十年致力于先进材料研究,为国家大飞机工程、航天飞行器等研制了多种高性能关键材料。上世纪80年代,黄伯云将研究方向瞄准了飞机制造中的一个“卡脖子”技术——“高性能碳/碳航空制动材料的制备技术”。

制动材料也就是刹车材料。飞机的起降和滑行都离不开安装在机轮里的刹车片,特别是飞机要从每小时800多公里的飞行速度,最后静止下来,就必须依靠刹车材料。

国际上通用的刹车片分为金属盘和碳/碳盘,后者质量轻、耐高温、寿命长,被称为“黑色黄金”,但在黄伯云团队研究碳/碳材料时,国内碳/碳盘全部依赖进口,且价格昂贵。

历经17年的技术攻关,黄伯云团队终于打破国外技术封锁,将“高性能碳/碳航空制动材料的制备技术”研制成功,2005年,这一研究成果获得了国家技术发明一等奖,弥补了该奖项6年的空缺。

“过去没有材料的时候,我们使用金属材料,钢铁粉末作为刹车材料,比重很大、密度很重,很笨重,它的比重是每立方厘米8克,我们用的新型碳/碳复合材料,比重只有1.8克,2克都不到。那就是减重了3/4。”黄伯云说。

据黄伯云介绍,大飞机要用到的金属级的刹车材料重量是2.8吨。也就是说,这2.8吨是要跟着飞机一起的,如果换成碳/碳复合材料以后,重量还不到1吨,只有0.8吨。“一架飞机节省两吨,那是多重要?我们的飞机,所有的飞行器,如果能够减少1克,我们都要去减,我们都要去努力。”

“为大飞机每一克减重努力”,刹车材料减重是飞机制造能力提升的一个切面,也是“中国制造”攀升“中国智造”之路的缩影。

合力托举大飞机制造业

2023年3月29号上午,国产大飞机取证4个月后,一架C919验证飞机从上海浦东起飞,稳稳降落在江西瑶湖机场。这趟航班的乘客很特别,他们是来自C919的供应商代表。

博云新材总经理冯志荣就是这趟航班的“体验官”之一。“我们(博云新材)是做机轮刹车系统产品的,我就坐在机轮刹车上方的位置,做发动机的就坐在发动机上方,大家比照着对应产品的位置坐。”冯志荣向记者回忆起这次飞行。

“不要以为这是趟‘轻松’的旅行,一上飞机就收到表格,要填写对C919各产品的感受,还有哪些待改进的部分。”谈到试飞感受,冯志荣打开了话匣,频频为产业链“伙伴”点赞:“客舱压力控制非常精准,耳朵没有感受到压力带来的不适感,座椅间距利用得非常好,中间比两边更舒服,机翼的噪音也不是很大……”

大飞机项目系统复杂,C919的研制发展离不开每一个产业环节的努力。正是一家家投身其中的企业,串起了一条完整的国产大飞机产业链。实际上,我国从20世纪70年代便开始尝试研究国产大型喷气式客机,也曾经历“造不如买、买不如租”的阶段。

直至21世纪初,“十一五”规划再次要求开展国产大型飞机的研制工作,大飞机被确定为“未来15年力争取得突破的16个重大科技专项”之一。我国商用飞机开始了真正的独立自研。

2007年,国产大飞机C919正式立项。2022年, C919客机完成适航审定工作、年底中国东航接收首架C919。至2023年启动商业化运营,国产大飞机项目走过了16年风雨。

作为我国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式客机,C919的制造商群体有着怎样的构成?C919的研制采用了“主制造商+供应商”模式,即各大系统及部件外包生产制造,中国商飞公司作为主制造商进行统筹装配。从发展战略看,中国商飞明确坚持“自主研制、国际合作、国际标准”的技术路线,以及“产业化、国际化、市场化”的发展方向。

“主制造商+供应商的模式是全球民机制造业普遍采用的经典模式,包括空客、波音、庞巴迪、巴航工业都是采用这种模式。因为整个民机制造非常的复杂,产业链很长,技术分工也很细,很难有一家公司能够从头到尾独立完成大飞机的制造。”民航专家林智杰告诉证券时报记者。

在这种模式下,C919的供应商遍布全国乃至全球。中国商飞官网上,划分有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类供应商,名单上基本为航空工业各细分领域的龙头企业。商飞公司今年3月在上海召开的年度供应商大会,就云集了三大洲、九个国家的238家供应商代表、合作伙伴。

国内外供应商之间,主制造商与供应商之间,也会“牵手”拓展大飞机产业链。譬如,博云新材于2012年与霍尼韦尔中国共同出资设立合资公司,主要为C919大飞机配套研制机轮与刹车系统。航天环宇2019年与中国商飞旗下上飞公司成立合资公司——湖南飞宇公司,专注经营航空工艺装备。

“飞宇公司今年已经运营到第4个年头,收入处于稳步增长中,也逐渐形成了更强的竞争能力,大央企的背景,多型号任务的支撑,再加上公司队伍的成长等等,未来希望公司不断地发展,为国产大飞机的批产和研制承担更多的任务。”航天环宇董事长李完小向证券时报记者介绍。

大飞机产业牵引效应彰显

“当前,全国24个省市,1000余家企业,70余所高校,100余家科研院所,近30万人共同参与国产大飞机研制。”这是今年8月中国商飞董事会秘书张军文章中公布的一组数据。在张军看来,我国航空产业发展新局面已初步形成,大飞机对我国科学技术水平和航空产业能级的提升作用开始显现。

作为制造业的高地,大飞机产业链长,涉及公司众多,并且辐射面宽。民用大飞机的产业牵引效应有多强?信达证券去年发布的一份研报显示,“产业化”是拉动国民经济持续增长的重要法宝。航空工业的投资产出比高达1:80。向航空工业每投入1亿美元,10年后,航空及相关产业能产出80亿美元。大飞机是一个庞大的系统工程,产业化的发展势必带动新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等等诸多领域的专业化协同发展。

大飞机的牵引作用还体现在,以C919为创新“策源点”,孵化、推动新的科技创新成果,并向更广阔的民用行业延伸。

在长沙金霞经济开发区,一道长达1000米的滑轨跑道徐徐铺展开来,大飞机地面动力学试验平台正在火热建设中。据悉,该平台将打造为“产-学-研-用”一体化创新平台,以需求为牵引,问题为导向,开展民机地面动力学研究攻关,逐步建成地面动力学科技创新基地。这也意味着,项目除了将填补我国大飞机地面动力学相关领域研究的空白,目标还向更多领域拓展。

“凡是在地面滑跑要运动的,都需要把运动和受力状态这种关系研究清楚,包括一些民用机械、民用运载工具等等,也要用到实验平台做一些研究和验证,应用前景还是非常广阔的。”有业内人士向记者表示。

冯志荣也十分关注大飞机制造技术在其他领域的落地。“随着(碳/碳复合材料)制造技术、制备技术不断的进步,随着成本不断的下降,如今民用也越来越多了。现在有很多的高档汽车内饰、自行车等也使用了全碳的复合材料。我们现在最为关注的一点,就是不断地科研,不断地去完善改善制造技术,让这种高科技的材料,慢慢地、大批量地应用到我们的日常生活当中来。”

“好飞机是飞出来的”

“他日卧龙终得雨,今朝放鹤且冲天。”今年5月28日,中国商飞发文,祝贺中国东航全球首架C919客机成功投入商业运营。从“产品”到“商品”,标志着C919的“研发、制造、取证、投运”全面贯通,也见证了中国民航制造业的腾飞。

8月4日,中国东航成功接收第二架C919客机,首次开启“双机商业运营”。随着C919稳步推向市场,国产大飞机事业也迈向产业化运营的新阶段。接下来的一段时间,C919飞机也将接受市场的严苛检验。

目前,C919航班定期往返于“上海虹桥-成都天府”航线。据东航总经理李养民解释,选择这条航线主要是基于:一是航线航距合适,二是东西向飞行,飞机对环境的适应性会比较好,三是东航在这条线上资源保障能力强,且航线有不错的客流。

迄今,已有上万名旅客打卡了C919的“空中体验”。航旅纵横提供的数据显示,截至9月18日,C919自商业运行以来,共执行航班量约270班,累计旅客量超3.2万人次,总飞行时长超670小时。

其中,由C919执飞的MU9198航班近一个月实际执飞30次,准点起飞28次,取消0次。记者从航旅纵横APP的航班点评中看到,较多旅客对C919留下了“餐食好”、“飞行平稳”、“空乘服务好”、“座椅舒适”等评价。

民航业内常说,好飞机是飞出来的。通过运营,飞机对市场的适应性会越来越好;通过优化改进,飞机的性能越来越好。

东航C919航班的运行,无疑将积累宝贵的飞行数据,以及运营经验。仅根据航班管家掌握的7月份数据,当月C919航班签派可靠度达98.4%,已接近成熟机型的可靠性水平。

“一款民用客机的成熟稳定,至少需要10万个小时的运行积累,至少相当于30架飞机一年积累的运行经验。所以C919才刚刚起步,还有不少的技术改进工作需要做。”民航专家林智杰向记者表示。

一家C919配套企业负责人也向记者介绍:“随着C919的量产,我们一方面要做的就是保供。另一方面的重点工作就是发现产品使用过程当中所产生的问题,我们要收集归纳、原因分析,然后要拿出解决措施,最终把产品打磨成熟。”

林智杰认为,C919运行经验的积累,技术的改进,能够帮助这款机型越来越好,逐步地抢占全球的民机市场,对我国航空制造业有重要的拉动和牵引作用。

从民航客机市场需求来看,根据《中国商飞公司市场预测年报(2022-2041)》,未来二十年,中国航空运输市场将接收喷气客机9284架,其中支线客机958架,单通道客机6288架,双通道客机2038架。到2041年,中国的机队规模将达到10007架,占全球客机机队21.1%。中国航空市场将成为全球最大的单一航空市场。

长路未尽,进击不止。背靠中国这个最富潜力的航空运输市场,期待未来,越来越多中国人自主研制的大飞机翱翔在世界蓝天上,对工业、科技、经济的巨大带动作用全面显现,谱写出大飞机助力民航高质量发展的壮丽篇章。(证券时报记者 李曼宁)

编辑/田野

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