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新支线待飞

来源:用户上传      作者: 于达维

  即将在今年上半年首飞的新一代喷气支线客机,能否真正为中国开辟告别失败、并进而走向大飞机的蓝天通途?
  
   不出意外,中国自主研制的新一代喷气支线客机ARJ21-700(中文名称为“翔凤”),将在今年上半年迎来总装之后的又一个里程碑――首飞。
   按照飞机制造者中航商用飞机有限公司(下称中航商飞)之前的预期,这架于2007年12月21日完成总装的飞机,原定将在今年3月进行首次试飞。但在1月12日,上海飞机制造厂把首飞时间微调为今年上半年。
   与六年前设计的路线图相比,ARJ21的进程已经大大滞后了(相关报道见《财经》2003年第1期“支线飞机制造:龟兔赛跑”)。时任中航商飞总裁、中国航空公司第一集团公司总经理助理的汤小平在接受《财经》记者采访时曾表示,他希望ARJ21能够在2005年完成首飞,以便在2007年最终交付客户。
   但对于已经经历了太多曲折、鲜有成功经验的中国民用飞机制造业而言,只要是成功,哪怕迟到一点,也完全是可以接受的。当然,这一切只有等到沉甸甸的机翼真正融入蓝天时才有价值。
  
  浴火重生
   现年63岁、曾经担任ARJ21副总设计师的周济生,他的人生在很大程度上与中国民用飞机制造业的历程交织在一起。
   在接受《财经》记者采访时,他还清晰地记得,整整37年前,他从清华大学自动控制专业毕业、在哈尔滨飞机制造厂工作两年后来到上海。此时,中国第一架大型喷气式客机运十的研制工作刚刚启动不久。
   1980年9月26日,周济生见证了中国第一架国产涡扇大型客机――运十的首飞。它创下的起飞重量最大(110吨)、航程最远(8300公里)、时速最快(974公里/小时)、升限最高(1.2万米)的国产运输机纪录,至今仍未被打破。
   但是,由于技术、市场以及体制等诸多方面原因,运十仅生产出两架样机,就于1985年初下马。
   此后的近20年里,周济生搞过民品、参加过麦道82的组装、参加过麦道90的改造,参加过与空客合作的AE100项目,但这些项目都没有进行下去。直到2000年年初,他被正式任命为ARJ21支线飞机的副总设计师,才走出了这段灰暗岁月。
   ARJ21定位为70至100座级的中短航程支线飞机,动力为涡扇发动机,最大航程2000海里。以国际通行的标准,起飞总重量超过100吨的运输类飞机、150座以上的客机属于干线飞机,即通常所说的大飞机。
   尽管仍然没有跨上大飞机的台阶,但ARJ21对于中国民用飞机制造业的重要性,仍然是毋庸置疑的。作为中国第一款自主研发的喷气式客机,它将是中国迈向“大飞机时代”最重要的前奏或者说试金石。目前,中国生产过的支线客机运七及改进型“新舟60”仍为螺旋桨驱动,在技术上与大飞机之间存在着巨大的跨度。
   2002年9月,中国航空工业第一集团(下称一航)联合包括五家飞机制造企业、两家飞机设计研究所在内的14家企业和研究机构,共同出资组建中航商飞,开始以国际通行的商业化模式运作ARJ21的研发和生产。这在当时已经囊括了中国两大航空工业集团中飞机制造业的全部体制内资源。
   2003年11月,国防科工委在上海主持召开《新支线飞机项目预发展阶段评审会》,评审认为,新支线飞机项目基本完成了预发展阶段的发动机型号确定和总体设计布局,项目转入详细设计与制造阶段。一个月后,零件制造在上海飞机制造厂和中国一航旗下的西安、沈阳、成都飞机工业公司(下称西飞、沈飞、成飞)同时开工。
   2006年1月,由西安飞机设计研究所、上海飞机设计研究所合并成立的一航第一飞机设计研究院,完成了全部飞机结构图纸和系统图纸的发放。5月,项目由详细设计阶段转入全面试制阶段。
   第一架ARJ21支线飞机在下线之前,要经历总体设计、系统集成和总装三个阶段。周济生告诉《财经》记者,在设计上, ARJ21要建立自己的三维立体设计模型,然后再把三维设计变为二维平面图纸,产生工程设计材料清单。
   而后,这些数据通过协同工作网络被发送到全国各个制造基地,其中西飞负责前机身、机翼、中机身等部件,成飞负责机头,沈飞负责发动机吊挂、飞机尾段等部件,最后统一到上海进行总装。
   2006年底,来自西安飞机制造厂的前段机身率先运到上海飞机制造厂,随后,来自全球的配件陆续到达。2007年2月,国内制造的最复杂的部件――超临界机翼也运抵上海。
   2007年3月30日,随着第一颗铆钉嵌入前段机身,各个部件开始对接;6月28日,ARJ21飞机的全部部件进入总装车间,开始总装和系统调试。历经半年之后,终于迎来了总装下线时刻。
  
  模式蜕变
   ARJ21要完成跳跃的,远不止从螺旋桨到喷气式这个技术台阶。
   在中航商飞副总经理、AJR21总设计师吴光辉看来,这也是中国第一次以主承包商的身份,按照国际规则来组织国内外供应商参与飞机制造。总承包商和供应商之间,则采用国际上通行风险共担和利益共享机制。
   中国航空工业发展研究中心航空技术研究所副所长龚旭东在接受《财经》记者采访时透露,在ARJ21上,中航商飞承担的工作是飞机设计试验、系统集成和飞机总装,这些工作仅占到总投入的大约三分之一,而发动机、内部设备则各占三分之一。
  龚旭东认为,告别中国传统的“关门造机”模式,是民用飞机发展的一个必然趋势。像美国波音公司的波音787机型,有大约65%的任务是分包出去的。作为主承包商,波音公司除了从前期制造获得收益,更多的则依靠飞机交付后的后期运营维护。
   支线飞机领域大势也是如此。以生产ERJ系列喷气式支线客机的巴西航空工业公司为例,在早期研发ERJ145/135型号时,风险共担合作伙伴(risk-sharing partner)为四家;到后来研发70座以上的ERJ170/190飞机时,风险共担的合作伙伴数量已经上升到十家。
   经济合作与发展组织(OECD)的一份研究报告指出,这种模式,不仅极大地降低了民用客机的开发成本,有三分之一以上的研发成本都是这些伙伴来分担的。同时,也极大地降低了整个项目的系统风险,因为这些合作伙伴并不是单纯的提供零部件,同时还扮演着供应链管理以及对更下层的供应商进行监控的角色。
   2002年,美国通用战胜英国罗-罗(Rolls Royce)、法国斯奈克玛(SNECMA)、加拿大的普惠(Pratt& Whitney),以CF34-10A涡扇发动机型成为ARJ21的引擎合伙伙伴。其型号中“A”即代表ARJ21,其提供给巴西E系列飞机的发动机为CF34-10E。
   中航商飞制造部有关人士告诉《财经》记者,在动力系统确定后,其他设备的采购也陆续开始。现在的ARJ21-700上,就有来自德国的利伯海尔(Liebherr)的起落架、来自美国霍尼韦尔和派克(Honeywell-Parker)飞控系统、来自罗克韦尔柯林斯(Rockwell Collins)的航空电子设备等。

   到2006年12月,中航商飞签下最后一家系统供应商――负责提供驾驶舱控制系统的法国SAGEM公司为止,已经有19家世界顶级系统供应商成为ARJ21项目的合作伙伴。
   为了争夺中国正在起飞中的航空市场,各大供应商在谈判中都承诺与中国共担风险,并且很多合同都是以20年500架为基准(供应商为了扶持新飞机型号,一般会在早期以较低的价格供应产品;等新飞机销售到一定年限或者数量之后,再通过谈判适当上浮报价)。
   具体的条款属于商业机密范畴,但据《财经》记者了解,有些公司甚至承诺到飞机卖出后再收取费用。这种优惠幅度,对于一家尚未有成功经验的新飞机制造者而言,是非常罕见的。
   之前,民航用户一直对航空公司的服务水平颇有微词,双方之间的矛盾也引发了信任危机。曾先后在西飞、中航商飞制造部工作过的航空制造专家杨超凡在接受《财经》记者采访时表示,ARJ21在选择供应商时,也积极征求了航空公司的意见。
   “这是国际上搞民用飞机应该走的路子,但也是我们之前在国内没有走过的”。他解释说。毕竟,民用飞机和军用飞机不同,选择部件的第一原则应该是成熟性、可靠性,而不是先进性;要选择航空公司最喜欢、最习惯的,经过适航审定、完全可靠的,才能最大程度地吸引潜在客户。
  
  认证难题
   即使ARJ21能够如期首飞,在真正进入市场之前,仍须经过一系列严格的考验,以证明安全性和所公布的飞行指标是可信的;之后,获得中国民用航空总局的适航证,才能进入国内市场。
   根据适航证的定义,它是由航空器注册国适航当局针对该航空器的用途的适航证明文件。适航证由型号证(TC)、生产许可证(PC)和单机适航证(AC)三证组成。其中,TC是该型飞机的核心知识产权。在中国,航空产品如进入中国市场,必须从中国民航总局拿到三证,而ARJ21要想进入国际市场,还必须获得购买者所在国的适航许可。
   目前,国际上最为权威的适航认证,当数欧洲联合航空局(JAA)和美国联邦航空局(FAA)颁发的适航证。获取其中之一,就相当于获得了进入国际市场的“通行证”。
   2007年3月,FAA已经在ARJ21的总装地上海建立了办公室。FAA驻上海办公室主任鲍盼麒(Patrick Power)在接受《财经》记者采访时承认,他们是受CAAC的邀请,到中国来协助ARJ21认证的。
   但他也强调,由于中美两国政府之间还没有关于民用客机认证的双边协议,ARJ21暂时还不能申请FAA的适航认证。不过,由于中国民航适航条例《CAAR25》基本上是FAA适航认证系统《FAR25部》的翻版,所以只要两国政府间有了双边协议,认证就可以开始。
   目前,中美之间只就小型飞机达成过双边认证协议。中国的19座小型飞机运12就是在获得FAA认证后,成功打入国际市场的。
   相比较而言,因为巴西和美国政府在民用客机领域拥有双边认证协议,巴西航空的支线客机在美国的认证极为顺利。巴西航空工业集团(下称巴航)中国代表处主任关东元对《财经》记者表示,他们的50座ERJ145飞机于1995年8月首飞,1996年12月就获得了美国FAA认证,并同时向首家用户交付了第一架飞机;后又于1997年4月获得欧洲适航当局JAA的认证。
   对ARJ21的认证过程较为有利的是,它在一开始就是按照CAAR25的认证标准量身定制;根据目前公布的适航审查程序,共涉及地面、空中共225项试验,其中完成国内170项,国外55项。到总装下线时完成的国内地面试验,已经有37项。
   根据目前的计划,中航商用将用三架飞机、大约14个月的时间,完成所有的性能试飞和适航取证试飞的过程;在获得中国民航总局的适航认证之后,就可以先行交付国内客户。
   预计到2010年,ARJ21产能可达到14架,2011年将可形成年产30架的能力。
   在ARJ21的设计方案中,它是以未来西部交通枢纽格尔木机场和拟建中的九寨沟黄龙机场作为设计的临界条件。针对西部机场条件相对简陋和航线上障碍物多的特点,新飞机拥有超强的起飞和爬升性;既可以在不减载的情况下在较短的距离内起落,又能够在较为恶劣的气候环境中运营。
   因此,中国西部地区57条航线,都将作为检验ARJ21航线适应性的标准。鲍盼麒也对《财经》记者表示,ARJ21既然有了这种设计,就要在适航认证中证明它有这个实力。
   他曾在FAA做了20年试飞员先后试飞过50多架飞机,在来中国前还管理着50多人的试飞员队伍。
   “如果需要FAA来认证,就要让美国的飞行员来飞飞看。” 鲍盼麒补充说。
  
  离“大飞机”还有多远
   从总装下线到首飞,对于中航商飞而言,还有大量的工作要完成。
   中航商飞副总经理吴兴世告诉《财经》记者,在首飞之前,ARJ21将首先完成气动试验、系统试验、系统成品单件试验和系统之间的组合试验、全机静力试验等飞机系统的地面试验。
   其中,系统试验对一架飞机来说至关重要。上海飞机制造厂有一套麦道项目留下的试验程序,分解成工人操作指令有3000多条,工人要按照指令一步步检查飞机,这是保证设计、安装质量最关键的步骤。
   因此,首飞的具体时间,在原ARJ21副总设计师、广东昌盛飞机设计有限公司总设计师兼总经理周济生看来,仍然充满着很多变数。
   目前,包括固定和意向在内,ARJ21已经获得173架的订单。已经有意向订购30架ARJ21的上海电气租赁公司航空运输部总经理蔺刚对《财经》记者说,ARJ21的市场前景至少在国内还不错:从设计的情况上看,如果指标都能实现,经济性应该比较好;油耗、座公里成本等也都比同类型要低。
   “ARJ21是完全按照支线的需求设计,不是改小或改大,针对性比较强,适合长距离、点对点的运输。”他对《财经》记者表示。
   当然,目前的订单,仍不足以实现整个项目的财务平衡;但如果ARJ21能顺利获得FAA或者JAA的适航认证,并且在实际运行中表现出低成本,仍不乏国际成长空间。当年巴西航空的ERJ-145,就是凭借15%的运行成本优势,成功地从加拿大庞巴迪公司的CRJ-200那里瓜分了一片天空。
   不过,在很多人看来,ARJ21很显然只是中国民用客机的“中间站”,其背后真正的梦想仍然直指大飞机。
   2007年9月,美国《航空周刊》(Aviation Week)在封面文章“ARJ21,中国发展民机制造业的试金石”中,就将ARJ21项目比喻成中国“摸着石头过河”中的一排石头。该文认为,如果中国在30到40年内成为世界民机制造业有力的竞争者,那时的观察家们将会说,“中国是从ARJ21项目学会了这么做。”
   那么,ARJ21距离大型飞机到底还有多远?
   兼任航第一飞机设计研究院院长的吴兴世在接受《财经》记者采访时表示,大型飞机和支线飞机从技术上,以及研制思路、组织上面,都有通用的地方;当然,大型飞机也面临着新的挑战,如在结构设计、动力系统等方面,与支线相比都有质的飞跃。
   杨超凡则认为,以中国现在的制造和技术能力,可以生产150座的铝合金飞机。但是,复合材料在大飞机上的广泛应用,则提出了一个新的难题。
   目前,在ARJ21上,所用的复合材料只有1%到2%。而在2004年,空客已经宣布在A380中将使用四分之一的复合材料,随后,其竞争对手则将波音787的复合材料使用比重提高到了二分之一。与传统的铝合金相比,复合材料带来的最大好处是重量轻、强度高、抗疲劳性能好、耐腐蚀,因此飞机的使用寿命也更长。
   “复合材料将是我们制造大飞机必须攻克第一关,解决了它,其他都好办。”他强调。
   根据2008年1月国防科学技术工业委员会公布的大飞机项目的进展情况,中国航空工业一、二集团将整合,实行战略性和专业化重组的体制改革,ARJ也将装入新成立的大飞机公司。如果顺利,大飞机公司有望在今年3月全国“两会”召开前正式挂牌。
   ARJ21下线后,波音公司中国事务副总裁庄博润(John Bruns)曾经表示,在ARJ项目的推动下,中国飞机制造业已经前进了一大步。他在此前接受美国对外关系协会采访时也承认,“我们要是认为,我们两家(波音与空客)将永远控制航空工业,将是很天真的。”
   但是,他也提醒中国这个潜在的竞争对手,大飞机梦并没有看上去那么容易实现。
   或许怎么制造飞机并不是最困难的挑战,真正的挑战是供应链管理――为遍布全球的机队进行不间断的支持和服务。
   目前波音每天需要为几乎遍布世界每个机场的1.2万多架波音飞机提供服务、调集部件、解决技术故障。学会这些,“我们花了几十年的时间。”庄博润意味深长地说。


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