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2022-03-25 19:57
国产大飞机:整装待发,只待适航

本文来自微信公众号:立方知造局(ID:m3zhizaoju),作者:刘铮,编辑:小材、唐晓园,头图来自:视觉中国


2017年5月5日,上海飞机制造厂大场基地,运十静静停伫。


1980年到1985年,这架中国首款商用飞机曾在期盼与欢呼声中飞过5年。但在80年代技术、资金的限制下,运十在生产两架飞机后悄然落幕。1985年2月,运十完成了它的最后一次飞行。


直到2017年5月,距离大场基地东南方60公里外的上海浦东国际机场,国产大飞机C919首飞——延续运十停摆了32年的愿望。


C919首飞 图源:Wikimedia


观看C919首飞的人群中,一位身穿黑色西装、拄着拐杖的老人,紧盯着天空中那架逐渐远去的飞机。


程不时,中国第一代飞机设计师,从1970年起参与中国首款商用飞机运十的整体设计。他知道,再过1个多小时,C919安全返航后,他和运十就能卸下历史重担——中国大飞机史,也将翻开新的篇章。


大飞机指的是150座级以上、起飞重量100吨以上的运输类飞机,主要分为宽体客机(双通道,多为250座以上)和窄体客机(单通道,多为150-250座)


窄体机在中国民航机队的占比在 80%左右,在C919设计之初,对标的是窄体机领域的最强者——波音737和空客A320。


今天,距离C919首飞已过5年,中国的国产大飞机正走在商用道路上。万事俱备,只待适航。


据C919生产商中国商飞的披露,预计今年第一架C919有望交付。届时,C字头的国产大飞机将与A字头的空客、B字头的波音共同翱翔蓝天。


国产大飞机承载着中国工业过去、现在和未来的奋起突围。立方知造局梳理出,在C919之前,国产客机经历了运十、ARJ21两代产品,对应着70年代举国之力从0到1的突破、80年代引进消化再吸收的道路,直至今天走出困惑,摸索出了新的制造模式。


一、国产大飞机商用就这差一步


一架大飞机真正的成功,在于实现商业运营,而商业运营的前提是,拿到适航证——只有拿到了这张大飞机的“毕业证”,国产大飞机才能飞上云霄


国内适航证由中国民航局颁发。C919在2017年首飞之后,一共六架原型机立刻投入进测试任务中,并在2020年底取得了型号检查核准书(TIA),进入适航证冲刺阶段。


当时曾有乐观估计,2021年C919能够拿到三张适航证之一的型号合格证(TC),并且完成首架交付。


适航证主要包含以下三种证书:型号合格证(TC)、生产许可证(PC)、民航当局对每架飞机制造符合性的批准(AC)。这三种证书在管控范围上层层递进,重要性和获得难度逐次下降。


到了2021年底,C919在276项审定试飞科目中,已完成34项,完成率12.3%。


C919的竞争机型——空客A320、波音737,从首飞到取证、交付之间,最长也就两年,为什么C919还卡在第一阶段。



先来看个中国第二代国产客机ARJ21获取适航证的例子:


20‍11年至2013年间,为了完成中国支线飞机ARJ21自然结冰试飞,中国民航局团队四进乌鲁木齐寻找合适环境。


二进乌鲁木齐时,ARJ21团队捕捉到了合适云层,但环境持续时间短暂,只算完成了部分试飞验证。


最终剩余的试飞‍验证是2014年在加拿大五大湖完成的。


可见,中国适航审查流程严格——这一方面体现出中国对航空业各项安全指标相较其他国家更高;另一方面也是中国民航在大飞机的适航取证环节上,仍处于不断摸索的阶段。


国际市场上,C919的目标是与空客和波音竞争,因此不止要完成中国民航局的适航审查,还要保证后续能通过FAA(美联航管理局)和EASA(欧航安全局)的适航认证,拿到航空界的“国际护照”。


2017年10月,中国民航局与美联航管理局《适航实施程序》生效,意味着中美两国民航产品已完成全面对等互认;                                                                              


2019年5月,中国又与欧盟签订《中华人民共和国政府和欧洲联盟民用航空安全协定》和《中华人民共和国政府和欧洲联盟关于航班若干方面的协定》,同样奠定适航证对等互认基础。


只是,C919在国际市场上与空客和波音形成竞争关系,后两者又与FAA(美联航管理局)和EASA(欧航安全局)的关系紧密。当适航证成为航空巨头构筑行业壁垒的工具,国产飞机飞向全球市场自然多了一层阻力。


拖慢C919获得中国民航局适航认证的另一因素是疫情——就像前面提到的,部分试飞项目需要到国外寻找极端天气环境,计划被海外疫情打乱,暂时较难开展。



适航证是一张大飞机的毕业证,完成了中国民航局的高要求,C919才能真正翱翔蓝天。已经收获了上千份订单的C919目前商用就差这临门一脚了。


二、从运十到ARJ21到C919,加速产业链国产替代


2022年,C919将由研制阶段逐步转入产业化阶段。


根据C919制造商中国商飞的规划,初期C919年产20架,2023年年产能100架,计划整个“十四五”期间共交付370架。


大飞机作为现代工业“皇冠上的明珠”,不仅体现出一个国家的工业和技术水平,同样也是带动国家先进制造业集群发展的关键产业。


C919采用“主制造商+供应商”全球产业链配套合作的方式完成制造,主制造商是上海商飞,全球供应商124家。中国航空工业集团及下属单位,是供应商中的核心力量,在机体研制中占95%以上份额。


C919的国产化率虽然达到60%,也努力建立中外合资公司保障供应链,但一些核心技术上还要依靠包括通用、利勃海尔、霍尼韦尔、赛峰等国外供应商——是的,“卡脖子”隐忧来了。


2021年,美国将中国商飞、上海飞机制造有限公司列入限制清单;


2022年,又将商飞的供应商之一,万航模锻列入“未经核实名单”。


剧情还是熟悉的味道,但打压加速了C919的国产化替代进程。


比如中航机电的子公司陕航电气,就在国外供应商因制裁无法供货的关头,开始为C919提供飞机的“大脑”——航空电源系统。目前这套系统已经确保3架飞机的研制进度不受影响。


另外一个隐忧,是大飞机的心脏——航空发动机。为C919供应LEAP-1C发动机的是美国通用和法国赛峰的合资企业CFM。目前CFM不受美国禁令,稳定为C919供货。


CFM为空客提供LEAP-1A发动机,这款产品采用CMC(陶瓷基复合材料)涡轮叶盘,单个发动机比同系列的产品减重800公斤。


而CFM提供给C919的是LEAP-1C,意味着C919要比A320多承重1.6吨。


转机发生在2022年,国产CMC涡轮叶盘在株洲成功完成首次飞行验证,国产航空发动机发起追赶,国产高推重比发动机已经进入关键部件研制阶段。


中国不仅是“基建狂魔”,还是“产业链狂魔”。产业链路串起不甘被制掣、打压的产学研机构——C919的国产化率60%,只是当下,未来是数字指标更高的国产化率。


目前,国产大飞机“主制造商+供应商”这个国际上的主流模式,依旧会伴随着C919的供应链环节。


三、国产大飞机的三个转身


在中国大飞机的故事里,起点不是C919,而是运十——它躺在上海商飞大场生产基地,一旁是一座火炬形状的雕像,大理石基座上篆刻着鎏金的“永不放弃”。


永不放弃。也是中国研制大飞机三段路径的总结。


70年代:举国之力完成国产大飞机从0到1的突破


1970年,中国工业体系渐趋完善,制造力量需要找到一个从量变到质变的突破口——建设重心从三线建设的国防工业和基础工业,转向军工、交通运输和赶超世界先进水平的新技术。拥有自主研发生产大飞机的能力,成为那个时代的要素——708工程诞生了。


7字头的工程对应着大国重器、技术突围。


701工程造出的是风暴1号火箭,也是长征4号火箭的基础;718工程是洲际导弹远洋测量船;728工程是秦山核电站。


以举国之力,708工程用十年完成了从0到1的突破。每造一架运十,都要依靠中央整合各部委、军队、全国多家单位倾力配合,连机床、轴承、大型锻件都统一由国家安排调配,当时中国还没有完整的大飞机产业链。


但这也带来日后运十生产中的隐患——采购成本和使用成本太高;故障率高,维修复杂。


80年代:引进、吸收、再消化


1980年,运十诞生。同时改革开放,市场经济开闸。


海外飞机制造企业如同鲶鱼抖动着8条胡须,游入中国——1985年4月,麦道公司与上海航空工业公司签订25架MD-82总装合同。


也是在那一年,制造成本更高的运十命运随之黯淡:第三架组装被搁置,708工程随之落幕。


如果说,以举国体制造大飞机需要不断磨合,那么市场开放后,中国的航空工业走上了另一个极端:桑塔纳模式。简单来说,引进、吸收、再消化。


  • 第一步:引进外资,以市场换取技术;

  • 第二步:联合开发,实现国产化替代;

  • 第三步:自主研发,掌握自主核心技术。


这个战略让中国汽车工业获得了成功,却让航空业一度中道崩殂:


第一步,中美合作制造装配MD80/90——由于麦道公司被波音兼并,中国没有获得授权无法继续合作,近千人团队面临下岗;


第二步,与空客合作研制支线客机AE100,定在13年后的2005年服役——但被空客单方毁约,AE100成为A318的原型;


第三步,自行设计制造180座飞机,在18年后的2010年实现——前两步失败,无法继续进行。


根本原因在于,大飞机的头部效应比汽车更明显,市场被空客、麦道(后被波音收购)、波音割据,外资不希望中国也来分食。


两次失落之后,中国大飞机产业数年不振。


90年代末至今:摸索“主制造商+供应商”模式


1998年,上海飞机研究所52名研究员、高级工程师联名上书:要像抢救长江上游生态环境那样抢救民用飞机工业。


这便有了“十五”期间,支线飞机被列入12大高技术工程,具有自主知识产权的50-70座级支线飞机,成为主攻方向——ARJ21项目开启。


中国飞机产业第一次探索“主制造商+供应商“模式,项目前期以中航工一集团牵头,上飞制造厂、设计院进行研发生产。


国防科工委批准ARJ21项目研制经费50亿元,但是直接拨出的只有25亿元贴息贷款,剩下一半要求中航工自筹,为的是让客机的研发尽快进入市场化运转。


和运十立项时由国家“一声令下“不同,ARJ21必须按照“纸上卖飞机”的国际惯例,寻找35架订单的启动客户,在正式立项前必须审查购机合同,让产业流程规范化。


羸弱的供应链,让ARJ21在自主研发、自主总装的前提,以市场为主导,国外的零部件能买就买,尽可能减少自主研发。


2008年,ARJ21首飞前夕,面对已经看见希望的商业运营,中航工将民机业务的主体剥离出来,单独成立中国商飞。同年,中国商飞接手ARJ21项目,开始推进后续的试飞、适航取证及市场开拓工作。


可以说,ARJ21跑通了这套市场流程,为C919商用积累了经验。


四、尾声


如今,中国大飞机产业通过市场获得技术动力、对研发进行支持的良性循环已经开始。C919终于有底气向空客与波音发起冲击。


底气来自两方面:


1. 中国航空市场潜力巨大


2020年,中国首次成为全球最大航空市场,到去年上半年,中国民航业旅客运输量2.45亿人次,恢复到疫情前的76.2%。


老对手们害怕了——与欧美航空市场日趋饱和相比,中国航空市场充满韧性。2021年,波音公司预测中国未来20年将需要7690 架新飞机,价值1.2万亿美元。


2. 中国制造的性价比优势


国产大飞机具备性价比优势,比如ARJ21-700飞机的售价是国外同类机型庞巴迪CRJ-900价格的86%。以此推测,C919的售价约为0.8亿美元,商用后每年销售额将达到80亿美元,给中国航空产业带来大约68%的增量。


在宣告着“海拔最高的商战”中,一个新势力即将崛起——未来的天空中,将不再只有空客(Airbus)和波音(Boeing),而是ABC交织的飞行网格。



有人曾询问《纽约时报》专栏作家托马斯·弗里德曼:“如果中国也造什么大飞机,不买美国飞机了,你感觉怎么样?”


“那会让我们美国人很难受,很痛心。”弗里德曼回答。


当时不少美国人认为,美国是全球经济领导力基石,中国应当购买美国造的飞机。特朗普的顾问纳瓦罗曾说,中国主导的机器人、新能源汽车、先进铁路、航空航天等产业,是美国未来几十年重要的就业增长来源。现在那块“基石”,正被撼动。


因为中国,早不是那个用8亿件衬衫换回一架飞机的中国。


参考资料:

中国大飞机三部曲 吴光辉

从 ARJ21 看 C919 大飞机取证之路 华西证券

改革开放40年 飞机总装制造中心的追梦故事 看航空

中国大飞机:国产化率从60%迈向100%_中国民航网

从ARJ21到C919:中国“大飞机”鹏举万里 新浪财经

永不放弃:C919大飞机背后的故事 解放日报

国产大飞机产业链最全解析 支点投顾

大飞机 C919 产业分析:大国重器,因大而生 中航证券

运十的故事 上海飞机制造厂

航空发动机整机龙头,新老军用机型需求叠加 长城证券

何止C919大飞机!我国首架宽体客机开工制造,已收到1000架订单 商业经济观察


本文来自微信公众号:立方知造局(ID:m3zhizaoju),作者:刘铮,编辑:小材、唐晓园

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