掌握國產(chǎn)大飛機核心機密的青年軍

王燁捷 周凱

11月2日，當國產(chǎn)大型客機C919揭開神秘面紗，在各類社交網(wǎng)絡和新聞平臺“刷屏”時，大飛機背后的年輕人坐在辦公室里，面對電腦、電視、手機屏幕，激動不已。 被稱作大飛機公司的中國商飛公司，35歲以下年輕人占70%以上，國產(chǎn)大飛機的核心機密就掌握在這群80后、90后“青年軍”手中。

了解航空工業(yè)的“粉絲”恐怕不會忘記C919項目啟動之初“國產(chǎn)化率大于10%即可”的低標準，而即便是這樣的低要求，當時也被一些資深飛行器愛好者認為不易實現(xiàn)；如今，交付下線的成品，不僅拿到了517架的訂單，還擁有高達近60%的國產(chǎn)化率。

國際相關(guān)領域?qū)＜襾碇袊田w考察時曾發(fā)出這樣的感慨： “中國大飛機令人印象深刻的不僅是技術(shù)，還有它背后有一群渴望飛翔的年輕人！”

發(fā)動機不是拿來就能往上裝的

C919的核心部件之一——發(fā)動機，是進口貨，貨源來自美國GE公司與法國SNECMA公司合資建立的CFM國際公司。從發(fā)動機供應商選定之初，有關(guān)國產(chǎn)大飛機“發(fā)動機為何非國產(chǎn)”的爭論就不斷。

實際上，目前世界上最著名的3家飛機發(fā)動機生產(chǎn)廠商GE（通用，美國公司）、勞斯菜斯（羅爾斯·羅伊斯，英國公司）、普惠（普菜特.惠特尼，美國公司），占據(jù)整個航空發(fā)動機市場超過90%的份額。以C919對標競爭的波音737客機和空客A320客機為例，他們所使用的飛機發(fā)動機均來自上述3大發(fā)動機生產(chǎn)廠商。

問題的關(guān)鍵是，發(fā)動機誰都可以買回家，但要把發(fā)動機裝到飛機上，并不是誰都能做到的。這也正是為什么上述3家企業(yè)面向全世界的飛機生產(chǎn)制造商銷售發(fā)動機，卻只有波音、空客、龐巴迪（加拿大公司）等有限的飛機生產(chǎn)制造商會向其采購。目前，除了美俄兩國具備“完全不依靠外力，獨立完成飛機從設計到試驗、生產(chǎn)、服役”的全過程外，還沒有哪個國家可以做到不靠進口完全自制飛機。

31歲的朱巖，如今是中國商飛上海飛機設計研究院動力燃油部動力裝置室主任。他告訴記者，把合適的發(fā)動機按照飛機性能的要求設計并安裝上馬，本身就是一件難度極大的活兒。尤其在我國，由于最早一架民用客機運10的研發(fā)距今已30多年，民用飛機制造相當于處在“從無到有”的狀態(tài)，一切都要從頭做起。

以發(fā)動機設計裝配為例，朱巖所在的團隊，首先要把C919包括航程、客艙數(shù)量、盤升率、下降率、耗油量、推力參數(shù)、引氣量等設計需求整理提供給供應商，然后經(jīng)供應商工程師研判返還，團隊還要重新調(diào)整需求參數(shù)，在“能做出來”和“希望得到”之間尋求最優(yōu)解決方案。但供應商也常常會出于節(jié)約成本的考慮，提出一些不合理的改動要求。對此，過去沒有造飛機經(jīng)驗的年輕人，會“火眼金睛”地果斷拒絕，“不能被他們框進去，每一次改動我們都會反復試驗核實，并要求對方說明這樣改的先例?！?/p>

朱巖的團隊有20余人，除兩名40歲以上的工程師外，其余均在35歲以下，最年輕的只有24歲。這群年輕人所要面對的，是平均年齡在50歲左右的外國公司高工。

大飛機國產(chǎn)化道路上繞不過去的坎兒

除了發(fā)動機，飛機制造材料也是大飛機國產(chǎn)化道路上繞不過去的坎兒。C919下線，在我國材料領域具有里程碑的意義。

公開資料顯示，這是先進材料首次在國產(chǎn)民機中大規(guī)模應用，第三代鋁鋰合金材料、先進復合材料在C919機體結(jié)構(gòu)用量分別達到8.8%和12%，這使得體型較大的C919減重7%以上。對標波音737和空客A320兩種型號的“競爭對手”，C919的先進復合材料也是使用量更多。

在我國，30多年前研制的運10民用機采用全金屬質(zhì)地，近期研制的ARJ21中小型民用機也僅使用了約1%的復合材料。用材料科學專家、中南大學材料學院教授鄧運來的話來說，飛機的“皮膚”就是一代飛機的標志，“一代飛機，一代材料”。材料越輕、耐久性越佳，飛機的性能也就能隨之上一個臺階。

我國材料科學目前在世界上處于較為弱勢的地位，C919目前使用的復合材料全都來自國外供應商，但在沒有基本材料標準的情況下，即便向老外購買，都是一件極其困難的事。袁宇慧所做的，就是根據(jù)飛機性能需求，制定C919每一個部位材料的選用標準。這位35歲的中國商飛公司上海飛機設計研究院標準材料設計研究部副部長告訴記者，世界上每一個飛機生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的每一種型號飛機，都有一套只屬于自己的材料標準。這些材料標準，就像可口可樂的神秘配方一樣，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，別人是買不到的。

從2008年到2012年，袁宇慧和團隊花了4年時間才把C919材料的標準文字、內(nèi)容部分基本確定，但具體到每個部位每種材料的纖維量、拉伸長度、樹脂含量、物理性能、化學性能、力學性能等數(shù)據(jù)，還要重新經(jīng)過實驗再用統(tǒng)計學算法得出合理值。這個合理值，既要保證符合C919的設計需求，也要具備生產(chǎn)的可能性，還要最終得到適航當局的認可。

這些年來，標準材料團隊幾乎每天都在設計、制造一線調(diào)研。實操工程師會告訴他們，需要哪一種性能的材料，軟一點、拉伸度強一些、質(zhì)量輕一些……工程師們口中的“一點、一些”，到了材料師那里，就必須量化為一種材料某種含量的具體參數(shù)。這些參數(shù)，每一次都是材料師通過實驗室比對、實操測量等繁瑣而又枯燥的方式獲得的，極其珍貴。

問題是，既然復合材料好用，C919為何不能大面積使用，而只在12%的“皮膚”中使用這種材料呢？袁宇慧說，完全使用復合材料技術(shù)上尚不允許，它與一般的金屬材料特性完全不同，在飛機不同部位使用也會產(chǎn)生完全不一樣的變化，即便是同一時間來自四五個方向的不同風力，也會對復合材料產(chǎn)生不同影響， “受力要靠反復計算和分析，為了保險起見，使用12%的復合材料是目前技術(shù)、安全和經(jīng)濟性能的綜合考量?！?/p>

值得一提的是，憑借豐富的材料領域經(jīng)驗，袁宇慧團隊目前已在指導中航工業(yè)下屬輔助材料生產(chǎn)企業(yè)和江蘇一家民營企業(yè)進行材料優(yōu)化和革新， “過去我們只會告訴他們要什么，做不出來就算了；現(xiàn)在我們可以幫助他們分析，問題可能出在哪個環(huán)節(jié)，可以如何改進?！?/p>

獨一無二的設計降低飛機油耗

“寬敞”是C919的一大優(yōu)勢，客艙里的座椅和過道都比較寬敞，人站立的時候離天花板較遠、兩手容易展開、行李架也較高。

而寬敞背后是來自青年設計團隊數(shù)年來夜以繼日的不懈努力，C919每一處調(diào)整，都牽扯到設計。33歲的劉若斯是飛機設計研究院結(jié)構(gòu)部副部長。他告訴記者，設計部晚上8點半下班屬“正常情況”，一加班往往就是一個通宵。

值得注意的是，C919還有一項全世界獨一無二的設計——推進系統(tǒng)一體化設計，即把飛機發(fā)動機、連接發(fā)動機和機翼的吊掛結(jié)構(gòu)兩件產(chǎn)品整合到一起進行設計。這與世界上其他民用機的設計都不同。一般情況下，飛機的發(fā)動機與吊掛結(jié)構(gòu)分開設計，但在C919的一體化設計中，發(fā)動機設計方與吊掛結(jié)構(gòu)設計方首次實現(xiàn)了“你中有我、我中有你”的理想狀態(tài)。

“我們的設計師與CFM的設計師一起合作，互相參與對方的設計?！眲⑷羲菇榻B，這種設計方式帶來的最終結(jié)果是——吊掛高度降低、吊掛在發(fā)動機外涵道截面中面積占比變小，C919在機體更大的情況下，實現(xiàn)節(jié)油1.5%、噪音減小。

參與C919研制的年輕人不少都是剛剛從大學畢業(yè)的，但他們觸到了一個聽上去很“高大上”的夢想——參與世界一流大飛機的制造研發(fā)。

“一個航空人，一輩子能參加一個型號的飛機研制就算是圓夢了。”