以國際合作，促自主研發(fā)
——渦軸16發(fā)動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新發(fā)展之路

■ 李永佳 宮新華 / 中國航發(fā)東安

通過與賽峰直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)公司的對等合作和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的不懈努力，中國航發(fā)的渦軸16（WZ16）發(fā)動(dòng)機(jī)于2019年10月取得了中國民航局頒發(fā)的型號合格證，實(shí)現(xiàn)了我國中等功率級民用直升機(jī)動(dòng)力零的突破，探索出了一條以國際合作促進(jìn)自主創(chuàng)新的融合發(fā)展之路，也為提升我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的項(xiàng)目管理水平積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

在市場需求的拉動(dòng)下，民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，現(xiàn)已占整個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場價(jià)值的70%～80%。國家高度重視民用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2005年以來相繼實(shí)施了大飛機(jī)專項(xiàng)和“兩機(jī)”專項(xiàng)，為我國民用航空產(chǎn)業(yè)，特別是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。

另一方面，航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、成本以及市場的三重風(fēng)險(xiǎn)為這個(gè)行業(yè)豎起了一道很高的門檻。目前全世界在役民用發(fā)動(dòng)機(jī)總量超過50000臺(tái)，GE、羅羅、普惠和賽峰四大公司及其合資公司占據(jù)90%以上的市場份額，幾乎控制了全球大型民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心技術(shù)研發(fā)、整機(jī)設(shè)計(jì)、總裝集成、銷售及客戶服務(wù)的全產(chǎn)業(yè)鏈。作為后來者，我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)如何突破門檻、實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展成為擺在中國航發(fā)人面前的一個(gè)重要課題。

GE與法國斯奈克瑪公司（2016年6月更名為賽峰飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)公司）合作開發(fā)CFM56系列發(fā)動(dòng)機(jī)的成功證明，遵循國際通行的模式，與國際巨頭攜手合作發(fā)展是實(shí)現(xiàn)突破、融入國際先進(jìn)航空制造業(yè)、提升本國在國際航空產(chǎn)業(yè)鏈中的地位的必由之路。渦軸16（WZ16）的對法合作便是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生。

WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)

抓住合作機(jī)遇 揚(yáng)帆啟航

中法兩國在航空工業(yè)領(lǐng)域的合作是中法關(guān)系的重要組成部分，也是值得濃墨重彩的部分。早在20世紀(jì)80年代，法國透博梅卡（2016年6月更名為賽峰直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)）公司，通過“海豚”直升機(jī)配套的阿赫耶發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)許可證授權(quán)引進(jìn)的機(jī)會(huì)，就與中方建立了合作關(guān)系。

2005年，在溫家寶總理與法國總理德維爾潘的見證下，當(dāng)時(shí)的中航工業(yè)第二集團(tuán)公司（2008年與中航工業(yè)第一集團(tuán)公司合并為中國航空工業(yè)集團(tuán)有限公司）在與歐洲直升機(jī)公司（2014年更名為空客直升機(jī)公司）簽訂合作研制7t級AC352/EC175民用直升機(jī)合作協(xié)議的同時(shí)，也與賽峰集團(tuán)達(dá)成了共同研制先進(jìn)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的合作意向，但雙方準(zhǔn)備合作研制的阿蒂丹3發(fā)動(dòng)機(jī)在AC352/EC175民用直升機(jī)的動(dòng)力招標(biāo)中的失敗，一度使發(fā)動(dòng)機(jī)合作停滯不前。2008年年初，出于降低AC352發(fā)動(dòng)機(jī)采購風(fēng)險(xiǎn)的考量，中航工業(yè)第二集團(tuán)公司審時(shí)度勢，果斷決策，抓住機(jī)遇，重啟與透博梅卡公司的合作談判。通過歷時(shí)5個(gè)月的6輪談判，2008年7月, 中航工業(yè)第二集團(tuán)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司（中國航發(fā)東安）與透博梅卡以50∶50對等合作模式聯(lián)合研制新一代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)（中方稱WZ16，法方稱阿蒂丹3C）達(dá)成了一致并簽訂了合作協(xié)議。同年10月，合作協(xié)議正式生效，WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合研制工作同步在法國博爾德的透博梅卡公司總部啟動(dòng)。

典型壓氣機(jī)零件——離心葉輪與擴(kuò)壓器

綜合性能優(yōu) 發(fā)展?jié)摿Υ?/h2>

WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)以全生命周期成本最低為設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，結(jié)構(gòu)簡單、油耗低、可靠性高、壽命長，其綜合性能與國際同功率等級的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)（見表1），達(dá)到了先進(jìn)的第四代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)水平。在其核心機(jī)的基礎(chǔ)上，還可進(jìn)行渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)及輔助動(dòng)力裝置（APU）系列化發(fā)展。

渦軸16發(fā)動(dòng)機(jī)主要優(yōu)勢在于以下幾方面。

一是結(jié)構(gòu)簡單，高度集成。采用單元體設(shè)計(jì)，全機(jī)零組件共464種、1691個(gè)（非標(biāo)件只有255種、373個(gè)），較同級別渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)少20%～30%；油濾機(jī)匣組件集成了燃油濾、滑油濾及40多條管路，外觀簡潔，僅有12條外部管路。

二是維修性好，維護(hù)成本低。各單元體、附件均可在外場更換，無保險(xiǎn)絲，單元體接口采用同一規(guī)格的緊固件。

表1 典型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的主要指標(biāo)

三是可靠性高，壽命長。采用了先進(jìn)的雙通道全權(quán)限數(shù)字式電子控制（FADEC）系統(tǒng)；發(fā)動(dòng)機(jī)成熟期（累計(jì)飛行500000h）的首次翻修期為5000h，平均故障間隔大于550h，日歷壽命為20年。

四是發(fā)展?jié)摿Υ蟆１Ｓ?5%的功率增長空間；實(shí)際試車結(jié)果表明功率、耗油率等參數(shù)有5%左右的裕度，燃?xì)鉁u輪出口溫度有20K左右的裕度。

國際合作促進(jìn)自主創(chuàng)新

因?yàn)闇u軸16發(fā)動(dòng)機(jī)的研制起點(diǎn)高、技術(shù)難度大，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)成功，在初始設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段均是以聯(lián)合設(shè)計(jì)模式在法國博爾德賽峰直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)公司總部進(jìn)行的。中方設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)依據(jù)雙方統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范和接口規(guī)范完成了附件傳動(dòng)單元體、壓氣機(jī)等中方工作份額的設(shè)計(jì)工作，并通過了中法專家組嚴(yán)格的設(shè)計(jì)評審。通過這樣一個(gè)自主創(chuàng)新與國際合作雙輪驅(qū)動(dòng)的過程，中方的設(shè)計(jì)理念、標(biāo)準(zhǔn)和方法得到了法方的認(rèn)可，實(shí)現(xiàn)了與國際先進(jìn)企業(yè)的接軌。

在制造方面，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)難度大、零件精度高、管理要求細(xì)、質(zhì)量控制嚴(yán)、計(jì)劃節(jié)點(diǎn)剛性等情況，中國航發(fā)東安在項(xiàng)目伊始便開展了“并行工程”工作。在設(shè)計(jì)圖樣尚未凍結(jié)的情況下，識(shí)別并梳理技術(shù)難點(diǎn)，開展了大量的工藝試驗(yàn)和工藝攻關(guān)，掌握了以抗疲勞制造為代表的先進(jìn)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)冷端部件的核心制造技術(shù)，為發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)化的順利開展奠定了基礎(chǔ)。在工藝攻關(guān)及工業(yè)化階段，參考法方的經(jīng)驗(yàn)，依托發(fā)動(dòng)機(jī)全數(shù)字化設(shè)計(jì)的有利條件，中國航發(fā)東安特別重視制造和檢測中的管理系統(tǒng)化、過程自動(dòng)化和控制精細(xì)化，突破了以葉輪、擴(kuò)壓器等復(fù)雜型面零件自動(dòng)化檢測為代表的先進(jìn)技術(shù)，提高了制造效率，降低了制造成本。

推動(dòng)管理創(chuàng)新實(shí)踐 構(gòu)建民機(jī)研制體系

“一代產(chǎn)品，一代技術(shù)，一代管理”。面對國際合作項(xiàng)目的新要求、面對自身能力與經(jīng)驗(yàn)無法滿足項(xiàng)目要求的“陣痛”，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)深感對等合作需要具備與國際接軌的技術(shù)管理水平。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)上下在消化吸收賽峰直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)公司的項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，充分借鑒現(xiàn)代項(xiàng)目管理體系的思想，基于自身的實(shí)際情況，在WZ16的研發(fā)過程中積極開展項(xiàng)目管理實(shí)踐，特別是在組織管理、計(jì)劃管理、溝通管理、質(zhì)量管理、風(fēng)險(xiǎn)管理等方面開展了大量創(chuàng)新實(shí)踐，并將好的思路和做法融入到公司的管理工作之中，進(jìn)一步完善了各相關(guān)工作的管理要素，細(xì)化了管理流程，提升了公司整體管理水平。

在項(xiàng)目推動(dòng)的過程中，中國航發(fā)東安始終高度重視技術(shù)質(zhì)量管理的體系建設(shè)工作，在原有軍機(jī)管理體系的基礎(chǔ)上，借鑒法方在特種工藝確認(rèn)和鑒定、首件鑒定、不合格品處理等方面的要求，針對技術(shù)、質(zhì)量和管理所涉及的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等各個(gè)因素，以規(guī)范化文件的形式加以規(guī)范，逐步構(gòu)建了適應(yīng)民機(jī)特點(diǎn)、滿足合作需求的民機(jī)研制體系，使公司在技術(shù)和管理等方面逐漸實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化。

強(qiáng)化自身能力 解決國際合作項(xiàng)目適航審查問題

適航取證歷來是國際合作項(xiàng)目棘手的難題。按合作協(xié)議，雙方要分別取得各自局方的適航證，并相互支持對方取證。2010年，中國航發(fā)東安向中國民航提交了型號合格證（TC）申請，隨著工作的深入，適航取證的困難遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期。

第一，總體集成管控能力不足，審查組要求按完整的新研型號進(jìn)行審查，而對于雙方聯(lián)合研制的發(fā)動(dòng)機(jī)，中方難以獨(dú)立向?qū)彶榻M全面表明符合性；第二，法方份額審查難度大，當(dāng)時(shí)中歐適航當(dāng)局尚未簽署雙邊協(xié)議，歐洲當(dāng)局的審查工作無法直接作為中方的審查依據(jù)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的部分關(guān)鍵技術(shù)受到嚴(yán)格的出口管制，加之法方是按改進(jìn)改型進(jìn)行研發(fā)和審查，部分取證試驗(yàn)不再單獨(dú)安排；第三，適航規(guī)章和審查程序采用最新版本，取證要求進(jìn)一步提高；第四，中方適航能力亟待提升，民機(jī)型號研制中斷多年，適航機(jī)構(gòu)不健全、人才匱乏，缺乏適航經(jīng)驗(yàn)；第五，用戶需求迫切，AC352的法方對應(yīng)型號H175從2014年開始已經(jīng)交付用戶，市場迫切需要該級別的直升機(jī)，中國航空工業(yè)受到來自用戶和合作方空客直升機(jī)開放市場的巨大壓力。

在被動(dòng)形勢下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)一致認(rèn)識(shí)到，打鐵還需自身硬。2016年，隨著中國航發(fā)集團(tuán)的正式成立，在集團(tuán)層面開始部署WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)的適航取證工作，通過能力建設(shè)、資源保障、溝通協(xié)調(diào)等三方面措施促進(jìn)了WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)的適航取證進(jìn)程。

首先，加強(qiáng)申請人適航能力建設(shè)，強(qiáng)化申請人的責(zé)任意識(shí)。在組織層面，東安和動(dòng)研所分別完善了內(nèi)部的適航組織機(jī)構(gòu)，專門負(fù)責(zé)適航技術(shù)研究和適航管理工作；在人力資源方面，增強(qiáng)了適航專業(yè)人員的配備，同時(shí)組織前期負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的人員參加到適航文件的編寫工作中；此外，通過組織面向全體參研人員的適航培訓(xùn)和委任代表資格培訓(xùn)，全面提升了申請人內(nèi)部管理和技術(shù)人員的適航理念和適航專業(yè)能力。

其次，加強(qiáng)資源保障，調(diào)動(dòng)集團(tuán)內(nèi)外資源，全面配合適航取證工作。針對申請人不熟悉的內(nèi)容，從集團(tuán)層面協(xié)調(diào)專業(yè)研究所派出專家參與到相關(guān)工作中來；同時(shí)，與中國民航審定中心商定了定期集中審查的機(jī)制，優(yōu)先保障了局方對WZ16的審查資源投入。

最后，積極做好對外協(xié)調(diào)工作。加強(qiáng)與審查方（中國民航適航審定司和審定中心）的溝通，按照最新的規(guī)章和程序分專業(yè)制訂新版適航審查計(jì)劃，分解行動(dòng)項(xiàng)，識(shí)別相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)并劃分風(fēng)險(xiǎn)等級，逐項(xiàng)落實(shí)、追蹤；利用中歐適航雙邊協(xié)議簽訂契機(jī)，促進(jìn)中歐適航當(dāng)局在項(xiàng)目審查中的溝通。對用戶，與中國航空工業(yè)的多次協(xié)調(diào)溝通，并走訪最終用戶，通報(bào)進(jìn)展，增強(qiáng)用戶信心；對合作伙伴，將賽峰直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)配合審查問題提升至兩個(gè)集團(tuán)的戰(zhàn)略合作層面商議解決，通過高層協(xié)調(diào)，促成了審查組赴法現(xiàn)場審查。

WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)型號合格證取證發(fā)布會(huì)暨首批訂單簽約儀式

在適航團(tuán)隊(duì)的不懈努力下，隨著項(xiàng)目適航工作的推進(jìn)，申請人自身的能力和水平不斷地提升，合作方態(tài)度也隨之轉(zhuǎn)變，配合審查逐步到位，加上中國民航各級領(lǐng)導(dǎo)的重視和推進(jìn)，審查組對工業(yè)方及其產(chǎn)品的信任度漸漸提升。中國航發(fā)東安和動(dòng)研所共同以法方的適航支持和中國自行開展的適航符合性驗(yàn)證工作為基礎(chǔ)，向中國民航局提交報(bào)告，表明符合性。

2019年9月，全部審查工作順利完成；9月27日，WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)型號合格審定委員會(huì)給出了準(zhǔn)予頒證的建議；10月8日，中國民航局適航審定司正式向中國航發(fā)東安頒發(fā)了WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)型號合格證。WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)成為了我國首型完成適航取證的國際合作的發(fā)動(dòng)機(jī)，為我國后續(xù)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航取證工作的開展進(jìn)行了有益的探索。

繼續(xù)對標(biāo)國際 實(shí)現(xiàn)商業(yè)成功

雖然WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)取得了型號合格證，但這僅僅是一個(gè)階段性的成功。作為一型民用發(fā)動(dòng)機(jī)，它還要邁過產(chǎn)業(yè)化和市場化兩個(gè)關(guān)口，還有生產(chǎn)許可、持續(xù)適航、售后服務(wù)、市場開發(fā)、成本工程等一系列工作需要完成。

目前，中國航發(fā)東安正按計(jì)劃建設(shè)WZ16專業(yè)化生產(chǎn)線，并已初步形成批產(chǎn)能力。2019年3月，中國航發(fā)東安已向中國民航東北地區(qū)管理局提交了WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)許可（PC）增項(xiàng)申請書，并已獲得受理，預(yù)計(jì)2020年完成生產(chǎn)許可增項(xiàng)審查工作，正式投放市場。

與此同時(shí)，中法雙方正在談判設(shè)立售后服務(wù)合資公司，在國內(nèi)建立覆蓋所有用戶的發(fā)動(dòng)機(jī)售后聯(lián)合機(jī)構(gòu)，向用戶提供世界一流的維護(hù)、修理和技術(shù)支持服務(wù)。

結(jié)束語

在國家大力發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)略布局下，國產(chǎn)民用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展正駛?cè)肟燔嚨?。作為一個(gè)先行者，WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)填補(bǔ)了我國中等功率級民用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的空白，闖出了一條國際合作促進(jìn)自主創(chuàng)新的融合發(fā)展之路，探索出了一條滿足中國民航適航規(guī)章的國際合作發(fā)動(dòng)機(jī)取證之路。未來，WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)還將再上征途，在民用發(fā)動(dòng)機(jī)的持續(xù)適航、售后服務(wù)等方面繼續(xù)進(jìn)行探索，為我國民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展再立新功。