MC-21飛機進入取證倒計時

劉振敏

作為被俄羅斯寄予厚望的干線飛機項目，MC-21的研發(fā)進展一直頗受關(guān)注。由于受到歐美等國家對一些關(guān)鍵零部件和復(fù)合材料斷供的影響，MC-21項目也曾推遲取證交付時間。近日，俄羅斯方面表示，MC-21飛機將力爭在2021年年內(nèi)取得型號合格證。但俄羅斯方面也表示，用于取證的飛機配備的并非國產(chǎn)PD-14發(fā)動機，同時機翼采用的也是進口復(fù)合材料?？紤]到歐美斷供的影響，即便是順利完成取證工作之后，未來一段時間內(nèi)，國產(chǎn)化替代能否順利實現(xiàn)或許才是MC-21項目能否持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵。

取證倒計時

在11月結(jié)束的迪拜航展上，俄羅斯國家技術(shù)公司（Rostec）攜MC-21飛機高調(diào)參展，充分展示了俄羅斯對于這款飛機的信心。與計劃取證的MC-21飛機采用的是普惠公司PW1400G發(fā)動機不同，參加迪拜航展的這架MC-21飛機裝配了國產(chǎn)PD-14發(fā)動機，并且這款飛機還在航展期間進行了大動作的飛行表演。

同時在航展期間，俄羅斯還向公眾介紹了目前MC-21項目的試驗進展。MC-21項目2007年正式啟動，作為俄羅斯時隔多年后啟動的一個全新干線飛機項目，俄羅斯對這款機型的定位是替代國內(nèi)市場運營的老舊圖-154、圖-204以及737系列和A320系列飛機。2016年6月，首架MC-21-300飛機下線，2017年5月28日完成首飛。之后，MC-21開始全面進入取證試飛階段。

盡管在2018年，由于受到斷供的影響，MC-21項目的取證時間有所延遲，但俄羅斯國內(nèi)依舊對這一機型充滿信心，并從政府層面通過各種手段幫助企業(yè)將斷供的影響降至最低，積極組織國內(nèi)企業(yè)全面推動國產(chǎn)化替代計劃。

在政府和國內(nèi)諸多企業(yè)的鼎力支持下，MC-21飛機的取證工作穩(wěn)步推進，先后完成了最小起飛速度試飛、自然結(jié)冰試驗、濺水試驗、失速試飛等重要節(jié)點性試驗。尤為值得一提的是，歐洲航空安全局（EASA）也已參與到MC-21項目的取證工作中，這將為未來這一型號申請EASA的適航證打下基礎(chǔ)。

早在2019年，EASA就參與了MC-21項目首輪飛行測試。在那次試飛中，MC-21飛機在3000米～10000米高度持續(xù)飛行了2.5小時～4小時，評估了飛機在大迎角和失速狀態(tài)下的飛行性能，EASA的試飛員參加了此次測試。幾個月后，EASA的適航審查人員還對MC-21飛機在12000米高度的飛行性能進行了評估，如飛控系統(tǒng)、發(fā)動機故障模擬飛行、最小離地速度起飛等。此后，EASA一直持續(xù)跟蹤MC-21項目，并多次參與飛行測試認證。

此外，盡管MC-21飛機還未獲得適航證，但已經(jīng)完成了多次國際飛行。2019年9月，帶有完整兩艙布局的第三架MC-21試驗機完成首次國際飛行。這架飛機在3.5小時內(nèi)完成了從茹科夫斯基到伊斯坦布爾的飛行，飛機表現(xiàn)出了良好的性能。

目前，根據(jù)俄羅斯方面最新公布的信息，5架MC-21飛機已經(jīng)完成了約700架次左右的取證試飛任務(wù)，距離取得型號合格證大約還要完成50個架次的取證試飛。同時，裝備國產(chǎn)復(fù)合材料機翼的MC-21預(yù)計在2021年12月底前首飛，力爭在2022年第一季度獲得型號設(shè)計更改認證。配備國產(chǎn)PD-14發(fā)動機的MC-21則計劃在2022年年底獲得型號合格證，2024年開始交付客戶。

未雨綢繆，啟動國產(chǎn)發(fā)動機

2021年6月，首架裝配國產(chǎn)PD-14發(fā)動機的MC-21-310原型機完成首飛，隨后這架飛機還在一個月后舉行的莫斯科航展上進行了靜態(tài)展示和飛行表演。聯(lián)想到2018年美國和日本在毫無征兆的情況下作出對俄羅斯復(fù)合材料斷供的決定，不得不感慨俄羅斯當(dāng)年啟動PD-14發(fā)動機項目是一個未雨綢繆的決策。

在MC-21項目啟動一年后，俄羅斯決定啟動配套的國產(chǎn)發(fā)動機PD-14項目，這是繼PS-90A之后，第一款完全由俄羅斯自主研發(fā)的符合國際適航標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的民用航空發(fā)動機項目。因此這一項目也被視為俄羅斯航空工業(yè)重振雄風(fēng)的國家級項目。在PD-14項目中，俄羅斯一方面充分利用了本國航空工業(yè)在過去幾十年積累的豐富經(jīng)驗，另一方面還利用體制優(yōu)勢進行了大量的技術(shù)、工藝和材料等方面的創(chuàng)新。

PD-14項目由俄羅斯聯(lián)合發(fā)動機公司（UEC）主導(dǎo)，發(fā)動機設(shè)計由彼爾姆航空發(fā)動機公司負責(zé)，制造商為彼爾姆馬達公司。在生產(chǎn)方面，UEC下屬各單位充分發(fā)揮各自優(yōu)勢積極參與其中，此外一些俄羅斯科研院所也積極響應(yīng)?？梢哉f，PD-14項目集合了俄羅斯發(fā)動機、冶金、材料等相關(guān)行業(yè)的優(yōu)秀企業(yè)和高等院校參與，代表了俄羅斯當(dāng)前民用渦扇發(fā)動機的最高水平。

在PD-14項目中，俄羅斯還不斷對試生產(chǎn)和批量生產(chǎn)進行技術(shù)改造，提升關(guān)鍵技術(shù)成熟度。在項目框架內(nèi)應(yīng)用發(fā)展了16種關(guān)鍵技術(shù)，例如風(fēng)扇、壓氣機、渦輪燃燒室等主要部件設(shè)計都采用了三維氣動設(shè)計方法。而發(fā)動機短艙則是由彼爾姆航空發(fā)動機公司和VIAM聯(lián)合研發(fā)，這也是俄羅斯的發(fā)動機企業(yè)首次與材料企業(yè)合作設(shè)計發(fā)動機短艙。然而盡管是第一次合作，但PD-14的發(fā)動機短艙中碳纖維、玻璃纖維等新型復(fù)合材料占其總重量的65%，既保證了所需的彈性和強度，還減輕了發(fā)動機的重量，并且配備了電驅(qū)動?xùn)鸥穹赐蒲b置。

同時更為可貴的是，在PD-14項目中，俄羅斯國內(nèi)企業(yè)還積極研發(fā)與應(yīng)用國產(chǎn)新材料。根據(jù)公司資料可知，PD-14發(fā)動機中采用的俄羅斯國產(chǎn)新材料包括轉(zhuǎn)子葉片的單晶錸釕合金、噴管調(diào)節(jié)片的金屬間化合物、高壓渦輪的鎳基高溫合金、第二代陶瓷熱障涂層、渦輪軸和吊架部件的高強度鋼、高壓壓氣機和渦輪盤的高溫鈦合金等。目前這些國產(chǎn)材料都已獲得了適航證。俄羅斯這種通過項目帶動國內(nèi)相關(guān)上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路徑十分值得國內(nèi)相關(guān)企業(yè)學(xué)習(xí)和借鑒，而這種產(chǎn)業(yè)帶動能力也恰恰是商用飛機、商用發(fā)動機等高端制造業(yè)的價值所在，尤其在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的當(dāng)下，更是如此。

斷供“倒逼”核心能力建設(shè)

從短期來看，復(fù)合材料和關(guān)鍵零部件的斷供對俄羅斯商用飛機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了一定的負面影響，但從長遠來看或許更有助于其航空產(chǎn)業(yè)的長遠發(fā)展。

在復(fù)合材料被禁售后不久，俄羅斯宣布由俄羅斯原子能公司下屬的UMATEX公司作為美國赫氏公司的替代供應(yīng)商，為MC-21飛機提供復(fù)合材料和相應(yīng)配件，同時俄羅斯工業(yè)和貿(mào)易部將為UMATEX公司提供27億盧布用于技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)工作。目前，俄羅斯國家技術(shù)集團表示，使用國產(chǎn)復(fù)合材料制造的原型機測試和前期試驗工作已完成，各項數(shù)據(jù)均達到了設(shè)計指標(biāo)要求。同時，為了讓MC-21的復(fù)合材料機翼更加輕薄、更加牢固，俄羅斯還在復(fù)合材料機翼的制造中選用了非熱壓罐工藝（OOA），這在業(yè)內(nèi)尚屬首例。目前，采用該工藝制造的機翼已經(jīng)安裝在一架MC-21飛機上進行飛行試驗。

除了復(fù)合材料之外，俄羅斯還在加快推進其他關(guān)鍵技術(shù)的自主攻關(guān)。其中，奧博寧斯克公司正在研發(fā)一種新型玻璃，這種玻璃的強度和重量相比同類產(chǎn)品有顯著優(yōu)勢，預(yù)計在今年完成試驗測試后批產(chǎn)。MC-21項目承包商伊爾庫特公司也將根據(jù)“進口替代計劃”，以10億盧布的價格購買100架MC-21系列飛機的國產(chǎn)飛行員座椅，位于莫斯科郊區(qū)的一家俄羅斯企業(yè)是該座椅的唯一供應(yīng)商。紅寶石航空工業(yè)公司也是MC-21“進口替代計劃”中的供應(yīng)商。該公司主要為MC-21提供能源和液壓系統(tǒng)柱塞泵以及發(fā)電機驅(qū)動器。在俄羅斯工業(yè)發(fā)展基金會的支持下，紅寶石公司已完成MC-21的多種機電產(chǎn)品研發(fā)工作。

除了具體的技術(shù)攻關(guān)之外，近兩年俄羅斯還從國家層面先后出臺了《2030年前航空工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》和《2025年前航空工業(yè)民用產(chǎn)品出口發(fā)展戰(zhàn)略》，進一步為俄羅斯民用航空業(yè)夯實內(nèi)部能力、拓展外部市場指明了方向。

在這兩個戰(zhàn)略規(guī)劃中，俄羅斯政府指出了未來商用飛機產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展的幾個方向。首先要改變工業(yè)模式，提高行業(yè)競爭力。要求主制造商和一級供應(yīng)商將主要精力集中在核心能力建設(shè)上，重點關(guān)注設(shè)計研發(fā)、總裝和售后服務(wù)工作，精簡冗余的生產(chǎn)能力，逐步將底層生產(chǎn)工序外包。二級以下供應(yīng)商主要由中小企業(yè)組成，定位全球市場，通過多樣化經(jīng)營加強競爭，保證批量生產(chǎn)和規(guī)模經(jīng)濟。

其次，要盡快打破取證和技術(shù)準(zhǔn)入壁壘。由于俄羅斯民用航空制造商長期以來定位在國內(nèi)市場，民用飛機、直升機及配套產(chǎn)品只有很小一部分按照歐美適航標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)，因此行業(yè)內(nèi)大部分制造企業(yè)和設(shè)計局不適應(yīng)國外訂貨商的適航審定要求。在《2025年前航空工業(yè)民用產(chǎn)品出口發(fā)展戰(zhàn)略》中，俄羅斯明確提出要發(fā)展航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)準(zhǔn)入系統(tǒng)，保障俄羅斯制造商在國際市場上的競爭力。

第三，要加速國內(nèi)產(chǎn)品融入全球航空產(chǎn)業(yè)鏈。為使國有配套制造商進入大型航空器制造商的全球供應(yīng)鏈，俄羅斯政府采取的措施包括：通過財政措施支持航空發(fā)動機、部件和儀表行業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)等獲得外部采購及初次交付;在國有航空公司采購國外航空器時，針對國外航空制造商提出貿(mào)易補償要求，即產(chǎn)品生產(chǎn)本土化和增加科研與設(shè)計試驗階段在俄羅斯的工作量，并以此決定進口航空產(chǎn)品的交付量。

盡管這些規(guī)劃在短期內(nèi)不會有立竿見影的成效，但是這些戰(zhàn)略規(guī)劃體現(xiàn)了俄羅斯政府對民用航空工業(yè)的重視程度。這些戰(zhàn)略規(guī)劃將促進俄羅斯航空工業(yè)“內(nèi)外兼修”，對內(nèi)提高自身綜合能力，對外積極開拓全球市場，通過改變工業(yè)模式、配套供應(yīng)商融入國際供應(yīng)鏈、吸引國內(nèi)外私有資金等方式，為商用飛機產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展指明方向。鑒于中俄兩國特殊的歷史關(guān)系，俄羅斯商用飛機產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的這些探索和努力，值得我們認真關(guān)注和學(xué)習(xí)借鑒。