中國的大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路（二）

■ 仰山

三、持續(xù)推進(jìn)的中國大飛機(jī)發(fā)展

目前中國大飛機(jī)的發(fā)展正在穩(wěn)扎穩(wěn)打地向前推進(jìn)。

2017 年5 月5 日，C919 飛機(jī)完成了首飛。2019 年開始，C919 的六架試飛機(jī)已經(jīng)在上海、閻良、東營、南昌、錫林浩特、吐魯番、敦煌等地進(jìn)行密集的飛行試驗(yàn)。2020 年11 月，C919 獲得了型號檢查核準(zhǔn)書，進(jìn)入“局方審定試飛階段”。

所謂“局方審定試飛”就是由國家民航局而非飛機(jī)制造商來審核C919 的試飛性能，意味著C919 已經(jīng)要離開母廠，準(zhǔn)備進(jìn)入適航取證的環(huán)節(jié)了。

不過，從行業(yè)分析的角度說來：盡管目前國產(chǎn)大飛機(jī)正在穩(wěn)步推進(jìn)，但從供應(yīng)鏈上來看，中國航空工業(yè)還有很多需要補(bǔ)齊的短板。事實(shí)上，從大飛機(jī)五大系統(tǒng)的發(fā)展程度上，就能夠大約感知到中國大飛機(jī)的發(fā)展水平了。

C919 命名頗具深意

“C”——中國商飛英文縮寫“COMAC”的第一個字母，也代表“China”，也恰好與“空中客車（Airbus）”和“波音（Boeing）”的字頭構(gòu)成順序排列。

“9”——代表“長久。

“19”——代表最大載客可達(dá)190 座。

看完了C919 名字的來歷，下面我們來了解下他的基本參數(shù)：

在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年）》當(dāng)中，C919被確定為16 個重大科技專項(xiàng)之一。這是因?yàn)?，研發(fā)大型民航客機(jī)，不僅是提高國家自主創(chuàng)新能力、增強(qiáng)核心競爭力的重大戰(zhàn)略舉措，也是國家工業(yè)、科技水平和綜合實(shí)力的集中體現(xiàn)。

需求管理體系為大飛機(jī)作保

在研制之初，C919 就將競爭國際市場作為目標(biāo)，為國產(chǎn)大型客機(jī)“飛出國門”鋪路。因此，它是中國首款按照最新國際標(biāo)準(zhǔn)研制的干線民用飛機(jī)。目前，國際上重要的標(biāo)準(zhǔn)之一，便是ARP 4754A《民用飛機(jī)與系統(tǒng)研制指南》。

什么是“ARP 4754A”

這一文件由美國自動工程協(xié)會（SAE）根據(jù)美國聯(lián)邦航空局（FAA）的要求于2010 年編寫發(fā)布，用以證明高度綜合與復(fù)雜航電系統(tǒng)對適航規(guī)章的符合性，是關(guān)于飛機(jī)系統(tǒng)研制的頂層規(guī)范。可以說，從頂層設(shè)計(jì)開始就嚴(yán)格按照ARP 4754A 規(guī)定的方法和流程研制民航客機(jī)，是獲得美國與歐洲適航許可的重要基礎(chǔ)，也是飛機(jī)走向市場的重要保證。

飛機(jī)研制的核心工作是自上而下需求分解分配和自下而上集成驗(yàn)證的結(jié)合。因此，對這兩者的管理，便是ARP 4754A 的核心，業(yè)界稱之為“雙V”管理流程。對于民航客機(jī)來說，“需求”從上而下被劃分為市場需求、飛機(jī)級需求、系統(tǒng)級需求、分系統(tǒng)級需求、設(shè)備級需求等需求。

C919 的研發(fā)工作，便是遵循ARP 4754A 的要求展開，依據(jù)市場需求、飛機(jī)設(shè)計(jì)等頂層需求出發(fā)，捕獲、分析并定義了飛機(jī)級需求，包含一般需求、結(jié)構(gòu)需求、可靠性/維修性需求、安全性需求、功能性需求及附加適航審定需求等；分解分配到系統(tǒng)級、設(shè)備級并形成相應(yīng)具體的需求文件，由此構(gòu)建完整的全機(jī)需求管理體系。這個過程，確保了C919 飛機(jī)研制先進(jìn)性和科學(xué)性的需求予以落實(shí)、實(shí)現(xiàn)。

“超臨界機(jī)翼”大大提高氣動效率

由于民用飛機(jī)更強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性和安全性，科研人員除了考慮大飛機(jī)的先進(jìn)性和科學(xué)性，也在努力提升飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能。飛機(jī)的耗油量與飛機(jī)的升阻比（升力和阻力的比值）有直接的關(guān)系，升阻比越高，飛機(jī)的氣動效率越高，耗油量就越少。而飛機(jī)的升力主要來源于機(jī)翼，全機(jī)70%左右的阻力也來源于機(jī)翼。因此，為了保證飛機(jī)的座級，避免“油老虎”的出現(xiàn)，在飛機(jī)機(jī)翼上動腦筋，便成了提高飛機(jī)氣動效率的關(guān)鍵。

噴氣式民航客機(jī)通常以略低于音速的高亞音速飛行。當(dāng)飛行速度接近音速時，機(jī)翼上表面某些區(qū)域的氣流速度可能已經(jīng)達(dá)到音速，令飛行阻力急劇增加。

這一時刻飛機(jī)飛行速度與音速的比值，被稱為飛機(jī)的“臨界馬赫數(shù)”。第一、二代噴氣式客機(jī)采用的多是傳統(tǒng)的古典翼型，古典翼型適合于低速及亞音速飛行，在這種速度范圍內(nèi)，它們具有較高的氣動效率。

但是，隨著飛行速度的進(jìn)一步提高，古典翼型的設(shè)計(jì)已不可能適應(yīng)高速巡航飛行的要求，因此，只能尋求一種既能適應(yīng)高速巡航飛行，又能保持較高氣動效率的翼型，這就是超臨界翼型。

C919 的機(jī)翼設(shè)計(jì)就是運(yùn)用了這一超臨界翼型。相對于古典翼型，超臨界翼型可使巡航氣動效率提高20%以上，巡航速度提高將近100 多千米/小時；如果用同一厚度的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)古典翼型和超臨界翼型，超臨界翼型的整體阻力比古典翼型要小8%左右，因而，超臨界翼型具有較大的機(jī)翼相對厚度，而這可以減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，增大結(jié)構(gòu)空間及燃油容積。

在C919 飛機(jī)的設(shè)計(jì)上，超臨界機(jī)翼與發(fā)動機(jī)、機(jī)身和吊掛之間還采用了性能更為優(yōu)化的局部融合設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高了C919 飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

通常飛機(jī)發(fā)動機(jī)的安裝位置與機(jī)翼較近，兩者之間難免產(chǎn)生阻力干擾。設(shè)計(jì)人員經(jīng)過反復(fù)論證研究，采取了局部融合設(shè)計(jì)，使發(fā)動機(jī)與機(jī)翼之間達(dá)到了有利干擾，也就是“1+1 ＜2”的設(shè)計(jì)效果，讓兩者一起的阻力小于兩者的阻力之和。對于機(jī)翼和機(jī)身之間過渡區(qū)的局部設(shè)計(jì)，不僅沒有帶來機(jī)翼的升力損失，還提高了一部分機(jī)翼升力系數(shù)，也讓兩臺全新的LEAP-1C 高函道比發(fā)動機(jī)能發(fā)揮出更佳的性能。

吊掛是發(fā)動機(jī)和機(jī)翼之間的一個狹窄通道，C919 飛機(jī)采用的是IPS 吊掛。在吊掛設(shè)計(jì)的過程中，既不能讓它破壞機(jī)翼下表面的壓力分布，又不能破壞發(fā)動機(jī)短艙上的壓力分布。設(shè)計(jì)人員利用IPS 吊掛寬度較大的特點(diǎn)，在機(jī)翼前緣進(jìn)行了融合設(shè)計(jì)，在不破壞壓力分布的情況下，能讓機(jī)翼晚些到達(dá)失速安全邊界，提高了飛機(jī)的安全性。

國內(nèi)首次應(yīng)用第三代鋁鋰合金材料

在中國武術(shù)界，有著“內(nèi)練一身氣，外練筋骨皮”的說法。C919 大型客機(jī)的研發(fā)，也詮釋了這一思想。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完全由中國商飛自主完成，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造全國產(chǎn)化。在機(jī)體主結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)人員大量使用了世界先進(jìn)的第三代鋁鋰合金材料，這在國內(nèi)尚屬首次，大大帶動了國內(nèi)航空材料和制造的發(fā)展。

鋁鋰合金材料被認(rèn)為是目前航空航天業(yè)首選的理想輕質(zhì)高耐損傷金屬材料。相比于普通鋁合金，鋁鋰合金在同等重量下強(qiáng)度更大，在同等強(qiáng)度下重量更輕，這一性能對飛機(jī)而言非常重要。同時，鋁鋰合金的損傷容限性能和抗腐蝕性能也更強(qiáng)，使用鋁鋰合金可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重并大大提高飛機(jī)壽命。

由于第三代鋁鋰合金此前沒有在國內(nèi)民用飛機(jī)上使用過，因此拉伸性能、疲勞性能和斷裂性能等關(guān)系到飛機(jī)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，在國內(nèi)基本沒有，需要進(jìn)行大量試驗(yàn)，方能獲得其各項(xiàng)性能指標(biāo)。為此，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)先后進(jìn)行了三大塊試驗(yàn)，獲得了大量設(shè)計(jì)用有效數(shù)據(jù)，建立了第三代鋁鋰合金的材料規(guī)范體系、設(shè)計(jì)許用值體系和制造工藝規(guī)范體系，為將來鋁鋰合金在國內(nèi)民機(jī)產(chǎn)業(yè)的廣泛使用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

C919 由復(fù)材制成的零件中，有大尺寸復(fù)合材料壁板結(jié)構(gòu)（水平尾翼、垂直尾翼）、蜂窩三明治夾層結(jié)構(gòu)（活動面）、大曲率變截面（后機(jī)身）等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，加之尺寸很大，使得制造難度增加。

先進(jìn)材料得到了大規(guī)模應(yīng)用

C919 為雙發(fā)渦扇中型機(jī)，長38.9米，連翼展35.8 米，高12 米，最大可容納190 人之多。在它的“皮膚”上，第三代鋁鋰合金材料、先進(jìn)復(fù)合材料的用量分別達(dá)8.8%和12%，而此前在ARJ客機(jī)上的應(yīng)用量僅有1%。ARJ 的新材料，用于非承力結(jié)構(gòu)，而C919 使用在機(jī)身后段以及平尾等承力部位。對標(biāo)波音737 和空客A320 兩種型號的“競爭對手”，C919 上先進(jìn)復(fù)合材料的使用量也更多。

因此，C919 被認(rèn)為“在我國材料領(lǐng)域具有里程碑式的意義”。公開資料顯示，新材料使體型較大的C919 減重7%以上。飛機(jī)上使用的復(fù)合材料主要是指碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，具有質(zhì)量輕、耐腐蝕的特點(diǎn)，不僅能降低飛機(jī)的自重、增加載客量，而且減少了后期維護(hù)的費(fèi)用。此外，還有玻璃纖維復(fù)合材料及芳綸蜂窩材料的使用。

①后機(jī)身和平垂尾等使用了T800級碳纖維復(fù)合材料

C919 大型客機(jī)是國內(nèi)首個使用T800 級高強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料的民機(jī)型號。相比T300 級材料，T800 級材料強(qiáng)度、模量更高，韌性更強(qiáng)，具備更好的抗沖擊性，C919 上受力較大的部件，如后機(jī)身和平垂尾等都使用了T800 級碳纖維復(fù)合材料。

C919 上使用的T800 材料采用增韌環(huán)氧樹脂基體，增強(qiáng)纖維為T800 碳纖維，拉伸強(qiáng)度和拉伸模量較T300 提高50%左右，也是目前國際上民機(jī)主承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛的復(fù)合材料。

②雷達(dá)罩使用了玻璃纖維復(fù)合材料

相比碳纖維復(fù)合材料，玻璃纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能稍低，但由于碳纖維介電常數(shù)較高，會影響雷達(dá)工作，C919 大型客機(jī)的雷達(dá)罩使用了玻璃纖維復(fù)合材料。另外一些受力較小的部件，如襟翼也使用了玻璃纖維復(fù)合材料。因?yàn)椴ＡЮw維復(fù)合材料成本比碳纖維復(fù)合材料低，在受力較小的部件上應(yīng)用，既可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，又可以降低制造成本。

③艙門和客貨艙地板使用了芳綸蜂窩材料

C919 大型客機(jī)艙門和客貨艙地板使用了芳綸蜂窩材料，這是一種采用酚醛樹脂浸漬的芳綸紙制成的輕質(zhì)高強(qiáng)非金屬仿生芯材制品。它模仿蜜蜂的蜂巢設(shè)計(jì)，具有穩(wěn)定、輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)和很高的比強(qiáng)度，與泡沫芯材相比，它具有更高的剪切強(qiáng)度，與金屬蜂窩相比，它更加耐腐蝕。同時，芳綸蜂窩材料還具有高韌性、良好的抗疲勞性能和防火性能，是一種比較理想的民機(jī)復(fù)合材料。值得一提的是，近期，C919 飛機(jī)確定了首家國內(nèi)芳綸蜂窩材料供應(yīng)商，這也是C919飛機(jī)首次“牽手”國產(chǎn)復(fù)合材料供應(yīng)商。

④“心臟”使用了碳纖維復(fù)材及陶瓷基復(fù)材

航空發(fā)動機(jī)作為“航空之花”，可以說是航空技術(shù)和工業(yè)積累的完整體驗(yàn)。C919 的發(fā)動機(jī)為LEAP-X1C 發(fā)動機(jī)。它采用了18 片賽峰公司研制的碳纖維復(fù)合材料風(fēng)扇葉片以及美國通用電氣公司研制的陶瓷基復(fù)合材料渦輪部件。

民用客機(jī)中的復(fù)合材料

復(fù)合材料最早應(yīng)用于軍用飛機(jī)上。上世紀(jì)90 年代開始，國外率先將復(fù)合材料應(yīng)用在戰(zhàn)機(jī)機(jī)身、主翼、尾翼及蒙皮等部位，起到了明顯的減重作用，大大提高了抗疲勞、耐腐蝕等性能，甚至在一些輕型飛機(jī)和無人駕駛飛機(jī)上，已實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料化。

然而，與軍用飛機(jī)更加注重性能優(yōu)越不同，民用飛機(jī)更加注重的是生產(chǎn)的穩(wěn)定性。適航要求飛機(jī)每飛行小時發(fā)生一次災(zāi)難性事故的概率在10-9 以內(nèi)，這個要求分解到材料上，就要求供應(yīng)商保證生產(chǎn)出來的材料在大概率上能夠達(dá)到平均性能。

復(fù)合材料飛機(jī)應(yīng)用的兩個劃時代意義的里程碑當(dāng)數(shù)空客公司的A380 飛機(jī)和波音公司的“夢幻飛機(jī)”波音787 飛機(jī)——在A380 上高性能復(fù)合材料用量達(dá)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)用量的25%，而波音787復(fù)合材料整體機(jī)身段成為新一代大型飛機(jī)材料技術(shù)的第一亮點(diǎn)，由于減少了1500 個零件和4 萬～5 萬個連接件，故顯著減輕了結(jié)構(gòu)重量，大幅降低了制造、裝配、運(yùn)營和維護(hù)成本。

復(fù)合材料零件生產(chǎn)對操作人員、操作工藝、操作環(huán)境等有著十分嚴(yán)格的要求，甚至不同的人按照同樣的工藝生產(chǎn)，產(chǎn)出的零件性能卻可能有較大差異，這對民機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)零部件生產(chǎn)的質(zhì)量控制而言是個巨大挑戰(zhàn)。

新生事物在初始階段總是帶著這樣那樣的問題，國外民機(jī)在復(fù)合材料應(yīng)用方面也走過了從手工鋪貼到自動化、從生產(chǎn)不穩(wěn)定到穩(wěn)定、從次要結(jié)構(gòu)到主要承力結(jié)構(gòu)的探索過程。因此，C919 復(fù)合材料應(yīng)用在民機(jī)領(lǐng)域的探索作用可能遠(yuǎn)大于型號收益本身。

苦練內(nèi)功，航電核心處理系統(tǒng)達(dá)到國際先進(jìn)水平

正如武學(xué)人才內(nèi)外兼修一樣，C919也在“內(nèi)功”上狠下功夫。在民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)有個形象的說法：航電系統(tǒng)是“大腦”，飛控系統(tǒng)是“四肢”，EWIS 系統(tǒng)是“經(jīng)絡(luò)”。就像人一樣，一架先進(jìn)的飛機(jī)應(yīng)該擁有聰敏的大腦、靈活的四肢、通暢的經(jīng)絡(luò)。

C919 航電系統(tǒng)的核心——IMA，使用的是目前最先進(jìn)的高度集成數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。飛機(jī)搭載的IMA，由兩臺核心處理計(jì)算機(jī)柜負(fù)責(zé)處理全機(jī)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，承擔(dān)全機(jī)信息交換中心的職能。

遍布全機(jī)的多個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接口裝置（RDIU）和遠(yuǎn)程交換機(jī)，為全機(jī)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸、交換提供了通路，形成了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)處理方式，相較之前一對一的數(shù)據(jù)傳輸處理方式，是巨大的變革，因?yàn)樗粌H提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶幚硇?，也大大減少了全機(jī)電纜的長度，從而實(shí)現(xiàn)了有效的減重。比如說，飛行速度、高度這些數(shù)據(jù)，以前要由大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)分別建立通路，傳輸給顯示系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)、環(huán)境控制等系統(tǒng)；現(xiàn)在，只需“把工作都交給網(wǎng)絡(luò)”。

這些優(yōu)點(diǎn)，要?dú)w功于C919 使用的目前最先進(jìn)的ARINC664網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)。簡單來說，ARINC664 網(wǎng)絡(luò)是一種航空總線通信協(xié)議。相比于之前被廣泛應(yīng)用但帶寬有限的老版本網(wǎng)絡(luò)，ARINC664 最大的好處就是帶寬高且資源共享，這意味著，原來需要通過若干根線纜傳輸?shù)男盘?，現(xiàn)在可以由一根線纜傳輸。這就好比我們從A 地到B 地，需要開行10 列火車，但并不需要修筑10 條鐵軌，只需要一組雙軌鐵路，再配上可靠的信號系統(tǒng)便可完成，而且這樣做，顯然比修10 條鐵軌更節(jié)約資源。

系統(tǒng)更先進(jìn)了，帶來的技術(shù)難點(diǎn)也不少。以ARINC664 總線為數(shù)據(jù)主干道的航電核心處理系統(tǒng)，是應(yīng)用在飛機(jī)航電系統(tǒng)中的先進(jìn)信息處理系統(tǒng)。目前，國際上只有B787、A380 等較新機(jī)型采用這種技術(shù)。由于ARINC664 網(wǎng)絡(luò)的高度共享性和邏輯復(fù)雜性，提高了設(shè)計(jì)難度，也給中國商飛提出了很高的設(shè)計(jì)集成能力要求。

如今，大型客機(jī)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅约拔磥碓诳蜋C(jī)上搭載娛樂系統(tǒng)等商業(yè)化的需求正不斷增多，而C919 直接攻關(guān)新版本航空數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的策略，已經(jīng)讓它在數(shù)字化和擴(kuò)展?jié)摿Ψ矫?，達(dá)到了目前民航國際先進(jìn)機(jī)型的水平。

機(jī)體材料

對高速飛行的民航客機(jī)來說，機(jī)體材料是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，重點(diǎn)中的重點(diǎn)。各國的工程設(shè)計(jì)人員都在追求更輕、更強(qiáng)、更堅(jiān)固的新材料。

目前國際通用的主流航空材料主要是鋁合金、鋼材、鈦合金以及碳纖維為代表的復(fù)合材料。尤其是復(fù)合材料，隨著飛機(jī)性能越來越強(qiáng)，現(xiàn)在已經(jīng)被越來越多地使用在各種型號的飛機(jī)上——1969 年首飛的波音747 飛機(jī)，鋁合金用量占了總用量的81%，復(fù)合材只占1%，但到了1994 年首飛的波音777，鋁合金的比重則下降到了70%，復(fù)合材料的用量卻高達(dá)11%。

中國C919 的機(jī)身重量大約為42.1噸，鋁合金占了65%。相較于同級別的波音737 和空客A320，C919 的鋁合金用量更少，復(fù)合材料使用更多——這表明C919 的設(shè)計(jì)理念是頗為先進(jìn)的。

但問題是，設(shè)計(jì)理念雖然先進(jìn)，但中國材料和冶金的發(fā)展卻慢了半拍——航空鋁材的供應(yīng)權(quán)長期以來牢牢地掌握在美國鋁業(yè)、加拿大鋁業(yè)、愛勵、凱撒等企業(yè)手中——不論從技術(shù)還是市場，中外之間的差距都很大。

特別是技術(shù)領(lǐng)域，由于基礎(chǔ)科研上的投入較少，中國廠商在新型合金研發(fā)上劣勢明顯。中國現(xiàn)在有數(shù)千家鋁加工企業(yè)，但卻又陷入了“大而不強(qiáng)”的境地——低端鋁產(chǎn)品的市場早已飽和，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，企業(yè)紛紛內(nèi)卷。

而像航空鋁這樣的高端產(chǎn)品卻依賴于進(jìn)口——莫說是C919，哪怕是早已服役多年的ARJ 系列支線飛機(jī)也依舊在使用進(jìn)口的航空鋁。C919 大量核心鋁部件都是美國鋁業(yè)公司的產(chǎn)品，只有少數(shù)為國產(chǎn)產(chǎn)品——說白了，國產(chǎn)航空鋁目前還不能滿足民航大飛機(jī)的需要。

事實(shí)上，很多材料我們不是造不出來，而是不能“很便宜地造出來”——軍用飛機(jī)不考慮市場競爭，也就不用太糾結(jié)成本控制，因此可以放心大膽地使用先進(jìn)材料。而民航飛機(jī)是商品，錙銖必較，材料的成本是繞不開的問題。

此外，考慮到作戰(zhàn)帶來的強(qiáng)度需求，軍用飛機(jī)上的鋁合金材料用量本就低于民航飛機(jī)。以美國的F22 為例，其機(jī)身結(jié)構(gòu)中41%的成分為鈦合金，鋁合金只有區(qū)區(qū)15%。我們的J20 上面的情況也類似，鈦合金和復(fù)合材料加起來也接近總重量的一半，鋁合金比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于民航飛機(jī)。

大飛機(jī)上的另一種必備材料則是航空鈦合金——鈦合金質(zhì)地輕盈但異常堅(jiān)韌、又極耐腐蝕且導(dǎo)熱率低，因此不僅僅被用在了機(jī)身結(jié)構(gòu)上，甚至在飛機(jī)發(fā)動機(jī)的葉片、外殼、噴管也都有使用。

在中國大飛機(jī)領(lǐng)域，鈦合金的發(fā)展情況稍好一些，起碼已經(jīng)能夠保證自主供應(yīng)——西工大利用3D 打印技術(shù)成功解決了C919 大型鈦合金結(jié)構(gòu)件的制造問題，成本和國外鍛壓制造的成本差不多。

但遺憾的是，中國鈦合金產(chǎn)業(yè)整體水平目前和國際先進(jìn)水平之間還有較大的差距，雖然暫時可以滿足C919 的任務(wù)，但長期來看還是“道阻且長”。

以碳纖維為代表的復(fù)合材料也是目前主流的航空材料，低密度、高強(qiáng)度、耐高溫、抗腐蝕的復(fù)合材料特別能滿足飛機(jī)設(shè)計(jì)師們對于“減重”的需要。中國自2010 年開始大規(guī)模投資發(fā)展碳纖維行業(yè)。根據(jù)《中國制造2025》的要求，2020 年國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料就要能夠滿足國產(chǎn)大飛機(jī)的需求，2025 年就要實(shí)現(xiàn)自主保障。

在師昌緒院士和其他科研人員的努力下，我們目前已經(jīng)僅次于美日兩國，成為了世界第三大碳纖維生產(chǎn)國。2019年，中科院山西煤炭化學(xué)研究所已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“干噴濕仿T-1000 級超強(qiáng)碳纖維的核心技術(shù)突破”，代表中國在高端碳纖維領(lǐng)域已經(jīng)完成了重大的技術(shù)攻關(guān)——但距離量產(chǎn)還有距離。

動力系統(tǒng)

航空發(fā)動機(jī)為代表的動力系統(tǒng)是中國最弱勢的領(lǐng)域。目前的國際航發(fā)市場依舊是歐美企業(yè)的天下——美國CFM 國際公司占了44.1%的市場份額，美國通用電氣占了22%的份額，IAE、羅羅、普惠公司又占了另外的28%。如果這些企業(yè)只是“圈地自治”便也罷了，這些企業(yè)之間甚至還互相持股，使得彼此之間抱成了一個牢固的“利益共同體”。

長期以來，中國航發(fā)的發(fā)展重心都在軍用領(lǐng)域，民用發(fā)動機(jī)市場基本空白。未來計(jì)劃裝備國產(chǎn)大飛機(jī)的“長江1000A”發(fā)動機(jī)還在研制之中，民用航發(fā)市場基本已經(jīng)被國外廠商壟斷——不論大小，我國的民航飛機(jī)基本都只能選擇外國進(jìn)口的發(fā)動機(jī)。

機(jī)身結(jié)構(gòu)

由機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、起落架組成的機(jī)身結(jié)構(gòu)是中國廠商的強(qiáng)項(xiàng)——研制出J20、運(yùn)20 的中國航空工業(yè)在機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的實(shí)力不俗，能夠滿足民航大飛機(jī)的需求。并且，機(jī)身結(jié)構(gòu)部分占了整架飛機(jī)總價值的三成，如果中國廠商全數(shù)拿下了C919 的機(jī)身結(jié)構(gòu)訂單，那么就等于我們在大飛機(jī)價值鏈上占據(jù)了重要的地位。根據(jù)已掌握的資料，航空工業(yè)集團(tuán)下屬的公司承擔(dān)了C919 飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)的絕大多數(shù)工作。

可以說，機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了自給自足。

不過，自給自足的機(jī)身結(jié)構(gòu)并不代表完全的安全——粗略來看，機(jī)身材料的價值=材料+設(shè)計(jì)+制造。

中國廠商在設(shè)計(jì)、制造上的確可以做到自給自足，但在材料領(lǐng)域卻不甚理想——正如前文所說，航空鋁合金、鈦合金、復(fù)合材料，依舊是國外廠商占據(jù)了主導(dǎo)地位。

機(jī)電系統(tǒng)

飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)是一個較為冷門的領(lǐng)域。談及大飛機(jī)，絕大多數(shù)人想到的都是機(jī)身、發(fā)動機(jī)、航電，往往會忽視機(jī)電系統(tǒng)。所謂機(jī)電系統(tǒng)包括了飛機(jī)的燃油系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和救生防護(hù)等多個功能，可以說，飛機(jī)上除了發(fā)動機(jī)和航電，都是機(jī)電系統(tǒng)的范疇。

中國機(jī)電系統(tǒng)企業(yè)在這方面吃了起步晚的虧。和其他系統(tǒng)一樣，由于缺乏大飛機(jī)項(xiàng)目，中國機(jī)電企業(yè)在這一塊缺乏經(jīng)驗(yàn)，也就自然沒辦法和外商競爭。目前，全球大飛機(jī)的機(jī)電系統(tǒng)供應(yīng)權(quán)仍然都掌握在歐美廠商手中。

多虧了中國最近幾年在航空工業(yè)的投資，隨著一系列國產(chǎn)飛機(jī)的投入使用，中國機(jī)電企業(yè)也漸漸開始構(gòu)造自己的配套體系。

航電系統(tǒng)

飛機(jī)航電系統(tǒng)主要包括的是通信、導(dǎo)航、飛控、氣象和管理等系統(tǒng)，如果是軍用航電，還會包括和戰(zhàn)斗相關(guān)的聲納、預(yù)警、火控等功能。大飛機(jī)航電的主要意義是為了保證飛機(jī)安全、減輕飛行員的工作負(fù)擔(dān)。

在航電系統(tǒng)上，中國廠商的表現(xiàn)比較令人滿意?？团摵诵目刂葡到y(tǒng)和信息系統(tǒng)是C919 航電系統(tǒng)中僅有的兩個國產(chǎn)研發(fā)的子系統(tǒng)，可以說打破了西方企業(yè)在此領(lǐng)域的壟斷地位——這只是我們?nèi)f里長征的第一步。

從以上五大系統(tǒng)的發(fā)展情況看，我們會得到一個結(jié)論：中國的C919 大飛機(jī)項(xiàng)目的國產(chǎn)化率恐怕不算高，目前絕大多數(shù)材料和零部件都需要進(jìn)口。

這種情況看似有些糟糕，但實(shí)則正常。不論從中國航空工業(yè)的水平還是從世界大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)的游戲規(guī)則來看，C919的這種情況都是“正常且合理”的——說到底，民航客機(jī)是商品，民航大飛機(jī)的制造是生意，而生意是要用生意的思維來解決的。

對于民航飛機(jī)的生意，最重要的因素只有兩個，一個叫“安全”，一個叫“經(jīng)濟(jì)”——為了安全，飛機(jī)廠商一定會選擇最成熟可靠的產(chǎn)品；為了經(jīng)濟(jì)，飛機(jī)廠商則一定會選擇最先進(jìn)的材料和技術(shù)。

民航飛機(jī)的難度遠(yuǎn)高于軍用飛機(jī)，而對中國來說，研制“大飛機(jī)”又是一項(xiàng)非常緊迫的任務(wù)——因此，中國大飛機(jī)最終選擇的是“主制造商-供應(yīng)商”的道路，即中國商飛公司作為大飛機(jī)的主制造商，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、集成、管理、總裝、營銷，而其他部分，如發(fā)動機(jī)、航電設(shè)備、材料等則統(tǒng)統(tǒng)外包采購。而外包采購，則必然意味著國產(chǎn)化率下降、對外依賴提高，以及我們都熟悉的“卡脖子”風(fēng)險。

綜上所述，C919 雖然已經(jīng)穩(wěn)扎穩(wěn)打進(jìn)入了“局方審定試飛階段”，但中國大飛機(jī)事業(yè)目前仍然處于發(fā)展早期——我們雖然已經(jīng)有了整機(jī)，但五大系統(tǒng)上的表現(xiàn)卻幾乎全面落后于國外廠商，國產(chǎn)化率偏低。

在民用大飛機(jī)工業(yè)上，全球只有美國和法國兩個國家具有獨(dú)立開發(fā)和制造100 座以上大型民用客機(jī)的能力且能夠正常大規(guī)模銷售。俄羅斯、中國、日本雖然已經(jīng)開始研發(fā)自主的大型客機(jī)，但是在核心技術(shù)突破和實(shí)際市場占有率方面，依然和美國、法國相比有巨大的差距。

對此，有關(guān)專家指出，如果我們不能啃下像“大飛機(jī)”這樣的“硬骨頭”，幾十年后，我們是否也會被踢下牌桌？

大飛機(jī)項(xiàng)目，往小了說是關(guān)于產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)進(jìn)步，往大了說足以和“國運(yùn)”“地位”掛鉤——我們必須清楚地認(rèn)識到：大飛機(jī)，是一場我們“不能輸”也“輸不起”的戰(zhàn)爭。