C919之前的几十年,我国航空工业在“大飞机”上有哪些尝试?

最广为熟知的就是运-10了,这是我国独立自主研制的第一种大型客机。诚然,1970年研制的运-10在整体设计上完全由国内的技术力量完成,除发动机以外主要部件都是国内自主研制,国产化程度远远超过了ARJ-21和C-919客机,以及当时在苏联安-12和图-16基础上仿制的运-8和轰-6。但运-10身上这种看似成功的彻底国产化,背后的代价就是对现代大型客机性能指标的背离,特别是在可靠安全性和商业经济性上的背离,也最终使运-10全无民航营运化的可能。对于运-10的讨论,在笔者《

  运-10所呈现的残酷事实是:当时我国航空工业限于自身设计和制造能力尚无法提供满足民航要求的大型客机。在改革开放时代背景下为大飞机的发展提供的道路是:引进国外成熟技术或与国外厂商合作研制,在生产中掌握大型客机的结构特点和生产工艺,为以后的自主研制打下基础。这便有了1987年的《征求合作研制干线飞机建议书》,在与波音、空客、麦道的合作研制生产招标中,最后选择了“中外联合研制”的麦道公司MD-90。虽然这次通过引进生产解决了国内技术水平不足的问题,项目前景一片光明,但转眼麦道公司就被波音公司收购、MD-90客机项目下马。受此影响,这次“以市场换技术”的尝试在损失了数亿美元后失败了。

在MPC-75项目上,我国第一次系统的学习了西方民航客机的设计要求,我国的很多飞机设计师都曾参与其中,包括C919总设计师吴光辉。后来西飞在NRJ项目失败后,将MPC-75项目上的知识和经验运用到运-7上,造就了新舟60系列支线客机

  八九十年代除了这为人熟知的MD-90外,我国在“大飞机”上还曾与波音的UHB、德国MBB的MPC-75、空客的AE-100项目进行过合作尝试,西飞还自主尝试了NRJ项目,都因多方面因素没有成功。最后,在经历了完全自力更生和以市场换技术的两条大飞机发展道路的探索后,2000年,我国决定集中力量自主研制出具备世界水平的新型涡扇支线客机,开始了对国产大飞机的“第三次”冲击。

采用桨扇发动机的波音727UHB

空客AE-100想象图

  在ARJ21涡扇支线客机的研制上,我国航空工业确定了飞机总体设计和机体生产以我为主,发动机和机载设备国际招标选购的思路。大量引进国外成熟设备在保证飞机机载设备先进性和可靠性的同时,更使我国航空得以集中科研力量在飞机的总体设计上,极大降低了ARJ21项目风险,加快了项目的总体进度。在ARJ21取得突破性进展的同时,我国正式启动了更大型客机的研制工作。继承ARJ21项目的成功经验,C919也采用了主制造商-供应商研制模式。中国商飞作为大飞机主制造商,负责设计集成、管理体系、总装制造、市场营销等方面,把发动机、机载设备、航电系统等外包给国内外供应商来负责。

军用大型运输机运-20已经列装,我国航空工业较于七八十年代已有长足进步,那商飞在C919上为什么还要选择与国外承包商合作?

  的确,近些年来我国中航工业在军机领域可谓高歌猛进,硕果颇丰,两型四代机的研制,运-20的成功研制、试飞工作的稳步推进都表明我国已经具备大飞机的自主设计和生产制造的工业基础。而大飞机C919的最大载客量为190座,最大起飞重量72.5吨,最大航程4075公里,这样的数据与国产军用运输机相比其实就是运-8/9中型运输机的级别,远小于最大起飞重量250吨级的“大飞机”运-20。在民机领域中,C919也并不算是标准意义上的“大飞机”,只是相当于国内航线上波音737-800和空客A320这样的中短程干线客机,而非我们印象中运营在跨洋航线上的波音777、空客A340这般的庞然大物。

C919与波音737体型大致相当,而后面的正是波音777

  与C919同级的运-8/9中型军用运输机在我国已经生产使用几十年,技术上已经全面吃透,全面国产化。但限于大飞机军用型号和民用型号性能指标和设计理念上的巨大差异,我国在运-8/9和运-20上的经验成果还不足以支撑起C919的全面自主化。特别是民机上很多的配套系统设备是专有的或性能是不同于军机的,我国航空工业此前并未涉足过,还属于研制空白或在综合性能指标上还不能达到适航标准。所以请洋先生领进门是必要的。

大飞机军用型号和民用型号的差异,具体体现在…?

  军用运输机与民航客机的差异和设计理念的不同归根到底是其背后的需求不同。我们百度下C919和运-8的尺寸数据就会发现前者长38.9米、宽35.8米、高11.952米,后者长34.02米、宽38.0米、高11.16米,虽然二者尺寸差不多,但运-8机体要宽也就是货舱尺寸要宽。因为现代军用运输机需要运输的武装直升机、8×8的轮式装甲车族、机动雷达、导弹发射车等武器装备吨位虽不算大,但尺寸上都是很宽的,所以军用运输机的货舱截面积特别是宽度都要大幅增加,机体呈短租的特征。

运-9运输机,摄影:威猛

  对比C919和运-8,除了尺寸上的差异外,你还会发现发动机的类型和安装方式也不同,这同样是需求和设计理念差异导致的。前者是涡扇动力,后者是涡桨动力,涡桨的优势就是场地适应能力好,“皮实”可以在未经过铺设条件简陋的野战前线跑道上起降。而涡扇动力对道面质量的要求远高于涡桨动力的,由于民航客机在精心维护保养的跑道上起降,所以不存在吸入异物的风险。而且为了降低耗油率,民用涡扇发动机涵道比也有越来越大的趋势。

涡桨动力凭借高场地适应性在运-8/9和C-130(上图)这类战术运输机的动力系统中占据着统治地位。而在运-20(下图)、C-17、伊尔-76这类大型战略运输机上,虽然也如民航机采用涡扇动力,但涵道比/尺寸上不会那么大,翼吊发动机的位置距地面也相对较高

  除了外观和动力上的差异外,军机在设计中可以在保证货舱尺寸、载运能力、航程等关键性能指标的前提下对机体寿命、使用成本、耗油率、维修工时、维修成本、检修间隔等经济性和可维护性方面的指标做适当取舍。军机必须在国产率上力争最大化,以免战时卡脖子,特别是像我国这样的大国。即便因选配国产设备导致性能有所折扣也在所不惜。在军机的研发中还会出现适当降低性能来解决有无问题,在后续服役中再不断对性能进行完善、改进提高的情况。