C919春節即將首飛:客觀看待發動機、飛控、液壓等設備靠進口
春節將近,C919即將在春節前後首飛,而圍繞著C919的評論中,國產化率始終是繞不開的核心議題。在C919的供應商名單中,幾乎所有設備都來自於國外企業,這是C919飽受"只有殼子"評價的最主要原因。
一、只保留設計和系統集成能力是飛機設計企業的通行做法
事實上C919設備國產化率太低的原因,並不完全是我國的工業能力限制問題;還有大量的航空工業企業參與市場競爭不充分、軍用技術向民用市場轉化效率低,以至於在對C919的爭議中,很多人對商飛自己不負責設備研製的現象非常不滿,譏笑商飛是攢機商,製造的飛機都是攢機產品。
實際上在這一方面,即使是波音和空客做法也差不多,他們客機的大部分設備也都是向其它公司集團進行採購。可以這麼說,現代飛機設計公司的能力核心,主要都是體現在對於已有設備的高效集成上。
圖:專註于飛機平台本身的研製能力,是現代飛機研製企業的特徵。
導致這種局面的原因非常簡單:科學和工程技術的分割在越來越深入,越來越細緻;只有投入很大的力量,專攻某一個領域,才能拿出最好的產品。而飛機上涉及的各類設備實在太多,如果通通由飛機公司自己來開發,唯一的結果就是由於技術力量投入有限、總生產規模太低、缺乏競爭動力,陷入低水平高價格的境地中。
在這一方面,我國有著相當深刻的教訓;直到研製殲10的時候,我國在機載設備的研發上不再局限於航空工業系統內部,而是安排了中國電子科技集團等專業性更強的外部單位承擔研製任務。不僅提供了性能更優異、價格更低廉、可靠性更高的產品,而且又倒過來刺激了原航空工業系統內相關設備商的競爭意識,強迫他們提升產品水平。
圖:現代核心機載設備的研製難度和成本,不是飛機企業自己能承擔的。
因此,對於C919來說,商飛自己是否具備設備研製能力根本不重要——甚至可以說,不具備才是好事。真正要緊的只有一點,就是在設備招標競爭中的結果中,有多大的訂單比例由國內的自主企業獲得,而不是落給西方的公司。
二、C919設備國產比例偏低並不能完全真實反應我國工業水平
目前C919設備招標的結果,幾乎完全被西方公司所瓜分,這也是它遭受指責最厲害的一點。很多人進而把"商飛只會造飛機殼子"這個問題,升級成了"中國只會造飛機殼子"。這樣的指責顯然是違背邏輯的--因為全面採用國產化機載設備的飛機其實多得是,飛豹系列、殲10、殲11B和所有完成定型的產品都是。
不過這些飛機都有一個共同的特徵:那就是它們全都是軍用型號。事實上這正反映了國內航空工業的兩個大弊端,參與市場競爭極不充分、軍用技術轉化成民用貨架商品的效率特別低下。這和我國的體制傳統有極大關係:航空工業體系幾乎完全為軍事目的而建設,負責機載設備研製的單位企業長期缺乏參與民機設計的需求和經驗。
圖:C919座艙
由此帶來的在設計上靈活適應和運用西方適航標準的相關能力匱乏,將國內設備商現階段參與ARJ21和C919項目競標獲勝的可能性直接歸零了。ARJ21和C919都是要在商業市場上有所作為的型號,它們採用的設計和設備必須嚴格符合西方適航標準;這意味著大量的設計要求和細節--具體到必須有哪些功能、採用何種安裝形式,採用哪些介面,都必須同時滿足極其繁瑣的海量條文規章。
這個過程中就是商飛自己,在剛剛設計ARJ21時也多次被外方機構評論為"不能準確的理解和執行適航標準的內容",更不要提我國的航空機載設備研製企業了。他們現在的問題,就好像中國的律師跑到了美國去找飯吃;雖然法學底子和思維辯論能力都在,但在他重新摸熟美國的法律體系之前,不要說打贏官司,連出庭的資格都拿不到。
三、國內完全有技術能力獨立開發C919的數字電傳和航電系統
事實上單純從技術能力本身來說,國內給C919開發數字電傳系統和航電系統等設備並不是問題。即使是採用先進控制技術的客機,它也只是通過放寬飛機的穩定性來減小飛行時的阻力損失,本身絕對不會像戰鬥機一樣去追求高機動性,更不會因此而把飛機的控制難度搞的特別大。
圖:運20的飛行控制和C919這樣的飛機是非常近似的。
戰鬥機上的近距耦合鴨翼和大邊條,都是能在不經飛控計算機修正的情況下,讓飛行員拉動操縱桿前一厘米覺得還算正常,下一厘米就能瞬間狂暴抬頭猶如抽風的玩意,而客機上從來沒有這樣的設計。事實上,客機上用的電傳系統,全都是戰鬥機上玩剩下的玩意;能為殲10開發數字電傳系統的水平,就足以用來給任何客機開發飛控系統。
航空電子系統也是如此。現代客機說到底也就是把旅客和貨物從一地運載到另一地的交通工具,總體上的功能和性能要求(娛樂性方面除外,比如座椅影音播放和相關網路)天生就比軍用作戰飛機要低得多。在相同的時代背景下,客機的航電系統再複雜,也複雜不過那些承擔作戰任務的軍用飛機。
圖:A320客機的雷達。難道真有人認為客機雷達性能比同時代戰鬥機的還強?
比如火力控制系統和電子對抗系統,這些真正能代表航空電子系統最尖端技術的產物,從來不會出現在普通客機上。而中國雖然在具體性能上還和美國有不小差距,但從技術層次上,卻是可以研製最先進預警機和戰鬥機航電系統的國家;C919的航電系統,和空警500、殲20這樣的機型相比,誰的研製難度更大並不是很難思考的問題。
四、C919上有部分設備確實是國內現在造不出來的類型
必須承認的是,C919上也有很多設備是現在、甚至是較長未來內,國內都無法提供具備競爭力產品的類型。這一方面的典型,就是機載液壓系統。飛機上的各個氣動舵面偏轉、艙門和起落架的收放等等,無不依賴於液壓系統的驅動--只有它才能以極小的體積和重量,傳遞極大的功率。如果將飛機比喻成鳥,液壓系統就是飛機的肌肉。
圖:飛機上的液壓系統不僅要驅動氣動面偏轉,也為起落架、艙門的收放提供動力。
尤其是對於C919這樣的大型飛機來說,由於飛機本身尺寸很大,因此遍布整個機身和機翼的液壓系統的總重量也會被放大的厲害。而要在保證功率不降低的情況下,有效的壓縮液壓系統的重量和體積,就必須提高液壓系統的工作壓力。比如以大家熟悉的三代戰鬥機來說,大部分型號都採用的還是21MPa(每一平方厘米上,達到214公斤壓力)標準,而到了四代機上就全面採用了28MPa壓力標準。
液壓領域是我國的傳統弱項,不要說和美國、法國、日本這樣的一流液壓強國相比,就是比二流的蘇聯/俄羅斯也有差距。我國航空液壓領域的幾代體系,主要都是在引進蘇俄技術基礎上建立的;比如米格21引進帶來了21MPa液壓體系,蘇27引進帶來了28MPa液壓體系。
圖:殲20採用了28MPa的液壓系統
事實上,國內直到近幾年才將28MPa液壓技術基本消化吃透,並基本滿足了殲20這樣高機動高敏捷重型戰鬥機的需求。然而西方90年代以來,35MPa液壓系統已經廣泛引用在飛機設計製造上;作為2015年才下線的飛機,C919若不採用國外的液壓系統,在未來的市場上就要多失去一份競爭力。
五、未來十年,中國航空設備將依託C919實現突破性的跨越增長
在國務院公布的《中國製造2025》重點領域技術路線圖中,專門設立了在民用航空設備領域發展的章節。根據預測,我國未來十年以內,幹線和支線客機的配套機載設備和系統,產值規模將達到8000億人民幣。這樣一個龐大的市場,無論如何不能拱手交給國外廠商。
在未來的5年中,我國將在現有航空工業布局的基礎上,初步建立"系統、設備和器件"三個層次的航空設備與系統配套體系;建立長期、穩固、高質量和可信賴的航空材料和元器件配套體系和完整的產業鏈。
圖:A320-NEO,如果沒有C919,而是被它和波音737 max佔據完中國的市場;到時候中國設備供應商難道能在它們身上獲得大規模訂單?
而在10年後,我國要在關鍵航空機載設備與系統領域培養若干個系統級供應商——比如為C919提供APU輔助動力系統和其他大量分系統、設備的霍尼韋爾公司那樣的企業,而且要拿下國內幹線、支線客機30%的市場份額。
很顯然,新興的國內系統和設備供應商,要從波音、空客這樣的西方客機招標里,搶奪霍尼韋爾、通用公司、羅克韋爾柯林斯公司這些老牌強手的訂單,並不現實。而承擔起扶持國內供應商重任的,只能是在今天被人抨擊為"黃皮白心"、"攢機"、"殼子"的ARJ21支線客機和C919客機。
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