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沈海军
2023年5月28日，我国国产大客飞机C919成功首次商业运营，执飞上海至北京的航线。C919商业首飞是中国民航工业，也是中国航空工业的一件大事，将永远载入中国民航史，乃至世界民航史的史册。长期以来，中国老百姓一直梦想着什么时候能够乘坐自己国产的大客飞机，从此刻起，这一梦想终于实现了。C919的商业运营，让国人翱翔祖国蓝天有了一种新的选择，同时也意味着C919飞机完成了从产品到商品的转变，将正式接受民航市场的严格检验和考验。
一、研制C919有多难
大飞机是一个国家科技水平、制造能力、经济基础和综合国力的集中体现。C919飞机的研制，风险大、任务重、周期长，面临着一系列巨大困难和挑战。
1）人才队伍方面
C919飞机研发是一项极其复杂、多学科交叉的系统工程，其设计、制造、客服、试飞等环节直接参与人数需上万人，然而作为C919飞机的研制单位，中国商用飞机有限公司（简称：中国商飞）成立之初员工人数仅有3800余名。
长期以来，中国民机生产制造人才总体偏弱。初成立的几年里，中国商飞从北航、西工大、南航等国内老牌航空院校集中招聘了大量来自不同专业的应届大学生，但在核心技术研发方面，却面临着设计人员年纪轻、经验不丰富的困扰。有资料显示，C919研发期间，中国商飞大多数设计人员年龄都不足30岁，缺乏将复杂系统整合到整机的经验。民机制造中的试飞员、试飞工程师等特殊人才缺乏现象尤为突出。
人才队伍的培养是一个长期的过程，这些年我国加大了对航空业基础技术研究的投入，通过C919的型号任务的洗礼，目前中国商飞的员工人数已达到近万人，已发展成为一支集设计、研发、制造和营销于一身的高素质民机人才队伍。
2）精细化管理方面
C919飞机的研制不仅需要技术创新和技术攻关，更需要管理创新。C919飞机于2007年立项，中国商飞次年正式成立。成立初期，中国商飞曾一度面临人力资源管理的巨大挑战。面对艰巨的C919项目，中国商飞除了在公司层面进行总动员外，还从全国工业界和科研界调配了大量技术骨干，可以说聚集了当时全国航空领域的顶尖高手，大批高素质专业人才集中攻关，精诚合作，才有力地保证了科研进展。
C919飞机投资巨大，研发进度存在不确定性，因此研发和生产成本管控至关重要。要想在未来民航市场上占有一席之地，C919飞机单机成本控制十分关键。其设计过程中必须“精打细算”，严格控制研制中的每一个环节，否则就会致使单机生产成本攀升，影响到C919飞机未来的市场竞争力。
此外，作为中国民机事业的主力军，中国商飞在型号研制中不断探索，建立了适应性与动态性相结合、项目与职能相平衡、管理要素完备到位的项目组织。根据产品分解逻辑，公司在C919项目先后成立了600余个集成产品开发团队，有效推进了型号的研制。
3）技术方面
C919大型客机的设计非常复杂，必须满足包括安全性、经济性、乘客舒适性和环保性等技术要求，仅设计过程就花费了7年时间之久。
C919飞机的零部件数量高达数万个，每个零部件的加工精度要求都很高。C919 机体尺寸大，外壳蒙皮厚度薄，装配易变形，大部件对接时，跨尺度测量精度和定位必须十分准确。装配中，部件上需要制孔百万个，而对于不同材料部件采取制孔方案又不尽相同，装配工艺难度很大。如果有多个零件存在不同程度的精度误差，那么数万个零部件装配出来的飞机，必定会出现质量问题。为此，大型客机的制造中通常要使用计算机控制加工、柔性装配定位等大量的精密制造技术。
大型客机的材料要求坚固且重量轻，这是确保飞机安全性和经济性的必要条件。中国C919 大量采用先进的复合材料和铝锂合金等新型轻质材料，但这些材料往往要涉及更为复杂的工艺且价格高昂。
大型客机的测试非常严苛。为确保C919飞机的安全飞行，其测试囊括了众多项目，具体包括全机静力试验、关键部件疲劳试验、“三鸟”联动系统测试试验、失速试验、高寒高原飞行试验、自然结冰试飞、擦尾试验、鸟撞试验等。
4）适航方面
现代民用飞机项目的研制，除了经济性和舒适性以外，最重要的还是安全性，而民用飞机的适航性就是飞机的安全水平，是民用飞机安全的重要属性。适航审定能力是决定民机成败的关键因素。目前，国际上最为权威的欧洲(EASA)与美国适航当局(FAA)颁发的适航证为大多数国家所认可。C919商业运营前最大的难关就是它要通过极为繁杂严苛的欧美适航标准认证。
目前，中国商飞公司已建立起了符合要求的适航管理体系，并采用信息化的手段进行标准化的适航取证过程管理，开发了包含适航规章数据库管理模块、型号合格适航取证任务定义模块、适航当局协同管理模块和适航工作管理模块等的适航信息化管理系统。现在，C919飞机型号已经获得了中国民航管理局颁发的适航证。尽管如此，实事求是的讲，中国的适航取证能力与欧美国家相比仍然需要进一步改进和提高。
二、C919的技术路线
飞机制造是指按设计要求造出飞机的过程，通常仅包括飞机机体零构件制造、部件装配和整机总装等，也就是普通老百姓理解中，飞机骨架和外壳等机体结构的制造和组装。动力装置、机载设备、液压系统、控制系统、仪表、附件等则由专门厂商制造，一般不列入飞机制造范畴。尽管如此，上述系统、设备、附件在飞机上的安装以及与各系统的连接、电缆和导管敷设、系统功能调试仍属于飞机总装的工作，是飞机制造的重要组成部分。
1） 主制造商-供应商模式
C919采用了国际通用的“主制造商+供应商”模式，作为国产大飞机的主制造商，中国商飞负责C919的设计研发、系统集成、总装制造、适航取证、客户服务和市场营销等工作，机体结构和机载系统设备则由中国商飞在全球范围内开展供应商选择和管理，具备完全自主知识产权。其中，C919机体结构由中国商飞设计，由国内中航工业所属的几大航企共同制造。
中国商飞采用“主制造商+供应商”模式，最大的优势在于：能够最大限度聚集和利用国内外资源；中国自主设计，全球采购，一方面既能利用国外成熟的生产经验，与此同时国产企业稳步跟进，最终保证了整体供应链的安全稳定。
有数据显示，在C919项目中，国内外参与的企业有近300家。供应商既包括通用、霍尼韦尔等大牌海外航空企业，也包括了大量本土的公司。
2）机体结构国内制造
C919的机体结构主要包括机头、前机身、中机身（含中央翼）、中后机身、后机身、外翼、垂尾、平尾、活动面等部段，由中国商飞公司自主设计，航空工业集团成飞、洪都、西飞、沈飞、哈飞、昌飞，航天特种材料及工艺技术研究所、浙江西子航空工业有限公司等单位共同制造，并由中国商飞公司负责总装。
作为C919大型客机最大的机体结构件供应商，航空工业西飞承担了C919中机身（含中央翼）、外翼盒段等工作包的研制与生产任务，在整个飞机结构中占比超过35%。成飞民机作为C919大型客机机头的唯一供应商，负责机头的研制与生产。中国商飞上飞公司承担C919飞机平尾以及部分中机身（含中央翼）的批量生产任务，同时负责飞机的部装和总装。此外，沈飞公司承担了后机身的研发，起落架舱门来自哈飞公司，前机身、中后机身来自南昌洪都集团公司。
飞机制造的主要流程包括工艺准备、零件制造、部件装配、总装调试等。对于C919机体结构而言，这些制造流程均由西飞、成飞、上飞、沈飞和洪都集团等参与C919飞机制造的厂商独立或协同完成。
3）合资模式、项目合作与自主研发
C919大飞机项目在系统和设备招标时，鼓励国内外企业进行合作成立合资公司，并且优先选择合资公司的产品，其中一个重要的考虑就是借机推动国内相关领域的技术进步。目前，在许多的核心领域，国产大飞机对国外的依赖程度仍然比较高，比如飞机的动力系统、 航电飞控系统、燃油系统、电源系统、起落架等十几个关键领域都有外企介入甚至主导。不过外企介入或主导的部件/系统供应链中，中方企业也广泛参与其中。这种参与最常见的一种形式就是控股和外企组建合资公司，譬如C919的燃油、液压惰化系统就外包给伊顿上飞(上海)航空管路制造有限公司去做，该公司中中方上飞公司占股51%,美方伊顿占股49%。另一种方式就是中企和外企并行、独立开展产品研发，预留“B”计划，作为备份，以备不测，譬如中国航发独立研发的CJ-1000发动机，以备CFM公司断供；第三种形式就是中方供应商单独干，譬如C919的内饰，就直接分包给中航工业菲舍尔航空部件(镇江)有限公司单独干。
在C919各核心系统研制方面，这几年中国企业正在通过合资模式、项目合作和自主研发快速追赶，国产化比例已经显著提高。
三、C919的科技创新
C919大型客机制造凝聚了当代诸多顶尖的高新科技，涉及气动、结构强度、材料、电子、控制、发动机以及制造技术等诸多工程领域，是一项庞大而复杂的系统工程。C919大型客机在设计、制造装配与结构选材、测试技术等方面开展了一系列的科技创新。
设计方面，和同类的A320NEO和B737MAX相比较，C919客舱更加宽敞，加上先进的环控、照明设计，更大的观察窗，可提供旅客更好的舒适性；C919采用电液动作系统使其在动力资源上具备更大的灵活性，增加了冗余性，提高了安全性能；借鉴波音737和空客320飞机，对机身外形进行了优化设计，减少了气动阻力和油耗，增加了经济性；相比于A320NEO和B737MAX的6块玻璃，C919挡风玻璃只有4块，机头气动阻力更小，飞行员视野更加开阔。
制造装配方面，中国商飞总装制造中心浦东基地相继建成了全机对接装配、水平尾翼装配、中央翼装配、中机身装配和总装移动5条先进生产线，采用了自动化制孔、钻铆设备、自动测量调姿对接系统等先进设备，实现了飞机的自动化装配、集成化测试、信息化集成和精益化管理；3D打印技术也在机舱装饰、窗框等制造环节中得到应用。结构选材方面，C919首次大规模应用先进材料，第三代铝锂合金材料、先进复合材料在机体结构用量分别达到8.8%和12%，显著减轻了飞机结构重量，提高了经济性。
测试方面，自2017年首飞到2022年年底，C919适航认证期间曾开展了大量的实验测试及试飞科目，具体包括：飞机全机静力试验、全机疲劳试验、系统功能试验、航电试验、电源系统试验、电气系统通电试验、起落架收放试验、对飞机结构气密性检查的气密淋雨实验，考验客舱气密性与增压极限载荷验证试验、APU开车试验、发动机点火试验、滑行试验、发动机反推试验、失速试飞、自然结冰试飞、擦尾试验、鸟撞试验、雷击测试、全机应急撤离演示试验、极端天气测试、侧风试飞、溅水试飞、最大刹车能量审定试飞等。这些试验中，我国科技人员对不少试验测试经验不足，缺乏相关案例作参考，这就需要自力更生，勇于探索和创新。譬如，C919的飞控系统、航电系统和电源系统测试，科研人员们大胆地将“铁鸟”、“电鸟”和“铜鸟”试验系统集成起来, “三鸟联动”进行测试，最大限度地保障了C919的飞行安全。
四、未来展望
1）深耕国内民航市场，形成品牌效应
作为一款全新的机型，C919在国内航线商业运营中，特别是“磨合期”内，难免不会出现各种各样的问题，这很正常，但这些问题一定要通过各种措施尽可能降低；杜绝安全事故，安全飞行，形成中国民机的知名品牌；做好国内民航市场，为未来开拓国际市场积攒口碑。
为此，首先，要不断提升飞机维护保障水平，哪家航司的飞机，飞哪个城市，维修维护系统就要覆盖到哪里；要虚心学习和借鉴空客、波音机队的维护保障经验与规章制度，确保飞机的安全性。其次是人员培训。不管是飞行员、机组人员、地勤人员、维护保障人员、管理人员，还是技术支持人员，培训工作都要跟上，业务上要严格要求，思想上要作风硬朗，执证上岗，宁缺毋滥，要杜绝人为因素导致的航空事故。最后，C919商业运营中，仍需对机型不断进行完善，在实践中发现问题，纠正问题，进而充分发挥出飞机的优越性能。
2）国产化替代工作刻不容缓
从构成来看，C919大飞机主要由机体、发动机，以及飞控系统、航电系统、燃油与液压系统、起落架系统、高升力系统等机载系统组成。
机体结构，即机身、机翼和尾翼等部件，占整机价值量的40%左右，其制造由中航工业下属的西飞、沈飞、成飞、洪都等承担。也就是说，C919飞机的机体结构基本上已经实现了全国产化。机载系统方面，国产大飞机对国外的依赖程度仍然比较高，比如飞机的动力系统、 航电飞控系统、燃油系统、电源系统、起落架等十几个关键系统都有外企介入甚至主导，尽管中国企业通过合资模式和项目合作方式也参与到了其中。动力方面，目前C919飞机唯一的配套发动机为美法合资CFM公司生产的Leqp-1C发动机，国产配套发动机CJ-1000尚在研制中。
当今世界风云变幻，不管是机载系统还是航空发动机，C919飞机都存在“受制于人”的风险，因此，C919发动机和核心机载系统的国产化工作已刻不容缓，势在必行。
3）改进升级，期待国产C929宽体客机
C919目前已进入常态商业运营，根据市场需求，日后必然还会派生出一些不同的改型版本，譬如加长版、缩短版，甚至货机型号等。值得一提的是，早在C919客机首飞的2017年，我国的另一款300座级的宽体大客飞机C929项目就提上了日程。目前，C929客机已经进入详细设计阶段。参照C919飞机的研发周期，笔者大胆预测， C929的商业运营时间有望在2030年前后达成。让我们拭目以待吧。
--《科学新闻》约稿，感谢魏老师约稿。
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