[原创]大运的未来

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导读:[原创]大运的未来

欣闻终于决定要上大运(大型运输机,包括重型军用运输机以及民用100客座以上的能进行洲际航行的民用客机,也就是干线客机和运输机,以下统称大运)了,心情激动,难以言表,久久不能抚平,忍不住发个贴,从个人的角度上对我们的大运做一番臆测。文中的历史材料和技术数据偶没有细查,错误在所难免,希望有识之士不吝赐教。

先看看世界上的大运是怎么发展起来的吧。

目前,有能力制造大运国家和地区只有3个:美国、俄罗斯、欧盟地区。其发展道路各不相同。

美国

如同他们造的汽车(美系的轿车最大也最费油)一样,最先造出大飞机的是美国人。也如同他们的能源消耗世界第一一样,对于一个不到3亿(据美国世界日报报道,根据美国人口普查局14日公布的资料,从2000年4月至2003年6月,美国的西语裔人口增长速度最快,为13%,总数达3990万)的人口,拥有937万平方公里的土地,其中70%是适合人类居住和操作(操作的意思是可以在这块土地上获得收益)的,美国人不怕浪费。他们造大房子,开大排量的大汽车,最先造出大飞机。在第一次石油危机(1973年~1974年)前,美国人做事确实有点不管不顾,只是石油危机才让他们收敛了一点(正是这次石油危机才开始让美国人学习小日本的管理经验,因为日本汽车开始入侵或者说是占有美国市场了。福兮祸所依,美国人敏锐地注意到自己的不足了,但是民族性格让他们只能暂时收敛)。正是这种心态使美国人造出了世界上第一种大飞机,波音的B-29,之前的B-17则是准大飞机。然后由B-29到B-47然后到B-52,人们注意到的是B-52是1947年开始设计,一直到1955年才定型生产,而波音707从1952年就开始试飞了,1954年定型生产[DASH 80(编号367-80)],所以有人说波音707实际上是用军用技术转为民用的一个范例(当时没有人知道B-52的结果,而且波音707完全是波音公司自筹资金研制的)。所以世界上的大运可以说是从美国起步的。再强调一点是目前民机市场上的翘楚波音747,实际是波音公司赌博的产物,当时波音公司处于亏损状态,仍然是自筹资金研制,好坏在此一举,结果波音赌赢了,从1970年1月开始,到目前为止,它都是宽机体重型客机的首选(A380才起步,而且由于交付日期拖延等原因,是否是一型成功的客机还有待历史验证),波音因为这个机型获取了巨额利润。以上就是美国获得大运的历史。事实上在这段历史中竞争落马的公司包括康维尔(美国空军军史上最大型的轰炸机B-36的设计和制造者)、洛克希德(著名的C-5“银河”运输机的设计和制造者)和麦道(我国东方航空公司曾大量装备的MD-11和C-17的设计和制造者)等。有兴趣的网友可以追寻一下那段历史。不能否认的是:美国人是大运的开创者,而且是最大得利者,这不但是美国人的技术先进,还有它国内经济体系等等的因素在起作用,本文不想展开说,只从技术角度来讨论。

俄罗斯

俄罗斯(前苏联)大运的起步实际上也是以美国技术为起点的。这里还得提一下技术和历史。并不向很多人认为的那样,从小飞机到大飞机只不过是尺寸的变化,实际上要复杂得多。用一个最简单的事实来解释:一个零件,是简单的立方体,尺寸是边长3毫米,将这个边长加1毫米,长度变为4,面积由9变为16,体积则由27变为64。是不是很惊人?当从小飞机变为大飞机时,重量的变化是尺寸变化的3次方,所以必须采用与小飞机完全不同的结构设计来降低重量。其中之一就是机翼的设计,小飞机的机翼可以视为刚体,而大飞机的机翼在进行结构设计、强度校核中就必须视为弹性体。如果大家坐过飞机的话,就不会不知道客机的机翼在飞行时,特别是在气流不稳定时颤动的很厉害,让乘客的心跟着一块颤。当初前苏联就是卡在这个结构设计上了。所以得知美国人开始装备了B-29后就依据租赁法案多次向美国表达了希望能得到 B-29 战略轰炸机的愿望,但均被美国政府断然拒绝了。喜从天降的是1944年7月29日一架B-29因紧急情况迫降在苏联海参崴,后来陆续又有两架B-29迫降在苏联境内,俄国人立即进行防治,成就了Tu-4“公牛”轰炸机,俄国人的大飞机从此开始。先后有图波列夫设计局(大家耳熟能详的Tu-16、Tu-95、Tu-22M、Tu-160以及目前俄罗斯国内的主要干线客机Tu-204、Tu-334都出于该设计局,多次在我国出事故的Tu-154和世界上第一种超音速大型客机图-144也是)、伊尔伊留申设计局(客机史上有名的伊尔-62和我军现在主要的重型运输机伊尔-76的设计单位)、米亚西舍夫设计局(设计出战略轰炸机史上比较有名的M-4“野牛”)、雅克夫列夫设计局(雅克-42的设计单位)和安东诺夫设计局(现归属乌克兰,我们的运-8就是以这个设计局的安-12为原型设计的,美国的C-5之前历史上最大的运输机安-22、之后最大的安-124“鲁斯兰”、然后的安-225“梦幻”的设计单位)进行过大飞机设计和制造。这些设计局的命运在苏联解体后各不相同,这里不赘述。但是,前苏联以及俄罗斯的客机从来都没能在世界上获得与他们的设计和制造能力相称的地位,有政治的原因,有经济的原因,更有市场的原因。

欧盟地区

如果非得把欧盟地区和美国区分开的话(事实上他们之间确实有点纠缠不清),那么英国的阿弗罗“兰开斯特”轰炸机可以称的上是欧洲大飞机的起源,该飞机于1940年1月首飞,早于B-29但确实比B-17晚,说不好其中是否有借鉴。但是值得书写一笔的是世界上第一种喷气式客机“彗星”就出自于英国的德哈维兰飞机公司,不走运的也是这个第一,由于飞机的舷窗采用方型设计(后来所有的民航客机全部采用圆型舷窗),在频繁的起落后在方窗的尖角处产生应力集中的金属疲劳裂纹,发生了几次空中解体的恶性事故,由此获得的恶名声即使在德哈维兰飞机公司解决了所有问题后也没能在市场上起死回生,恰在此时美国生产出波音707和DC-8抢占了市场,从此欧洲的客机业就一直在波音的Boeing-707、道格拉斯的DC-8和洛克希德的L-1011的阴影下生活,期间也出过几型好飞机,可以提一提的是法国前国营东南航空公司(后改为南方航空公司,又合并成现在的法国航宇公司)研制的SE210“快帆”,以及英国霍克西德利公司(后并入英国宇航公司)推出短/中程喷气客机“三叉戟”(这种飞机机在国外航空界影响不大,只生产了117架,数量偏少,主要用户是BEA——英国欧洲航空公司,一家就消化了68架,但在中国,它的知名度却相当高。中国空军和民航通过巴基斯坦共购买了35架,占全部产量的30%。之所以在中国这么有名是因为这个机型的某架飞机曾经成为周总理的专机,而搭载着林彪坠毁在温都尔汗的飞机也是这个型号)。当然最有名的还是“协和”超音速客机,这是由原英国飞机公司(现为英国航宇公司)和法国航宇公司联合研制的世界上第二种四发中程超音速客机,虽然排在图-144之后,但确实是世界上第一种成功进行商业运营的超音速客机,而且尽管没有资料这样说过,图-144和协和确实是世界上头两种可以进行全程超音速巡航的飞机,比美国的SR-71“黑鸟”还早。可惜的是协和飞机由于运营成本和噪音的原因从来就是一种标志,而不是商品。现在再提起欧洲的大飞机,恐怕第一个念头就是欧洲的空中客车公司和它旗下的A系列民航客机了,反倒是它的A400军用运输机在继续难产中。因为是第一个成为美国波音竞争对手的公司,所以重点介绍一下:

空中客车工业公司(以下简称空客)是一家国际合营公司,于1970年12月18日成立,在法国注册,是属于法国法律所规定的经济利益集团性质的经济组织。该公司目前共有四个正式成员公司和两个协作成员公司。正式成员公司中有:法国航宇公司、联邦德国空中客车工业公司(由MBB公司掌握全部股份的子公司)、英国航宇公司和西班牙的CASA公司;它们在空中客车公司的股份中所占的比例,是按它们在“空中客车”运输机的研制工作量中的比例而定、分别为37.9%、37.9%、20%、4.2%。协作成员公司中有荷兰的福克公司和比利时空中客车公司,前者未参加A320项目,后者末参加A300项目,二者均在经济上对“空中客车”运输机的研制作出贡献。空中客车总部位于法国图卢兹。特别需要强调的是空客的A300是世界上第一种宽机体中、短程客机,而空客的客机也是最先在客机上使用4余度电传操纵系统和双人机组驾驶体制的。而且在历史上美国和欧盟因为空客的官司不断,原因就是美国认为欧盟为空客提供了不合适的政府补贴。即使使用了开创性的(作为第一,也是冒险的,从这一点而言,空客比德哈维兰要幸运得多)技术,空客仍然被波音和麦道压制了20多年,直到1986年才首次由于A320的畅销才首次超过麦道而成为第二大客机制造商,并与波音分庭抗礼至今。而目前,由于两款产品A380和A350出现问题:A380的交付时间一再延期;新的A350XWB生死未卜。空客及其母公司EADS目前处境艰难,换帅、裁员,闹得不亦乐乎。经营一家大飞机设计和制造公司不容易啊。


我给我们的大运画未来(话说得太大了,网友们别用板砖拍偶哦)

大飞机,是高科技、高集成、产业链长、市场风险大的一种产品,发展大飞机,盘点一下我们手头的技术先。

1. 机体设计:这不应该是一个主要问题,毕竟有很多参照的机型,这就是后发优势。但是具我了解,目前国内的材料力学方面水平不高,至少目前国内进行有限元计算的计算机程序的核心都是国外的(公开资料,如果有机密的另当别论)。可以借鉴说明的是大客车的车体设计,进口车在某个地方有加强筋,那么我们也加个加强筋,至于为什么加则说不清楚。如果想具有彻底的、完全的知识产权,国内相关的研究所得努力了。一旦在这些基础学科获得突破,获益的不只是大飞机。

2. 金属材料:高强度铝合金和钛合金的制造、加工、成型、焊接应该不是问题,毕竟我们有了多年的经验。如果有问题的话仍然是基础的问题。举个例子:在国内刚开始为波音、空客等飞机公司进行零件转包生产的时候,外方的铝合金运来了,中方进行生产准备,一打硬度,发现这种铝合金硬度和强度都很高。当时该公司的想法是:没办法,拼刀具吧。结果呢,加工时发现这种铝合金在加工时就象切豆腐一样。这个例子非机加专业的网友可能看不懂,说白了,就是目前国内的金属材料研制还有缺点,重性能而轻工艺性,高性能就意味着高成本。而国外就不一样了,从研制材料开始就开始关注后期加工的成本,从而使整个产业链的成本降低。我们的起点相当高,但我们仍然缺课。

3. 复合材料:有段时间没得到国内复合材料的信息了,所以只能从以前的信息来得出结论:目前国内的复合材料水平很低,基本上都是国外进口的,说是国产化,只是来料加工而已,连卷个钓鱼杆都得从国外进口材料,其实核心技术仍然掌握在老外的手中。这涉及到力学设计、复合材料纤维加工、石油化工和纺织设计。前两项我不太了解,比如我们的复合材料纤维加工是否能加工出更细而强度更高的纤维。说说石油化工吧:复合材料中的粘接材料属于石油化工的范畴。我家的塑钢窗的塑料用的是德国配方,国内的配方抗老化性能不行。我们的95式突击步枪和92式手枪大量采用了国内的工程塑料,长期使用后起毛、褪色。基础的材料研制啊,当前中国之痛。复合材料和纺织有关系吗?我们可能都很羡慕美国X-29和俄罗斯的苏-47“金雕”前掠翼飞机吧,前掠翼的道理这里不想多说,但确实只能是复合材料才能保证其性能的发挥,其中的诀窍就是通过纤维走向的设计来控制机翼颤动发散,这涉及到上述4个方面,特别涉及到力学设计和纺织设计,说实话,什么时候能看见我们的前掠翼飞机了,我才能在这两方面完全放心。另外两方面,除了身处其中或当网特外,任何人的评价都是苍白无力的。

4. 航电设备:包括电传操纵系统、导航系统、玻璃座舱、雷达、自动驾驶系统、防碰撞系统等等。说实话,在这方面反而是最容易实现的,因为这方面国内的基础不算差,而且容易出成果,应该可以能顺畅解决。

5. 动力系统:让人最担心的地方。由于政治等等的原因,我们不能象波音和空客那样可以自由地选择普惠、GE或罗罗公司(这三家公司提供了波音和空客几乎所有机型的发动机)的产品,也不象俄罗斯那样有着完美的设计制造体系,虽然有“秦岭”、“太行”和涡扇-8发动机研制成功在先,我们缺课最多的仍然是这里。但是一旦我们攻克了这个难关,获得了有自主知识产权的高涵道比、大推力、低油耗的发动机,那么接着我们很容易就可以获得有自主知识产权的船用燃气轮机,意义非凡啊。

6. 生产线:好的自动化生产线是保证飞机加工和装配质量的必要条件。曾经听任职于飞机制造场的人说过,我们的飞机装配厂房,铆枪的声音震耳欲聋,而去波音参观时发现,其机身的装配是在一台自动化工装上进行的,只听到一阵细密的、轻微的“啪啪”声,就完成了,国内用二天都不一定完成的工作,在这里不用10分钟就完成了。好在在这方面我们是有机会借鉴的,空客不是与我们在天津建立了合资A320的装配线了吗?学管理,学技术,好机会。


上述6点可以说是我从公开的资料和信息中总结出来的,当然还有许许多多其他的技术难点存在,需要在大运的研制过程中解决。希望能看到这个帖子中的网友有年龄足够小,还能选择自己的前途的,争取在毕业后能加入大运研制的行列。也希望在你们加入后,国家的政策和那些项目的领导人能改变现在这种重出型号而轻基础研究、重产品设计而轻工艺设计的情况。


发展大运,我们不会只得到大飞机,而是得到了一条完整的产业链,通过这条产业链进行外延,我国的整体工业水平都会提高。所以也许大运应该改变一下纯军用飞机的研制思路,尽量利用民间资本和技术力量,比如就某项技术难点可以采取招标的形式来让民间力量加入。


那么研制次序呢?我的想法是先军用后民用。如果我们的大运上马并组织一个公司进行运营的话,那么作为一个刚起步的运输机厂商,马上就象进入一个成熟的国际市场与老牌劲旅竞争,必然会惨败而归,空客花了多少年才与波音分庭抗礼的?除了政治因素外,环保法规、经济规律无不对我们尚在襁褓中的大运设置了重重障碍。

所以理智的做法是先将有限的资源集中到发展军用运输机,待我们有自主知识产权的大型大涵道比喷气发动机、雷达和导航等电子设备、复合材料等等技术成熟后再考虑进入民用客机市场才是正确的做法,毕竟与从无到有相比,从上单翼改为下单翼的技术跨度要小太多了。

在大运研制成功后,现由我们的军队应用一段时间,这时研制大运的技术人员们可不能闲着,要继续进行技术积累,要精益求精。等我们的大运技术成熟,成熟的标志就是飞机的安全性、经济性、环保性达到或接近波音、空客相应型号的水平。然后选择一个有利的切入点,再研制一型中型干线客机,首先满足国内市场的需要,然后进行型号扩展,丰富产品系列,此时进入国际市场的条件就成熟了。按照大运研制的时间表,2020年研制成功,也许2040年世界客机市场将有我们中国的份额。


大运翱翔,任重而道远,前景美好。再次为中央的决策鼓掌。

[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]

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