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C919,中国腾飞之翼

在庞大的中国经济版图中,“中国制造”担负着兴国富民与固本强基的不朽使命;在无垠的世界经济舞台上,“中国制造”扮演着丰衣足食与拾遗补缺的精彩角色。然而,携带着厚重身躯的“中国制造”却始终难以实现向高端制造业转型的华丽转身。

做成一个终端价格为10美元的芭比娃娃,中国企业只能拿到1美元;上万件衬衫才能换一架波音飞机,诸如此类的商业信息尽管让我们的耳朵生茧,但的确照进了中国制造业在国际分工体系中处于中低端的真实图景:中国扮演原材料采购与加工、零部件制造的角色,跨国公司控制原材料和零部件的供应以及产成品的销售和技术研发。

但今天,随着国产大飞机C919的成功下线,中国制造业转型升级的梦想有了新的实现路径。作为建设创新型国家的标志性工程,C919对于制造业转型与国际合作模式都有了新的诠释与展现。

不只是一架大飞机

金融危机之后,虽然世界经济增长的格局有所变化,但经济全球化的大趋势并未发生改变。今天的民用航空产品当属典型的全球化产品,只是由于各企业核心竞争力的差异,在利润回报的金字塔中所处的位置不同罢了。其中,波音和空客通过整合供应链,正在向大规模系统综合商的角色转变,并稳坐金字塔尖的位置;发动机、航电系统和各种机载系统的综合供应商,在大部件和关键系统设计方面具备核心竞争力,通过与整机制造商建立风险合作伙伴关系,也在产业链中确立了自己的位置。

赛峰、霍尼韦尔、联合技术公司等参与C919项目的系统供应商都是业界耳熟能详的跨国企业。对他们来说,在波音和空客垄断单通道客机市场多年之后,有一股新生力量,使自己在波音和空客之外多一种选择,增加与波音和空客对话的筹码,显然是一个利好消息。此外,从跨国企业的属性和发展战略看,在全球范围内整合生产和研发网络,与当地企业合作,形成利益共同体,也有利于他们利用当地的各种资源,降低生产成本。

面对国际知名企业伸出的“橄榄枝”,对于年轻的主制造商来说,如果仅从商业角度考虑,似乎没有必要一定要促成国外同行与国内企业成立合资企业。因为对于主制造商来说,不管是国内公司还是国外公司,只要产品在技术上符合标准,就可以拿来用。但是从我国民机产业体系建设的角度来考虑,如果能够成立合资企业,则可借助C919项目的集聚、引领和杠杆作用,带动本土产业链的逐步完善,培养一批既专又强的国内供应商,提升我国民用航空制造业在全球产业链的地位,并在国内逐步形成大型民用飞机动力装置、系统设备的研发和集成能力,帮助航空工业实现产业升级。

目前,中国商飞公司、中航工业、中电科下属多家企业已先后与霍尼韦尔公司、赛峰集团、美国联合技术公司、利勃海尔公司、伊顿、派克宇航、罗克韦尔柯林斯公司等成立了16家合资企业,参与飞控系统、燃油系统、环控系统等的研制与生产,而这些恰恰是我国民机产业的短板。

尤为值得一提的是,与以往不同,这些合资企业中的大多数都在中国设立了产品设计与研发部门,许多机载设备与航电系统产品都与中方共同设计研发。例如,利勃海尔与中航工业金城机电液压工程研究中心就C919飞机空气管理系统工作包展开技术合作。在利勃海尔的帮助下,金城机电液压工程研究中心已经完成了C919飞机机翼防冰温度传感器、APU止回阀等的关键设计评审工作。

此外,通过C919项目牵引而成立的这些合资企业并不单纯面向C919进行生产,在具备了一定的设计研发与制造生产能力后,这些企业还将面向全球航空产业链提供相应的产品。

可以说,依托合资项目,不仅延伸了C919的产业链,更为我国航空工业的转型升级,帮助航空工业企业从过去的转包生产商向风险合作伙伴转变,注入了一针强心剂。中国航空工业企业通过C919项目加快了融入世界航空产业链的步伐。

毋庸置疑的中国制造

由于C919采用了“主制造商+供应商”的研制模式,因此外界一直有一种困扰:国产大飞机的自主知识产权到底体现在哪里?事实上,在经济全球化的大背景下,对于飞机制造商而言,绝不是拥有所有部件的生产能力才能称得上自主研发,即便是波音也没有亲自为自己的飞机生产发动机。因此,对于飞机的主制造商而言,真正的核心竞争力应体现在对飞机设计、系统集成、关键技术攻关、适航取证的掌控上。

落到纸面上,一架新型号飞机的自主知识产权则体现在型号合格证(TC)和生产许可证(PC)这两张证书上。而C919的这“两证”都将由主制造商中国商飞公司持有。这意味着C919的市场选型、性能指标制定以及未来系列化发展等一系列关键问题,都将由中国商飞来决策。而这一直是商用飞机制造商最核心的权利。

在自主设计方面,主制造商中国商飞公司于2010年完成C919联合概念定义(JCDP)和联合定义(JDP),2011年完成初步设计,2012年至2013年,详细设计、全面试制、综合试验工作全面展开,并完成机体结构生产数据发放。据了解,在此期间,中国商飞公司共完成了30项、6000次风洞试验,94项材料性能研发试验,119项结构、强度研发试验。

在关键技术攻关方面,中国商飞针对C919将采用的新技术、新材料和新工艺规划了102项关键技术攻关。同时还对C919高度模块化和综合化的航电系统、带包线保护功能的全数字电传飞控系统、飞机发动机一体化设计、电传飞控系统控制律设计与主动控制技术等关键技术进行攻关。

虽然波音787、空客A350上复合材料已被大量使用,但是在国内民机制造领域,先进材料的利用率依然十分低。但在C919项目上,先进材料首次在国产民机上实现了大规模应用,特别第三代铝锂合金材料、先进复合材料用量分别达到8.8%和12%,这是我国首次在机身结构中使用这类先进材料,也是C919大型客机选材的显著特色之一。为了实现这个目标,C919研发团队先后开展了复合材料结构总体优化设计、主承力结构强度分析及试验,铝锂合金焊接整体壁板结构的耐久性/损伤容限分析与评估方法等研究;为解决机体结构制造中新材料零件制造及装配、自动化装配和检测等难题,技术人员还开展了复合材料整体结构制造技术、整体壁板喷丸成形技术、自动化集成测试技术等新工艺攻关。这些在中国民机制造史上都是破天荒的第一次。

在适航取证方面,在吸取了ARJ21的经验后,C919从设计伊始就严格按照中国民航局的适航要求开展研制,局方也提前介入,在提交型号合格证(TC)申请前,中国商飞公司与中国民航局组织开展了飞机级和各专业专题级技术熟悉会200余次,对飞机运营类型、设计保证系统、供应商选择和控制、设计方案及新颖独特设计特征、预期研制进度等方面进行了深入探讨,使局方能够及时了解C919设计状态和复杂程度。2010年12月,局方正式受理C919飞机TC申请,并确定了审定基础和审定计划。依据规定,原型机飞行试验件的制造符合性检查(包括系统核查)应始于零件加工阶段,在C919飞机详细设计发图完成的同时,首架机的53份、2500余项制造符合性检查选项随之确定,不仅各大部段及机载系统需要通过局方适航审查,相关研发试验,以及诸如第三代铝锂合金结构件的工艺参数体系和工艺规范也必须获得局方认可,以全方位保证C919飞机符合设计标准与安全要求。

此外,在适航认证方面,C919还在借助合资企业的“外力”,加速弥补短板。霍尼韦尔与中航工业东安发动机公司在辅助动力装置(APU)方面正在进行相关合作,并计划建造一条符合FAA认证要求的生产线,进行APU的总装及测试工作。利勃海尔与中航工业飞机起落架公司共同投资的利勃海尔中航起航空(长沙)有限责任公司目前则在进行C919起落架系统的研制、生产、取证相关的工作。

制造技术的大跨越

以波音787和空客A380、A350等为代表的新型民用飞机在研制中广泛使用先进自动化装备、新型工艺方法,在复合材料构件制造、大型整体金属零件加工,飞机精确装配等领域发挥了重要作用。

但反观我国,由于民用飞机发展尚处于起步阶段,与欧美等国际领先企业相比,无论在设计理念、制造方法和装备上,还是在技术基础、科研设施、创新能力与核心技术的掌握程度等方面,都存在较大差距。但可喜的是,通过C919项目,中国商飞公司在新材料、新工艺以及自动化装配领域进行了大胆创新,开辟了全新的新机研制道路,并系统地规划了C919飞机所涉及的关键技术,为提升中国航空业数字化制造水平开辟蹊径。

依托飞机产品数据全生命周期管理及协同研制、制造管理等数字平台的建设,C919实现了数字化设计、试验、制造和管理,流程高度并行、全球优势企业协同制造,全机上百万个零部件和机载系统通过三维无纸化的方式完成生产。2014年9月19日,C919大型客机在上海浦东总装制造中心开始总装,部总装车间引入了机身及全机对接装配、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、AGV自动运输车、AMS飞机移动系统等设备,有效解决了传统装配过程中存在的制孔效率和装配质量等问题,已成为具有国际先进水平的民机部件、总装自动化装配生产线,可实现飞机的自动化装配、集成化测试、信息化集成和精益化管理。此次下线的首架C919飞机就实现了大部段一次性对接成功。

在“绿色、环保”日益成为航空业主题的今天,C919的零部件制造过程也采用了诸多绿色材料和更加环保的加工工艺和制造技术。C919飞机上不仅有23个零件由3D打印技术制造,项目研制过程还促进了航空院校对3D打印钛合金复杂承力结构件方面的研究,并引起局方对该技术在民机领域应用的关注。

在绿色制造方面,飞机前机身和中后机身铝锂合金蒙皮由国内首台蒙皮镜像铣切设备制作而成,以数铣代替传统化铣,不仅简化工艺流程、减少环境污染,还实现蒙皮精确制造,提高了加工精度。

代表绿色环保的复合材料用量在我国民机应用创新高,C919的机翼前缘、襟翼、副翼、扰流板、小翼、平尾、垂尾、方向舵、升降舵、后压力框、后机身、雷达罩、翼身整流罩、起落架舱门等在内的部件采用了复合材料,研制团队开展了一系列技术研究和试验,打通了自动铺带、无损检测、修理、连接与装配等技术路线,提升了我国复合材料研制水平,探索了符合民机适航标准的复合材料工程应用途径。

C919大型客机正在以“不敢懈怠”之姿,加紧前进的步伐。可以想像,在不久的将来,这个庞然大物将冲上云霄。正如当年人们目送“运10”一跃而起时一样,在蔚蓝的天空下,欢呼与呐喊将响彻寰宇。

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      2015/12/9 10:16:03

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