主题：【文摘】ARJ21型支线客机 (1) -- 大漠孤烟远

可以看出，资本市场的作用被AVIC1提到了空前的高度，但是，除了企业的能力与意愿，航空工业能否通过驾驭资本之力，完成市场化改革，真正实现产业化发 展以融入世界商用飞机产业链，还要看国家能够给予航空工业多大程度的政策支持与信心支持，这些未知的因素决定着航空产业发展的未来。另外，国资委又将在多 大程度上代表国家利益，超脱于行业成见与利益关系之外，协调好各家集团之间的关系？国家发展改革委、工业与信息化产业部、中国商用飞机公司、中国航空工业 集团公司究竟由谁来承担“飞机配套”产业化发展的重任？对此，各方看法莫衷一是。

激烈竞争

在现代材料科学与技术的发展历程中，航空材料一直扮演着先导和基础作用，机体材料的进步不仅推动飞行器本身的发展，而且带动了地面交通工具及空间飞行器的进步，发动机材料的发展则推动着动力产业和能源行业的推陈出新。

“一代材料技术，一代飞行器”，航空材料代表了一个国家结构材料技术的最高水平。目前，中国大型商用客机究竟选择什么样的材料，已经成为中国材料科学专家们最为关注的问题。

2008年6月6日，吴光辉接待了美国铝业的工程技术专家，双方希望建立一个相互信任、紧密合作的技术团队，进一步加深在大飞机项目上的合作。

“美国铝业公司的产品在‘翔凤’飞机上的应用，已经表明美铝公司作为世界领先的铝产品生产商，正在凭借自身优势和技术，为中国市场带来更优质的产品。”美 铝公司执行副总裁、全球轧制产品、挤压型材产品及亚洲集团总裁魏慕赫说：“在中国新一代支线客机努力追求高性能低运营成本的过程中，美铝公司先进的铝合金 产品所起到的积极作用至关重要。在‘翔凤’飞机的整个研发和生产过程中，美铝公司与AVIC1紧密合作，给予了全面的技术支持，其中包括飞机零部件的选材 和尺寸设计，使其可以适应更经济有效的工艺加工方法及表面特性等产品质量要求，以期生产出最为节能和高性能的‘翔凤’飞机。美铝公司应用于‘翔凤’飞机的 先进材料包括美铝公司位于美国爱荷华州的Davenport工厂生产的薄厚铝板，因其高强度、高韧性、高抗裂纹扩展的性能及耐腐蚀的特性，广泛地应用于机 身和整个飞机；美铝公司位于美国印第安纳州的Lafayette工厂、亚利桑那州的Chandler工厂以及韩国的Changwon工厂生产的挤压型材产 品，运用了美铝公司专有的合金和工艺处理技术，应用于机翼、机身长桁、地板梁和座椅滑轨；美铝公司紧固件系统的特殊航空工程紧固件，如引擎用螺母、螺纹牙 套和螺柱，应用于为飞机提供飞行动力的两个通用电气CF34-10A发动机上。”

此时，中国商用飞机公司的股东之一，中国铝业股份有限公司首席执行官肖亚庆也将目光投向了利润和成长空间更高的铝加工产业：“铝材是飞机制造的重要材料， 而中铝是中国最大的有色金属企业，在大型客机项目中，中铝在铝材供应等方面空间很大。”肖亚庆表示：“目前，美铝公司、加铝公司等都在走拥有完整产业链条 的路子，中铝公司加工能力明显较弱，所以必须趁现在成本较低时，提前进入产业布局。”

中国科学院院士、材料科学专家曹春晓教授认为：“飞机机体材料结构经历了四个发展阶段，现在正跨入第五个阶段，即以复合材料为主铝钛钢合金为辅的阶段。” 这五个阶段为：第一阶段（1903-1919年），木、布结构；第二阶段（1920 -1949年），铝、钢结构；第三阶段（1950 -1969年），铝、钛、钢结构；第四阶段（1970-21世纪初），铝、钛、钢、复合材料结构（以铝为主），第五阶段（21世纪初-）：复合材料、铝、 钛、钢结构（以复合材料为主）。

波音787飞机复合材料50%，达到25吨，铝合金20%，钛15%，钢10%；空客A380飞机复合材料25%，达到32吨，铝合金61%，钛合金 10%；空客A350飞机复合材料52%，铝锂合金23%，铝合金11%，钛合金9%，钢14%，其他材料6%。可以看出，空客公司、波音公司在机体选材 上有不同的特点，空客公司复合材料的应用采取的是一种比较保守的过渡方式，由非承力结构渐进式过渡到主承力结构，而波音公司则采取了一种革命式的方式，除 发动机吊挂等少数构件外，波音787飞机几乎全是复合材料。在全复合材料机身的选择上，波音公司、空客公司也有截然相反的态度，波音公司主张用全复合材料 机身，而空客公司则推行从玻璃纤维增强铝材料（Glare）向铝锂合金机身发展的转变。

最初，空客公司批评波音公司在波音787飞机上采用全复合材料机身结构的设计思想过于冒进，理由是全复合材料机身结构技术至少目前还不成熟，不宜采用。空 客公司认为，复合材料机身具有在使用中易于在机场碰损，且损伤不易检测，也不利于维修的缺点，但如果用Glare和铝锂合金作为机身蒙皮的话，则不易损 伤，即便出现损伤也便于维修。对此，波音公司却十分自信地认为，复合材料作为飞机结构已有多年的使用经验，属于成熟技术，特别是在NASA启动的先进复合 材料计划中，波音公司作为复合材料机身计划的验证单位，已经积累了许多经验，如后来用的纤维铺放技术经验等。相反，波音公司认为，空客公司在A350飞机 的结构选材方案上，存在技术不够成熟的风险，理由是Glare材料尽管已经研究了25年，但其投入实用的时间并不长，而且，铝锂合金的应用情况也大体如 此。

日本三菱公司也表示，MRJ支线客机仍将采用金属材料，其结构中只有28%将为碳纤维、1%为玻璃纤维，机体大部分仍为铝(58%)制结构，剩下为钛(9%)和钢(4%)结构。飞机机翼和尾翼主要是碳纤维，机身是铝结构。

俄罗斯苏霍伊公司研制的RRJ支线客机机体大部分还将采用铝材料，但飞机的15%将使用钛合金和已经被用于伊尔-96M/T飞机上的已经获FAA批准的复合材料。

2008年7月18日，俄罗斯技术集团公司总经理谢尔盖切梅佐夫在2008年英国范堡罗航空航天展上向记者宣布，俄罗斯技术集团公司与美国波音公司将在 2008年成立航空钛产品生产合资企业。合资企业将以俄罗斯上萨尔达冶金生产联合体为基础组建，而上萨尔达冶金生产联合体及其他470个国有企业已于 2008年6月底经政府同意并入俄罗斯技术集团公司。切梅佐夫表示，合资企业生产的将不再是先前的钛半成品，而是已经加工的产品和成品。这对于俄方非常有 利，因为成品的价格要高于半成品。此外，所有的钛合金刨削将在俄罗斯完成，先前，这道工序是在日本和其他国家进行的。切梅佐夫指出，波音777飞机的起落 架和其他一些产品是由俄罗斯生产的钛合金制成的，而波音公司的最新产品波音787飞机更多地采用了俄罗斯钛合金。于此同时，俄罗斯上萨尔达冶金联合体，也 宣布将为日本MRJ支线客机提供钛合金材料。

事实上，波音公司与前苏联在钛合金方面的合作在“冷战”时期就已经开始了，而日本则在波音787飞机转包生产中学习到了更多有关复合材料的技术，目前，日本已经拥有全球最大的复合材料生产厂。

波音747飞机总设计师乔萨特在《未了的传奇》中写道：“在我们推动747项目设计工作的时候，美国国务院向波音公司提了一个古怪的要求：波音是否愿意 派代表团会见来自苏联的一个代表团，并公开交换一些技术资料？当时，我们仍处在60年代后期，‘铁幕’两头的国家彼此之间也还存在着大量的猜疑。问题出在 钛金属上，这是一种可应用于喷气发动机、导弹、飞机以及航天飞机的强度大、重量轻的金属材料。钛合金因此成为美国超声速运输机项目中一个非常关键的因素， 但是，钛是出了名难处理的金属。尽管我们曾在喷气式飞机的一些关键部位上使用过钛合金，但我们对钛金属的了解还很少，并不知道如何才能在可接受的成本基础 上生产出全钛合金机身。对于英法两国来说，他们也面临着同样的问题，所以在协和飞机上他们完全避开了钛合金材料，这也限制了欧洲超声速运输机的巡航速度。 相反，前苏联钛金属的储量丰富，也掌握了很多关于钛金属的知识。”最终，波音公司得到关于钛金属及其制造流程的一些知识，而乔萨特则向前苏联的设计师解 释了关于翼吊发动机的各种优势，其中包括诸如结构载荷、机体效率、阻力及失速特性、客舱可用容量等因素。“许多美国的技术就这样装在法国的亚麻布上进入了 苏联人的口袋。”最后乔萨特说：“事实上，这一切却都是在美国政府授意下进行的。”

面对与波音公司、空客公司之间存在的差距，以及日本与俄罗斯在新兴材料技术上的领先优势，中国大型客机究竟是大量应用复合材料还是选择复合材料向铝锂合金 的渐进转变？国产材料又将如何通过适航审定，能否成为大型客机项目的材料供应商？途径的选择成为航空工业能否实现产业化发展的关键问题。

毫无疑问，波音公司、空客公司的选择成为了全世界努力追赶的方向，霸主间的争论同样困扰着追随者的选择，对于未来飞机材料的发展趋势，专家们也形成了截然相反的态度。

有些研究人员认为，未来将是“全复合材料结构的时代”，金属材料将成为“例外”而不再作为飞机“常规”结构材料而存在。理由是，从近年来新设计的大型军 机、商用客机中，可明显看出，飞机机体结构的选材正从“全金属材料”向“全复合材料”方向转变。除波音787飞机和空客A350XWB飞机外，美国未来新 型军用运输机也将采用接近“全复合材料”的结构设计，飞机“全复合材料结构的时代”正在到来。与此同时，传统上以金属材料结构生产为主而形成的供应链体系 也必然发生变革。

据中国航空工业发展研究中心陈亚莉介绍，在以往的飞机生产供应链中，原材料供应商直接向飞机制造商提供原材料，而飞机制造商负责生产大部分零部件及主次承 力结构直至完成最终的总装，这种供应链结构是由飞机制造商长期以来加工金属材料积累了丰富经验所决定的。而复合材料用量的强劲增长，则使这种供应链结构面 临日益严峻的挑战。因为，应用现代高复合材料制造的飞机，主要在于复合材料结构件，特别是大型复合材料结构件的制造，而这种制造属于知识密集、技术密集、 资金密集、风险密集型的产业，如果由一家公司完成飞机的全部制造过程，将存在对各级供应商的管理环节繁杂、风险过于集中、结构件制造难度偏大且效率低下等 问题。因此，金属结构飞机传统的供应链结构将越来越难以为继。为此，近年来飞机制造商主动放弃了相当一部分大型结构件的加工及部分设计工作，对复合材料结 构件的制造几乎实行全面转包，而其自身只是负责飞机总设计及总装工作的新策略，这相应地导致了传统供应链结构发生了重构现象。目前，可以看出先进复合材料 结构的制造已经向先进技术公司以及高技术复合材料工人较多的地区转移，例如德国、意大利、日本、西班牙、英国和美国，而金属航空部件的制造将有可能逐渐向 低劳动力成本如东亚、东欧等地区迁移。

另外一些学者则认为，未来复合材料与金属材料必将是走向融合的趋势，而不是由复合材料取代金属材料，目前，金属材料供应商正拼命设法生产更轻、性能更高的合金，以此对抗来自复合材料供应商的竞争，谁都不会轻易地退出历史舞台。

北京航空材料研究院科技委主任益小苏在接受笔者采访时介绍说：“从上个世纪70年代开始，复合材料就在与金属材料的博弈中登上历史舞台，由飞机的非承力结 构而逐渐向主承力结构蔓延。与此同时，金属材料也在积极地响应复合材料的挑战，在博弈过程中，金属材料也吸收了复合材料的优势继续发展，不断地优化自身的 性能与加工技术，以适应激烈的市场竞争。截至目前，复合材料与金属材料的这场博弈，依然在如火如荼地进行中，彼此都在寻找着对手的新弱点，互相迭代地向前 发展，并为航空制造业的发展带来显著的变化。”

无论是采用复合材料还是选择先进的金属材料，首先不可回避的问题就是国外的限制，“碳纤维是先进复合材料的物质基础，目前，国际上首先就从原材料上对我们 实行了限制，后面的材料也就无从做起。”益小苏介绍说：“在国际市场上，我们现在能够买到的复合材料主要是由碳纤维加工而成的预浸料，不但价格昂贵，而且 材料的级别也很低，在拉伸强度、压缩强度、弯曲强度性能方面都不如高性能纤维的复合材料。”

另外有学者提醒，我国大型客机应用复合材料并不具有市场竞争力，而且，应用量越大亏的越多，那么，有没有必要纳入到这场“复合材料竞赛”当中，或许是个值 得思考的问题。以T300级碳纤维复合材料为例，中国的购买价格，每公斤在4000-5000元之间，波音、空客的购买价格，每公斤在10-20美元之 间。“如果，中国的大型客机复合材料应用量也达到50%，即使中国劳动力成本再低，恐怕也难以弥补材料成本上的差距，怎么会有市场竞争力？”

障碍并不仅仅来自于原材料的质量与价格因素，另外的挑战还存在自于设计与制造技术对复合材料性能的综合权衡。

中国复合材料学会常务理事、沈阳飞机设计研究所研究员陈绍杰指出，对飞机用复合材料而言，我们在应用规模与水平、设计的理念方法和手段、材料的基础和配套 制造的工艺、设备等方面均与国外先进水平有一定差距，尤其是实际应用方面。如我国军用战斗机上复合材料最大用量尚不足10%，世界军机的机翼自上世纪80 年代后就早已复合材料化了，我国至今尚无批生产的复合材料机翼问世；最新研制的“翔凤”飞机复合材料用量不足1%。

“复合材料的装配普遍采用钛合金铆钉，要把两个复合材料板用铆钉铆接起来，是用一个铆钉，还是用两个铆钉，或者用完铆钉再用胶粘，甚至是整体做出来连胶都 不用了。这是由设计人员的信心决定的，考验的是设计人员对材料性能的掌握程度。”益小苏在接受笔者采访时说：“还涉及到很多制造技术对我们也都是全新的挑 战，例如纤维自动铺放、自动铺带、树脂薄膜渗透法和树脂转移成形等技术，在复合材料生产中有助于减少生产成本，使设计大型的复合材料部件也成为可能。”

对此，曹春晓院士表示：“材料应立足于国内是显而易见的，特别是对于关键材料，更应尽早具备自主供应的能力，以免出现受制于人的被动局面。既然要求我国大 型客机要具有相当的国际竞争力，就必须在符合安全性要求的前提下尽可能选用一些先进的航空材料，特别是要充分重视具有中国特色的先进材料的选用。”

不可回避的问题还在于，我国复合材料试验标准、术语、规范源自于上个世纪80年代，复合材料新标准和新规范在我国尚属空白。国产复合材料体系用于商用飞机 结构的关键之一就是适航取证的问题，我国一直都没有明确的取证要求和相应的程序，这也是国产材料体系始终无法被接受的原因之一。

面对航空材料市场的竞争压力，林左鸣多次在采访中向媒体透露，目前，AVIC1正在加紧整合旗下各公司资源，建立一个复合材料研究中心，全力研究复合材料在飞机上的应用。

2007年12月21日，也就是“翔凤”飞机下线的同一天，由西飞国际董事长孟祥凯带队的考察团，在完成了对德国格鲁普宇航公司全复合材料飞机生产线的考 察之后，最终与德国格鲁普宇航公司签署了战略合作协议。双方约定在华合资生产已取得FAA、JAA适航证的2-6座级飞机、适时合资生产正在研制的 9-12座级公务机以及合作研制“新舟”700飞机。同时，双方还签署了在华建立合资企业的合作意向书，西飞国际、德国格鲁普宇航公司各持有50%股份。

2008年7月13日，英国范堡罗航展期间，沈飞公司与加拿大庞巴迪宇航公司正式签署C系列飞机风险供应商合同。沈飞公司将承担C系列飞机C110、 C130的前机身段、中机身段（含翼盒）、尾椎和舱门共四个工作包的设计、制造、装配和相应的试验、售后服务等工作，并支持C系列飞机的适航取证工作。庞 巴迪宇航总裁皮埃尔布多昂表示，铝锂合金机身将由沈飞公司组装；而碳纤维复合材料的机翼和尾翼将在庞巴迪位于英国贝尔法斯特的工厂制造，最后将在蒙特利 尔组装。

转瞬之间，复合材料成为飞机制造实力的新标志，波音公司、空客公司在不断地刷新航空制造业新的游戏规则，驱使供应商之间进行新一轮的全球竞争，强迫许多材 料供应商不得不摒弃传统的发展模式。在“联手”刷新了飞机制造业的新规则之后，波音公司、空客公司又为降低制造成本和销售更多的飞机而在对中国工业合作方 面展开了激烈的竞争……

2008年6月13日，美国赫氏公司宣布，赢得了一份为空客A350XWB飞机主要结构供应碳纤维复合材料的合同，这份合同的价值可能达40-50亿美 元，包括了2025年之前的整个A350XWB飞机。赫氏公司也为波音787飞机提供了几种新材料，其中HexMC，其优点是有非常高的结构性能，净成型 好，疲劳性能好，密度低，它被选作波音787飞机的大型窗框，也是一种主承力结构。但是，在2002年，赫氏公司、波音公司与AVIC1合作成立了“天津 波海航空复合材料部件有限公司”（赫氏公司、波音公司各占40%的股权，AVIC1占20%股权）的业务也只限制在生产飞机复合材料次结构以及飞机内饰零 部件。

2008年7月15日，空客中国公司与哈尔滨飞机工业集团有限公司在英国范堡罗国际航空展上签署关于建立合资公司的框架合同，计划在哈尔滨建立复合材料飞 机零部件制造中心，哈飞集团将拥有80％的股权，空客中国公司拥有20％股权。然而，中国究竟能够从合作中获得多少技术能力提升的机会，相关人士对此表示 怀疑。

2008年7月24日，波音中国有限公司与天津波海航空复合材料部件有限公司股东——Hexcel达成协议，收购Hexcel持有的40%股份，波音公司 最终将持有80%的股份成为控股股东，而AVIC1将持有20%的股份。波音民用飞机集团副总裁兼飞机项目总经理卡罗琳科维表示：“波海公司是波音公司全 球供应链不可缺少的关键部分，随着公司对天津波海增持股份，波音公司与中国均将从中获益。我们的投资将使波海公司发展成为世界级的供应商，波音公司在中国 的业务规模将进一步扩大。”然而，波音公司会不会就此加大对中国转让高性能复合材料技术的力度，波音公司的相关人士却没有给出明确的答案。