主题：【原创】凤凰不死，只是重生（上） -- 晨枫

爱莲MM催得紧，这星期先上菜肉中包。

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二十年前，运10在艰难中起飞，又在沉默中消隐。运10之死成为中国航空人和关注中国大型飞机（简称大飞）事业的人们心中的永远之痛。然而，更牵动人们心扉的还是中国大飞向何处去的问题。日前，国务院决定正式为大飞立项，大型运输机（简称大运）定点在西安，大型客机（简称大客）定点在上海，投入巨资，一举解决了东西之争、大运大客之争。手笔之大，叫人不由得感叹：时代真是不同了。

国务院在立项的决定中指出，大运和大客应该在技术和资源上尽量共享。这有显而易见的经济上和技术上的原因，但也造成了一些有趣的问题。其中最大的问题，就是大运、大客有多大，在技术上如何共享。

大运是为了满足中国空军在未来战争中空中机动的要求而研制的。作为军用运输机，主要要求是：

1、具有野战机场起落能力

2、具有良好的低空低速能力，以便于空投操作

3、具有良好的快速装卸能力，包括机内货物移动系统

4、能够运送长大物件和车辆，货舱地板强度可以承载超重货物

5、具有空投专用设施

大客则是为了满足富裕起来的人们出行的需要，主要要求是：

1、安全

2、舒适

3、省油

4、可靠，可以保证出勤率

5、低噪音

这些主要要求的不同，决定了大运和大客是十分不同的两种大飞。

民航客机常用的翼下起落架的重量较轻，但对地面的压力大，对跑道的要求高，不适合野战机场起落。为了具有优秀的野战机场起落能力，军用运输机必须采用机腹多轮起落架，但多轮起落架的重量对民航客机的经济性是致命的。

良好的低空低速能力决定了军用运输机的机翼应该采用先进的增升装置，如复杂的双缝襟翼，甚至前缘襟翼，这在大客上是一个浪费，既增加不必要的成本，又增加用不到的死重。

为了提供良好的空投能力，不使机尾发动机把空头的伞兵和货物吹得七颠八倒，军用运输机的发动机应该为翼下吊挂，而不是在机尾。这样，为了避免发动机离地过近，军用运输机只能采用上单翼。同样，为了在野战机场短距起落，上单翼有利于避开地面杂物。相反，为了使翼下起落架的长度最短，大客基本上可以肯定采用下单翼。发动机离地较近对大客不是问题，大客不会到野战机场去起落，只需要考虑干净的钢筋混凝土跑道就可以了。下单翼的机翼也对发动机的噪音有所遮蔽，减低机内噪音。

作为军用运输机，地板强度必须很高，好装载沉重的军事装备。地板也应该离地较低，方便快速装卸。有时，机腹的多轮起落架可以用液压升降，进一步降低地板，方便装卸。但大客的地板强度没有这么高的要求，即使作为货机，民用货物通常也不及军事装备的密度大，对地板强度的要求也没有那么高。地板离地高一点也无关紧要，也没有必要调节地板高度。

现代军事空运的一个大问题是长大物件的运输，很多导弹、装甲车、特种车辆的重量没有超重，但尺寸较大，为了勉强装进运输机，只能牺牲性能而削足适履。为了提供尽可能大的机舱空间，运输机内的天花板尽量不安排管线和设备，这样整个机舱高度都可以用来装载，而管线、设备全部安排的地板下，地板下本来已经没有什么空间，难以像客机那样用来装载行李或货物。对于大客来说，客舱的天花板只要不憋闷就可以了，更高并没有什么好处。但管线和设备不能布置在地板下。一来地板下是行李和货运的空间，二来万一地板因为什么原因坍塌，所有管线将被掐断，而这些管线是飞行员操控机尾的控制面的神经，掐断就意味着失控。DC-10早期的几起事故都是这么来的。

为了快速装卸货物或人员，军用运输机通常都有尾门和跳板，C-5、安-124这样的超大型运输机的机头锥也可以当作首门向上翻起，这样卡车可以从首门开进去，从尾门开出来，大大加快装卸的速度。尾门和跳板也是伞兵跳伞的理想平台，尾门关上后本身也可以装载额外的货物。由于低空低速飞行时，机头上仰，水平尾翼的效果受到主翼的影响，水平尾翼应该高置在垂尾的顶端，即所谓T形高平尾，使水平尾翼保持在干净的气流中。客机为了简化垂尾的架构，减轻重量，很少采用T形尾，除非发动机安装在机尾两侧。当然，如果设计得当，军用运输机也有用低平尾的，像C-130、安-124。

如此看来，大客莫非是大运的简化型？非也。军用飞机和民用飞机的使用条件有本质的不同。首先，民航客机强调安全性。军人的生命当然重要，但军人本来就是一个冒险的生涯，军人对于风险的承受能力比平民高，所以军用运输机对安全性的要求没有民航客机严格就不奇怪了。另一方面，军用运输机的出勤率没有民航客机高。民航客机要求每天出动，一天飞两个甚至更多的航次也不奇怪。光是这个要求的话，军用运输机有时出动强度更高，但军用运输机的高强度出动是短时间的，而民航客机的这种出勤率是日常的。长年累月的高出勤率加高安全性的要求，使得民航客机在技术上要求极端可靠。对于一般工业产品来说，在实验室条件下证实原理，然后就日常使用条件对产品进行加强使之耐用，可靠性、安全性问题也就大体到此为止了。然而，对于高可靠性、高安全性的系统，在设计中要考虑本质安全问题，然后还要对所有细节做周密的安全危害审查，对所有的安全显患、隐患做出补救措施，这包括从根本解决到危害后果控制之间步步为营的所有措施。在安全危害审查面前，没有“不可思议”的事。对于所有安全危害，要拿出危害发生的机率，发生了如何处置，处置后还有多少“残余危害”，残余危害是否可以接收等周密考虑。这使技术复杂性大大增加。

本质安全设计是最好的情况。比如说，客机的舱门在空中如何保证不会意外打开，这是一个不简单的问题。为了保证门能关紧，以保证机舱密封，门框应该一圈开口大、一圈开口小，这样门关起来的时候可以抵住较小的门框，密封圈才能有效地保证密封。但小框应该在外面呢，还是在里面？小框在里面，舱门设计和制造简单，开关容易，但万一门锁或铰链失效，就有可能脱落，造成舱门洞开。在环境气压比舱内气压低的高空，这就要造成机舱急剧减压，危及乘客和机组的生命安全，这是不容许的。所以小框应该在外面，这样即使门锁或铰链失效，舱内较高的气压依然将舱门顶在较小的门框上，依然是安全的。即使在大气压力较高的低空，小框在外也使舱门相对不容易意外打开。但这样一来，舱门的开关就是一套很复杂的机构。开门时先要把门向里缩，然后才能从门洞中间较高的地方延伸到机外。但延伸到了机外还不能就象家里的门一样成90度地打开。万一飞机迫降，需要紧急离机，成90度打开的舱门或许正好挡住乘客最优的逃生方向，或者挡住营救人员进入飞机的通道，所以舱门延伸出机体后，必须打开到和机体平行的门侧，以最大限度地避免遮挡。这样一来，小小的机舱门就是一个相当复杂的系统。汽车也有车门，但汽车车门的小框是靠里的。这就是危害发生的机率和危害后果之间的平衡了。不可能什么东西都做到“无限可靠”的。机舱门只是一个小小的例子，更重要的但是常人不容易注意到的系统还有很多。飞机上采用液压作动机构而不是电动，就是考虑到液压系统是本质防火防爆的。

不能做到本质安全的时候，就要根据危害的发生机率和危害的后果入手。比如发动机的个数，在发动机相对不可靠的时候，单发失效对四发的影响就要比对双发的影响小很多。但是当发动机可靠性非常高的时候，四发在可靠性上的优越性就不再显著，但四发在经济性上的损失就浮现出来。就是采用双发，还有发动机的位置问题。在飞行中，机翼产生升力，升力传递到翼根和机身的连接处，将机身托起。这样，机翼相对于机身有一个向上的扭曲力。翼下吊挂的发动机的重量可以平衡一部分这个扭曲力，降低结构强度的要求和结构重量，这也是为什么波音707以来大部分大型客机都采用翼下吊挂发动机的布局的道理。发动机越往外，对机翼的卸载作用越明显。但是发动机越往外，单发停车对飞机的偏航力矩也就越大，就越不容易控制。所以必须在确保单发停车后的偏航控制的情况下，才能把发动机向外移动。这里面又是一个权衡的问题。

经济性是大客和大运又一个不同的地方。军用运输机也要求省油，这样可以增加航程，增加载重。但在空投和野战机场起落所必须的低空低速要求面前，省油是第二位的。民航客机就相反，不为短距起落而损失巡航的经济性。两者的差别就在机翼。在最大速度、起飞重量和技术水平属于同一级别的情况下，C-17的机翼较粗短，后略较小，只有25度，采用前后缘襟翼等增升装置；波音777的机翼较细长，后略较大，达31.64度，只用较简单的后缘襟翼。作为军用运输机，一次运载大量伞兵并没有太大的实用价值，空投的出口只有那么多，拉长的空投时间不光增加遭受地面防空火力打击的危险，也大大增加了伞兵的散布。还不如缩短机身，减轻重量，把注意力集中在运载沉重的货物上。所以军用运输机较为粗短，C-17的载重量比C-130大三倍还多，但装载伞兵的数量相差无几。民航客机当然可以改装为货机，但载客是主要使命，当然载客越多，经济性越好，所以需要较长的机身，以多载乘客。较长的机身在气动上也比较匀称，有利于跨音速面积率的考虑。军用运输机的机身截面形状和尺寸是由需要运载的装备决定的，为了方便载货，有些军用运输机的机身截面甚至是矩形的。但为了最大限度地减小机身表面积造成的摩擦阻力，和在同样截面积下取得最轻的机体，民航客机只要可能，尽量采用圆形的截面，而尺寸是由载客经济性、舒适性、载运航空集装箱的个数、行李的空间和巡航阻力之间的权衡来决定的。

显然，除了发动机、座舱外，大运和大客只有在材料、具体的系统和元器件、翼型、设计过程、制造技术、测试技术上可以共享，在主要的机体构件上很难共享。

• 【原创】危机还是机遇？（三）
• 你这思维至少还停留在二十多年前啊
• 大概就是这些个意思吧
• 不出所料，大飞的重点在大客，而不是大运
• 飞机、飞行器精品帖：
• 请看
• 这个问题以前谈过
• 适合国内市场问题

大运和大客在原则上的差别解决后，还有具体定型的问题。最大的问题就是：大运、大客应该多大？航程应该多远？这些问题决定了大运和大客的设计的基调。

中国空军现在的主力军用运输机是运8和伊尔76。运8是和世界上使用最广的C-130同级的运输机，性能良好，功能完善，使用灵活。但用于运载快反部队的机械化装备时，运8、C-130就有点勉为其难了。重量是一个问题，LAV轻型轮式装甲车的大小的重量就是围绕着C-130的装载能力设计的，M8轻型坦克也是一样。这样一来，战场上需要的防护能力、火力就受到限制。这种削足适履的做法在美军中受到强烈批评，对快反装备的发展也带来极大的限制。美军由于已经装备了大量的C-130，只能将错就错。中国空军装备的运8在数量上远远不能相比，还有机会更改，所以不应该将大运局限在这个吨级上。

伊尔76是前苏联为取代运8的原型安-12而设计的，速度更快，航程更远，载重量更大，并保持了良好的野战机场起落性能。中国进口了相当数量，使用经验十分满意。但伊尔76依然有机舱不够宽大的问题，用于装载主战坦克太局促。在载重量上，伊尔76同样很局促，勉强能装载T-72，但不足以装载中国的96、99式坦克。

美军最新的运输机是C-17。C-17具有机舱宽大（可以运载M1坦克）、载重量大（达75吨）、航程远（达4400公里，有空中加油时可以达到无限航程）和起落性能好（对跑道的要求不超过C-130）的优点，是结合C-130的野战机场起落性能和C-5的战略运输性能于一身的优秀运输机。但C-17这样的运输机十分昂贵，对解放军是有点不必要的奢华。在可预见的将来，全球快速部署不是解放军的主要使命，所以航程可以降下来一点，4000公里就足够了。如果有联合国维和行动的需要超过航程的能力的话，可以在友好国家中途加油。若是载重量以能够运载一辆战斗状态的主战坦克的话，那55吨就够了。考虑到主战坦克重量不断上升的趋势，可能放宽到60吨比较合适。机舱尺寸应该能够容纳96、99和计划中的新主战坦克，以及红9甚至东风15这样需要战略机动的武器系统。这样，理想大运就然而出了：

上单翼，高平尾，大尾门，四发，载重量约60吨，最大起飞重量约200吨，航程约4000公里

如果大运的要求相对清晰的话，大客的要求就远没有那么清晰了。大客的概念首先就十分模糊，到底多大才算大客？在运10的年代，载客120人就算大客了，现在120人的载客量只有支线客机的水平，而载客200人以上的波音787反而算中型客机了。当然，中国的标准可能和空客、波音不一样，不是一定要A380、波音747才算大型客机的。

如果不抠字眼的话，中国最需要的是两的级别的大客，一是波音737/A320 级别的窄体客机，载客150左右；二是A330/波音777-200级别的宽体客机，载客250-300人左右。

宽体、窄体不是一个简单的尺度问题，这里面反映了市场定位问题。客机的宽度是客机所有指标中最重要的。机身宽度大，每排就可以多安排座位；或者相同座位数时，座位的宽度就大，就舒适。机身宽度大，可以装载的航空集装箱和散件行李就多，就可以多搞“副业”，增加盈利。机身宽度大，座位所占的面积比例就大，走廊这样的“无效面积”的比例就小，经济效益就高。这个问题可以反过来理解，如果机身窄到只能在走廊两侧一边安排一个座位的话，那座位所占面积的比例就大体是2/3，走廊占1/3；如果机身宽度增加到走廊两侧各三个座位的话，那座位所占面积比例就增加到6/7，而走廊降到1/7。更宽的宽体客机可以达到每排10座，当然需要双走廊，否则边上的乘客要翻越千山万水才能到走廊，就太不方便了。即便有两条走廊，座位比例还是达到5/6，而走廊为1/6。每排座位数多的话，达到相同载客量就不需要太长的机身，这对乘客上下飞机是很有利的。拖着行李和孩子在窄小的走廊里走三十排才到自己的座位，是很令人恼火的。如果需要走50排的话，非发疯不可。每排座位的分布也是有讲究的，由波音767的2+3+2，有A300的2+4+2，有波音747的3+4+3，有波音777的2+5+2，各有各的道理，但最靠边或最靠中间的座位应该离走廊不超过一个座位，这样进出方便，所以747和777的布置并不好。但不管怎么布置，较宽的机身是不同的布置成为可能。

但是机身也不能随便加宽。增加机身宽度就等于增加机身截面积，就是增加迎风阻力和巡航油耗。增加机身宽度也增加机身的周长，也就是增加机身的表面积，增加摩擦阻力。增大的机身当然也增加重量。

机身的尺寸对客机的成功非常关键。波音707的成功使波音707的机身截面在波音727、737、757 上得到继承，即使最新的波音737-800也依然使用波音707时代定下的机身截面尺寸。A300的机身比波音767更宽，刚好可以在地板下装载两个LD3航空集装箱，这对A300打败波音767十分关键。A300的更宽可以在不损失机舱高度的前提下，采用圆形截面，而波音767就必须用椭圆形截面才能保证机舱高度，实际上增大了机身周长和摩擦阻力。A300的机身截面被A330/340所继承，原因就在于A300的成功。大客要获得经济上的成功，必须非常仔细地选择机身截面的尺度和形状，这对今后的成功有着重要的影响。

大客作为一个经济行为，就应该从目标市场的需求出发。大客在一开始估计以国内航线和亚太地区航线为主，用户以国内市场为主，兼顾出口市场。中国是一个很大的国家，又是一个人口众多的国家。亚太更是一个人口稠密的地区。中国或许应该像空客的起点一样，以高容量中短程宽体客机为切入点，首先发展A330级别的宽体中短程客机。波音737级的窄体客机现在在中国十分流行，但随着出行人群的增加，主要城市之间的航班必然越来越拥挤，必须向更大的宽体客机升级。中国的大客不能光看着眼下的需求，必须以未来20年甚至更长的时间作为设计的基础。只有在主要城市之间的干线流量解决后，才谈得到“二级城市”之间的点对点流量。而中国的几百万人口以上的城市汗牛充栋，在欧美都算得上主要城市，一旦流量上去了，根本不是波音737级别的客机能挡得住的。

从窄体客机入手可能在技术上比从宽体客机入手的风险要小一点，但发展余地也要小一点。从窄体客机向宽体客机攀登，这就是一个坎，需要重新下决心，重新积累，重新冲击，可能最终不见得比直接从宽体入手有利。

直接上宽体在技术上风险较大，但由于大运的关系，并非不可克服。大运在具体的飞机构件上或许难于和大客直接共享，但在设计技术和制造技术上是相通的。既然大运的尺寸相对固定，大客没有理由不充分运用大运的成果，而非要另起炉灶上窄体。在大客获得成功后，发展窄体的波音737级别的客机在技术上就迎刃而解了。

这样的话，理想大客的基本型也跃然纸上了：

下单翼，双发，机身宽度在A300的5.64米（地板下正好可以装载两个LD3航空集装箱）和波音787的5.74米（更加舒适）甚至A350的5.91米之间，但不大可能达到波音777的6.19米，载客250-300人，航程约5000海里/9000公里，最大起飞重量在250-300吨之间。

在这个基本型的基础上，可以衍生出加长的大容量型和缩短的增程型，当然还有货运型、客货混装型和军用特种飞机（加油机、预警机、电子战机等）。增程型的最大问题将在于ETOPS180以上的认证，这是取得单发停车还可以继续安全飞行180分钟的安全认证，对跨太平洋飞行很重要。在进一步研发窄体客机后，中国的大客就成为一个体系，中国的民航客机工业也真正形成了。

国务院的决定还规定了时间，那就是15年。这是一个很有意思的条款。一方面，中国的大飞工业基础还有很多空白，需要时间填补；另一方面，如果现在就开始一面创造条件一面上，15年间很多设计要求都会不可避免地发生变动。事实上，时间拖得太长是所有大项目的大忌，因为随着时间的变化，用户必然不断提出更新的要求，造成设计的反复返工，最后弄成面多了加水，水多了加面的尴尬。理想情况是积极准备，然后一鼓作气，一举攻下。在攻下的过程中，为未来改进预留接口，甚至根据技术发展的规划，对产品的中期改进作分阶段的升级规划。但是在最初的基本产品的研发上要及早冻结，拖太长的时间，这会夜长梦多，会坏事的。鼓气一鼓就15年不让泄气，要鼓出小肠气的。

但针对中国大飞空白很多的现实，15年又是一个不得已的办法。事实上，这15年可以分两步走。空军的大运要求急迫，空军对风险和成本的承受能力比民航强，先从大运入手未必不是一个办法，这也是笔者一贯主张先上大运的理由。在研发大运的过程中，飞机上的各种系统的研发同步跟上，通过在大运上的实际应用，在实践中不断改进，提高性能和可靠性，为在大客上用国产设备创造条件。

在自主研发大运的同时，大客可以同步上。把注意力首先集中在总体设计和系统集成上，而不拘泥于具体系统的开发上。通盘采用符合国际上行业标准的开放结构，采取拿来主义，将国际上先进、合用的产品为我所用。大客是民用产品，国际市场上可用的产品很多，不怕个别人捣鬼。美欧都有反垄断法，要挟供应商不得向竞争对手提供产品是违反反垄断法的，中国也有抵制的牌可以打的。如果给中国的大客有问题的产品，这对外国公司的信誉并不利，也是有法律手段可以追责任的。和国际接轨本来就是双向的。在拿来主义的天下精华一大抄的同时，国产的系统和器件积极按照国际上行业标准设计，取得经验和可靠性的记录，逐步达到和进口系统的互换。应该注意的是，大客和国产设备不是简单的进口替换，而是应该和进口产品在公平的基础上择优竞争。在一开始的扶持是可以的，但养成习惯就不行了，所以目标不能设得太低，否则永无出头之日。光靠价廉是不行的，用进口设备点缀也是不行的，必须在本质上有竞争力，有发展余力，苏联民航客机工业在使用进口设备后依然垮台就是一个先例。大客不是汽车，可以四年换一代，飞机公司没有这个能量，航空公司也没有这个胃口。

定点分别定西安和上海也是有道理的。就是波音、空客这样的老字号也不在同时上两个白手起家的超级项目，西安不可能同时吃得下大运和大客。西安在大型飞机的气动和结构上的经验和上海在综合工业基础方面的强处正好两者互补。

在具体的技术上，大飞有几个关键问题。一是发动机。大运的四发或许有机会采用进口发动机，但作为军用产品，长远来说国产发动机是必须的。中国正在开展一系列的航空发动机研制计划，其中或许就有从战斗机发动机的核心发动机向大运发动机衍生的计划。大客可能在一段时间内都需要采用进口的发动机。首先，作为民用飞机，进口发动机的阻力比较小；第二，国产发动机再先进、再可靠，也需要时间来证明。大客等不了那么长。可以一边用进口发动机，一边在国产发动机上积累运行时间，获得可靠性的记录。这里面的关键就在于大客应该具有能够在多种发动机比较容易地互换的能力，这在国际上有先例，不是做不到的。

机翼是气动性能的关键，中国在超临界翼型的研究上已经有一段时间了，可能已经大有收获，正等待时机一显身手。是否采用翼梢小翼，包括像波音777-300ER那样并不翘起来、只是增大后掠的类型，还有待具体的气动研究决定。除了超临界翼，变弯度技术、层流控制技术等先进机翼技术也应该考虑，如果不马上应用，至少应该对这些先进技术可能的收益，在成本、可靠性上的代价都弄清楚，而不是一概否定。

材料是另一个难关。常用的铝合金性能成熟、可靠，但重量较重。作为在经济性上要和国际先进水平竞争的大客，机体过重将是致命的，再先进的发动机也挡不住过重的机体，就像再强壮的郑海霞也跑不过王军霞一样。波音787是第一个全复合材料的机身，大客要直接上全复合材料的机身恐怕困难太多。A350没有那么极端，采用在A380上已经成熟的GLARE材料，这是玻璃纤维增强的铝合金。A350还采用了可焊接铝合金，大大改善了工艺性。中国在这些先进铝合金方面的研究成果不清楚，但中国得天独厚的稀土资源或许可以帮助中国出奇兵，在材料技术方面助大飞一力。

除了技术上的问题，营销上的问题也必须考虑，再不能犯运10的研制和民航脱节的错误了。大运的研制和销售没有问题，军品的研产销政府可以一手包办。大客就不一样了。即使大客性能优良，在没有可靠性和经济性业绩之前，即使国内的航空公司也会对用巨资购买未经证明的产品犹豫不决。爱国主义难以作为主要的购买动力。即使是国有公司，也是要按经济规律办事的。靠行政命令更成问题，不光会在业界引起反弹，也会在国际上造成问题。时代不同了，中国可以对国际贸易中的惯例视若无睹的时代过去了，中国如果一意孤行靠市场保护和行政命令销售大客，必定引起美欧的强烈反弹，毕竟这是美欧赖以平衡贸易的重要产品。中国必须在研制的融资和研制成功后的销售中采用有创意的新手法，至少在面子上要说得过去。研制期间，可以仿效空客的做法，由政府作保人，向飞机公司发放有偿低息贷款，或者以销售红利的方式作为还款方式，从规定年限后开始从每架卖出的飞机中提取红利。在销售阶段，除了低息贷款外，或许可以这样：对于承诺购买大客的公司，每购买的一架飞机先给他们一架用着，几年以后换全新的。这期间航空公司等于帮着营业性试飞，也好帮助在实用中发现问题，作出改进。这样可以消除他们对于初期可靠性、实用性和维修上的顾虑，他们最终得到的飞机也是经过实践检验和改进的飞机，而不是试验品。当然，这期间的问题都必须是小问题，而不是涉及安全的大问题，否则大客根本不能有适航证。回收的飞机可以翻新，作为二手再出售。这时大客已经初步建立了信用，销路应该不像一开始那样困难了。同样的优惠还可以扩展到外国航空公司，只要有人愿意买。这只是一个思路，并不一定可行，但大客的市场推销将需要一些创造性思维，这是没有疑问的。

20年前运10的上马和下马都有太多的历史悲剧，但是凤凰不死，只是重生。在烈火中涅磐而重生的中国大飞将肩负中国人的厚望，展翅冲天，将中华民族的复兴带入新的高度。

• 中国大运莫非真给我猜中了？
• 大概就是这些个意思吧