主题:【文摘】我国民用客机深度报道—0 -- 桥上
有些亲戚朋友与航空工业有关,所以一直比较关心航空工业的发展,见到河里一些大牛帖出很多这方面的文章,也贴一个背景资料。这是一篇关于大飞机制造的文章,题目、文章作者、发表的地方、原文连接如下:为了中国---我国民用客机深度报道
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《中国航空报》2008.12.2~12.12
作者:刘济美(新华社解放军分社记者)http://liujimei0855.blog.163.com/blog
原文二十几万字,我摘出了一小半,主要是一些背景细节,或者各位会感兴趣。
2007年12月21日,上海市一辆出租车的收音机里正在报道这样的新闻:“中国首架拥有自主知识产权的喷气式支线飞机——ARJ21-700飞机,将于今天下午在上海飞机制造厂举行下线仪式……”这则新闻触动了出租车司机15年前的一段记忆:“那个时候,每天下午我们总能看见一架飞机从上海飞机制造厂的方向飞向蓝天,但是,15年里却再也没有一架飞机从这里飞起来过!”现在,这里又开始制造飞机了,中国的商用飞机将从这里再次飞向蓝天!
2007年10月,美国《时代》周刊提前刊登了一篇标题为《中国航空业开始起飞》的文章。作者在文中写到:无论对于飞机还是飞行员来说,位于中国西藏的邦达机场都是一种挑战。该机场坐落于青藏高原的绵延群山之间,海拔高达1.4万英尺(4334米),是世界上最高的机场。由于那里空气稀薄,在中国国内航空业中占大多数的大型飞机——波音公司和空客公司的飞机,在某些条件下,尤其是在恶劣天气和满载乘客的情况下,普遍缺乏足够的动力和升力以满足飞机顺利起降的要求。所以,在2002年,北京政府做出了一个惊人的决定:中国将制造一种新型客机,它不仅能在西藏的邦达机场轻松起降,而且将使中国成为备受世人瞩目的世界级商用飞机制造商。5年之后(2007年),一架名为ARJ21-700新型飞机的样机停放在上海北部的一个普通的飞机库里。
早在1972年,美国总统尼克松访华拉开了中美外交的序幕,中国首次向波音公司定购了10架波音707飞机。截至2005年3月,中国民航运营的802架飞机中有501架为波音飞机。以飞机架数计算,波音在中国的市场份额为63%,以飞机座位计算,市场份额为67%。1985年2月,获得了一系列技术成功的运10飞机被挡在适航许可证的门槛之外,最终退出了世界民机竞飞的天空……
作为运10飞机的设计单位,上海飞机设计研究所(640所)始终主张研制干线飞机。运10飞机的研制始于1970年8月,前后历时15年,1980年9月26日成功首飞;1985年2月停止研制。在原中国航空工业总公司的一份内部资料里可以完整地了解到当年事件发展的始末。
根据资料显示,当时,原第三机械工业部起初想将正在南昌320厂研制的歼-12飞机交给上海生产;空军航空工业领导小组想要“尽快做出一个大型运输机的设计方案以便曹里怀副司令去上海落实”;上海市革命委员会在一开始就明确提出要搞大型旅客机作为周总理专机。最后,空军航空工业领导小组与原第三机械工业部一致决定:该机平时是客机,战时是运输机,项目由上海市领导。经过讨论,最后同意了西安飞机制造厂(172厂)设计科科长马凤山提出的“采用轰六翼型,机身参考三叉戟飞机布局特点,尾吊3台发动机”的设计方案,并要求172厂进一步做好设计生产准备。
1970年9月14日,上海市革命委员会常委确定了以上海市企业为主的飞机研制单位:飞机总装放在原中国人民解放军5703厂(上海飞机制造厂);发动机制造放在上海第一汽车附件厂(上海发动机制造厂);起落架制造在118厂(上海航空电器厂);雷达制造在上海无线电二厂,并且准备成立飞机制造公司。
运10飞机是起飞总重110吨,能够实现洲际间不着陆直航。它的设计基本上是按照国际标准来进行的,它以美国的民用飞机适航性条例FAR25为设计依据,同时也部分参考了英国规范BCAR-D、国际民航的适航技术手册DOC9051-AN/896、苏联规范ΗЛГС-2,以及有关的MIL标准等,从而保证了飞机能够达到规定的性能指标,具有一定先进性,并为研究制定我国的民用飞机设计规范打下了基础。但是在质量控制、技术管理和生产管理方面,则与国际标准有很大的差距。
波音747总设计师乔萨特在他的回忆录《未了的传奇》中称运10飞机为“亚洲版707飞机”。他认为这是一次有意思的经历:“1980年我们到中国专门参观了仿制波音707设计生产的运10飞机。当时有超过50个中国的工程师和政府官员陪同我们一起参观。后来我们登上了飞机并进入驾驶舱参观,驾驶舱里的布局和707飞机简直如出一辙。我发现飞机操纵系统的摩擦力太大,并建议他们对比一下中国航空公司正在使用的707飞机的操纵感。在完成试飞工作后,运十飞机就悄然退出了历史舞台,也许这是因为但是中国和西方的关系已经逐渐改善了,航空公司可以向美国购买喷气式飞机,这样一来,成本要比购买国产飞机低多了。”
上海飞机设计研究所(640所)总设计师吴兴世介绍说:“运10飞机的研制,打开了中国商用飞机产业发展的‘三条金光大道’——以运10飞机为平台,向大型远程商用飞机、大型军用特种飞机、中短程商用飞机方向发展。这种‘一个平台、军民融合、系列发展’的发展模式,完全符合世界各国商用飞机发展的普遍规律。当年,美国麦道公司的一位副总裁曾直言不讳地表示,如果有运10飞机,麦道飞机就不能顺利进入中国市场……事实上,他们真正想要遏制的并不是一款飞机产品,而是一个技术能力赖以发展的平台,但是非常遗憾,我们在当年却完全没有看清楚这一点。运10飞机的停飞,事实上是将中国民机产业挡在了‘三条金光大道’的入口。”
在1969年10月—1972年8月间,中国曾经先后上马了3个大型飞机项目,这3个项目的诞生与结束都受到国际关系、国内社会变革、地方利益等诸多因素的影响,航空工业自身所具有的价值已经使其发展成为影响世界格局、全球经济和社会变革的一股不可忽视的力量。
1969年3月,珍宝岛战斗之后,中苏边境持续紧张的局势使中国的战备工作进入了突击性临战阶段,在此期间,林彪提出:大搞轰炸机,大搞运输机的要求。聂荣臻同志在其回忆录中说:“所谓‘第一个号令’就是1969年10月18日,林彪背着党中央和毛泽东同志,借口‘加强战备、防止敌人突然袭击’,擅自发布‘紧急指示’,调动全军进入紧急战备状态。”
此前,国防科委第六研究院已经向西安飞机设计研究所下达了研制远程大型运输机(运9飞机、称“10号任务”)的任务。10月30日,中共空军党委向军委办事组、国防工办并周总理提出:力争在1972年基本将汉中歼击机基地改建成为大型运输机基地的报告。半年之后,一个更迫切的研制任务取代了远程大型运输机的研制:1970年6月10日,国防科委第六研究院又向西安飞机设计研究所下达研制远程轰炸机的任务(称“12号任务”),12月31日,空军党委、航空工业领导小组向周恩来、中央军委、国防工业领导小组递交《关于研制远程轰炸机的报告》:研制工作由西安飞机制造厂和西安飞机设计研究所(603所)进行,争取1973年出样机,1974年批量生产装备部队。
1970年8月,毛主席视察上海后,中央军委、国家计委向上海市下达了研制大型客机(运10飞机)的任务。1972年2月21日,毛泽东与美国总统尼克松“第一次握手”。大型喷气式客机的研制,也未尝不可看作是毛泽东对林彪背着自己擅自作重大决策的一种制衡作用:1971年9月13日,林彪叛逃坠机身亡;1972年8月22日,国部科委第六研究院下文通知:远程轰炸机研制任务暂停下来,各项预研项目与上海708工程(运10飞机)结合起来。此后,毛泽东再没有过问运10飞机的研制情况。
远程大型运输机、远程大型轰炸机、大型喷气式客机,3个大国之重器就是在这样一种复杂而尖锐的关系下开始研制又相继结束的。截至1985年2月,运10飞机共投入资金5.377亿元人民币;相继下马的远程大型运输机、远程大型轰炸机,使中国空军至今未能完成向战略型空军的转变。面对百废待兴的中国,邓小平在确定改革开放的决策时也作出了军队建设为经济建设让路的决定,1985年又正式提出“军队要忍耐”的口号。
上海飞机制造厂在半年前就获知了远程轰炸机研制任务暂停的消息,在中国经济出版社出版的《上飞四十年》中记录“1972年1月15日,‘远轰’缓办集中力量先把708工程搞上去。”接下来,空军各科研单位、航空工业向上海市支援了更多的工程技术人员。
原FAI院长黄强在《中国民机产业崛起之探索》中总结中国民机发展的教训时提到:地方政府有时干扰国家的决策,地方政府对航空工业有很高的积极性,强调各自的优势,希望民用飞机的生产定点在本省/市,但对航空工业的特点不甚了解,对民机研制的长期艰巨性缺乏认识。事实上,最早尝试地方办航空工业的上海市政府在1986年时就已经意识到航空工业应该由国家统一领导,地方办航空工业困难很多。1986年7月19日,上海市召开市长办公会,一致同意将上海航空工业公司及上海飞机制造厂、航空发动机厂、上海飞机设计研究所划归航空工业部。
1986年12月4日,国务院第125次常务会议决定,抓紧发展干线飞机。从项目论证开始,到1999年波音公司宣布关闭MD-90系列飞机生产线为止,中国干线飞机项目又开始了历时14年的探索……
1987年1月,原中国航空工业部与中国民航总局联合向波音公司、麦道公司、空客公司等国外6家飞机和发动机制造公司发出联合研制干线飞机的邀请。
空客公司首先明确拒绝了原中国航空工业部提出的联合研制改型飞机的要求,他们表示,“刚刚定型的A320飞机代表了世界最先进的水平,不需要做任何改动”。随后,中方也否定了空客公司合作生产A320飞机的建议。
原中国航空工业部与中国民航总局转而将波音公司视为合作伙伴,想在波音737-400飞机的基础上进行改型设计。1988年10月,经过4个月的干线飞机合作方案可行性研究之后,波音公司最后提出,“由于波音737/757市场销售情况良好,波音公司无意按照中方干线飞机项目要求对现有737/757进行改型”。无奈,中方放弃了改型要求而希望能合作生产150架波音737飞机,对此,波音公司则需要中方承诺,“波音公司生产的其它大型飞机在中国市场的份额能够达到70%”……
1992年3月,最终只有麦道公司同意了中方将MD90-30飞机的2轮起落架改装成4轮起落架的要求,这既达到了中国民航总局提出的“提高中国国内机场的起降能力”的要求,又满足了原中国航空工业部“牢牢抓住设计主动权”的要求。这一年,麦道公司在飞机行业的收益下滑了62%,华尔街开始担心麦道公司是否还能在这个行业支撑下去……
1993年,原中国航空工业总公司提出:以合作生产40架MD-90飞机为基础,以国际合作发展100座级飞机为突破口,实现立足国内研制生产180座级飞机的目标的“三步走计划”。
中国启动干线飞机项目的时候,国际民机市场正处于周期性的10年衰落时期,商用飞机销售价格大幅下滑,原中国航空工业总公司逐渐感觉合作生产MD90-30飞机经济压力增大。1993年2月,中国民航总局又向国务院明确提出,国内所有飞机跑道都已经改造完工,航空公司不再需要“2轮改成4轮”的MD-82T飞机。为此,国务院花费了近2两年时间在双方之间进行协调,原本40架的飞机合同,包括3架MD82、17架MD82T(4轮起落架)、20架MD90-30T(4轮起落架)最终改成:工业部门生产20架MD90-30飞机,中国民航总局直接向麦道公司购买20架MD90-30飞机……
当中国工业部门与民航部门正在为一些琐碎而毫无价值的事情相持不下的时候,1996年12月15日,波音公司用133亿美元合并了麦道公司。半个月之后,法国、德国、英国和西班牙也终于做出对空中客车进行改造的决定,将其建成一个统一领导和自主经营的经济实体以抗衡美国的威胁。
1997年11月,波音公司宣布MD-11、MD-80和MD-90系列飞机生产线将随着2000年2月最后1架飞机的交付而关闭。随后,本来就不喜欢MD-90飞机的中国民航总局明确提出:国内MD90-30飞机也应该与波音公司同步停产……
在原中国航空工业总公司生产最后2架MD-90飞机期间,厦门、海南、深圳、山东、武汉、云南、新疆等一大批地方航空公司都配备了波音737飞机,他们表示,乘客都感觉乘坐737飞机比乘坐机身狭长的MD-90飞机要舒服一些。
在这段时间里,中国民航总局总购买波音737飞机的总数超过了150架,波音公司也完成了737飞机的系列改型……
20世纪90年代,原中国航空工业总公司在中美合作生产干线飞机项目的过程中,大部分时间都在焦虑地销售分摊在他们身上的20架MD90-30飞机,与此前不同的是,这次不再是简单的“组装飞机”,而是与麦道公司合作制造飞机。最终MD90-30飞机只生产了2架,麦道公司就被波音公司兼并了,但是,中国飞机制造厂商也在近10年的合作生产中积攒下了宝贵的现代商用飞机制造经验。
原AVIC-1民机部部长王启明表示:MD-90项目带给中国航空工业最大的收获是飞机制造技术上的突破,我们掌握了很多生产管理技术与项目管理技术,包括如何制定关键的生产节点,制定详细的生产计划。从此之后,中国飞机制造厂商,能够按照国际先进的工艺标准来制造国际先进的商用飞机了。同时,我们也构建起了以上海飞机制造厂作为主制造商,西安飞机制造厂、沈阳飞机制造厂、成都飞机制造厂作为主供应商的生产分工格局、厂际间生产管理与产品质量控制的制造体系。我们在组装MD-82飞机的过程中仅仅扮演了大部件组装的角色,技术含量是很低的,只占全机工作份额度的6%-8%。MD-90项目改变了我们的角色,我们除了复合材料受到美国禁运的控制,其余所有工作都是从原材料进口开始一点点干起来的,最终90%机体的生产实现了国产化。这其中涉及非常重要的先进工艺标准,麦道有1000多项工艺标准,我们当时就使用了800项。而且,我们还取得了经过适航批准的生产许可证。当时,美国航天局指出:532项检查基础上,中国组装的一次检查合格率为95%,麦道公司只有51%。
商用飞机制造业内很少有什么秘密,但是当时,面对技术诱惑,我们最终放弃了对商业风险的谨慎态度。中国航空技术进出口总公司陈启南回忆说:“其实,早在几年前,当我们选定MD90飞机时,就有外商中的华人提醒我们,麦道公司的财政状况非常糟糕,和麦道公司进行长期的合作项目将会有很大的风险。但是当时,我们对此置若罔闻,直到麦道公司被合并,我们才感到惊讶。”
西安阎良被誉为“中国西雅图”。中国最早的大型运输机、远程轰炸机的研制就是在西安艰难起步的,航空工业内的专家都将运9飞机看作是中国大型运输机的前身。“1972年8月22日,远程轰炸机项目缓办之后,603所和172厂的200多名年轻技术骨干被抽调至上海,与从全国召集的400多名技术人员组成了上海市708设计院(上海飞机设计研究所),参与运10飞机的研制。”原603所所长李洪毅对航空工业对上海市的第一次人力增援仍然记忆犹新。
中国最早的一款支线客机运7,就是由西安飞机设计所与中国一航西安飞机工业(集团)有限责任公司(西飞公司)共同设计、制造的。运7飞机的研制始于1966年,是经过周恩来总理亲自批准,在前苏联安-24客机基础上测绘仿制的一款以支线客机为基本型的多用途运输机。1970年12月25日成功首飞,1982年设计定型,1984年1月23日,获得中国民航总局正式颁发的适航证,1986年4月正式投入客运,从此打破了外国飞机垄断中国民航客运市场的局面。
运7-100飞机先后有60多架投入使用,曾经是运营在我国支线航空市场上最大的机群,但是后来由于种种原因,运7-100被勒令停飞,从此失去了全面占领市场的机会。1988年,西飞公司开始了运7-200A飞机的研制,并于1993年12月26日成功首飞,1998年5月获得中国民航总局正式颁发的适航证。
1988年与德国MBB公司合作的MPC-75项目,使正处于由仿制向自主设计进行过渡时期的国内设计师第一次触及到了“现代民机设计思路”,当时合作的工程技术主要包括:总体优化设计技术、强度载荷滚动设计技术、符合民机适航要求的强度分析与校核程序、民机气动弹性分析计算、复合材料设计、系统与产品规范编写方法等大量的设计标准、规范和手册。从那时起我们才明白设计商用飞机应该从哪里着手,怎样根据客户的需求考虑设计上的权衡,在之后的与波音和空客合作的AE-100项目中,至少在项目前期的论证过程中,我们的设计人员能够与波音和空客的设计人员按照现代商用飞机的设计理念进行对话。MPC-75项目是全面提升我国商用飞机研发理念的有益尝试,当时中方在14个工程技术与管理专业领域参与项目预发展工作,主要内容包括:飞机初步设计工作、项目计划与控制、制造工艺与生产准备、适航鉴定与质保准备、市场和销售活动、产品支援准备、产品核算与财务分析等一整套现代商用飞机设计管理体系,并且应用在了运7-200A支线飞机的设计中。1989年—1992年,我们按照涉及飞机设计的8个方面,32个专业成系统地组成了176人的人才队伍前往德国,完成技术转让合同的转让内容,这也是当时科技人员出国规模最大的一次。在MPC75项目期间,德国人一个星期就能拿出一个设计方案,我们要一个月才能拿出一个设计方案。我们是靠人工描图,德国人是靠计算机编程画图。到了AE-100项目时,不到5、6年的时间,我们的设计人员不到一个星期也可以拿出一个三维设计方案了。但是,在标准体系建设上仍然存在非常大的差距。
原AVIC-1民机部部长王启明说:最终,MPC-75项目由于国内做出研制干线飞机的决定而被终止,但是项目所形成的2600万马克的技术转让合同确是空前绝后的成果。技术转让合同内容涉及8个大方面,32个专业内容,852个人月的培训工作,其中包含一个科学数据库系统、73个应用软件。主要有发展控制的修改程序、气动设计、结构动力学、性能、构型控制、结构设计、修理、系统设计、材料与工艺、适航、可靠性技术、质量保障、产品支援、市场开发与研究等。我们派出的176人包括总师、室主任、专业组长和技术员,是专业齐全、合理搭配的人才队伍。他们与MBB公司的工程技术人员一起,以MPC-75项目为对象,在实际的项目中提高了设计水平。通过技术转让,我们的设计人员首先在设计观念上得到了更新,了解了研制民用飞机的完整体系,特别是在复合材料设计技术上获得了宝贵经验,西飞公司后来承担了A320飞机的4件复合材料零部件的制造。1993年,在航空航天部的支持下,603所将全套技术转让资料与软件向上海640所进行推广,提高了640所的商用飞机设计软件技术水平。至今,仍在国内进行商用飞机研制的人,相当一部分都是当年经过MPC-75项目培养出来的,例如FAI的院长吴光辉、FAI的民机总设计师陈俊章、FAI负责适航的副总设计师朱余华、ACAC负责规划的总经理助理陈绥宁、ACAC负责市场销售的叶叶佩、西飞公司客户服务部总经理张智仁等等。
相比MPC-75,AE-100项目却更是生不逢时!在20世纪90年代初,603所、西飞公司与韩国大宇公司探讨如何共同开发一款新型支线飞机,从发挥各自所长的原则出发,确定了项目的合作模式:603所承担飞机的设计工作;西飞公司承担飞机的部分生产制造工作;韩国方面参加有关设计工作,承担部分生产制造任务,并提供型号研制所需的资金投入,1993年夏天,双方基本对94座的技术方案达成一致意见。与此同时,关于先发展干线飞机还是先发展支线飞机的争论也达到了高潮,603所明确提出我国商用飞机应该从90—100座级飞机起步的观点。1993年年底,中国航空工业总公司也正式通知603所和西飞公司:对韩国合作的新型支线飞机必须由中国航空工业总公司组织管理。随后,认为对韩合作纯属是企业行为的西飞公司总经理王秦平与603所所长李洪毅等人被召赴京统一思想。
时任国家总理李鹏与时任韩国总统金泳三在互访中达成共识,加强在商用飞机领域的合作,经双方认可将飞机定名为AE-100(亚洲快车100)。中国航空工业总公司基于减小项目风险,获得国外适航许可证的考虑,向世界商用飞机制造商发出了寻求AE-100国际合作伙伴的信息。随后,波音公司提出将AE-100作为B737飞机系列的向下延伸,设计工作由波音组织并在波音公司总部完成,并且,中韩必须为使用波音公司的技术资源和享受“波音公司”名称支付高达10亿美元的费用。这些苛刻的合作条件被当时渴望掌握项目主动权的中国航空工业总公司断然拒绝;而拒绝与麦道公司合作的原因则是无法容忍,麦道公司在已经进入发展阶段的MD-95飞机与AE-100项目之间举棋不定的暧昧态度;在此之后,中韩之间的合作关系也出现了微妙的变化,并最终被中国、新加坡联盟所取代。
欧洲合作伙伴的选择与谈判也是个漫长而艰难的过程。中国航空工业总公司在拒绝了与德宇航的合作之后,与法宇航、英宇航和意大利宇航公司联合组成的亚洲国际飞机公司(小AIA)签订了初步合作意向书,但是小AIA的所有技术标准、技术诀窍全部归属于空客公司。1997年5月15日,中国航空工业总公司、由空客公司与小AIA组成的支线飞机公司(空客AIA)和新加坡三方签署项目框架协议。但是,原定于1998年2月18日在北京举行的最后一轮谈判,却再也没有举行……
1998年6月17日,用于AE-100项目的100亿元人民币“总理基金”划出了中国航空工业总公司的账户,AE-100项目宣告终结。
1998年9月7日,在英国国际航空展上,空客公司正式宣布投资5亿美元研制107座支线飞机A318(与波音公司的B717飞机竞争),并且已经获得了109架的定单。所有业内人士都看得出来,这就是3个月前空客公司以“市场前景不乐观,没有足够的定货”为理由而终止与中国合作的AE-100项目!英国《金融时报》对此发表评论说:“这对中国正处于萌芽中的航空工业是猛烈的一击,使其成为重要的飞机制造商的计划丧失了非常关键的发展机遇。”
此后,“对外合作与自主研制”成为继“干支之争”之后又一个观念与舆论争论的焦点,对于飞机项目总装地点的“东西之争”也在这一时期初现端倪。韩国大宇公司一再要求将总装厂建在韩国;中国要求总装在航空技术实力雄厚、研制、试验、试飞配套的西飞公司。随着项目的进展,欧洲公司对西安和上海的考察增多,尽管他们认为西安的设计与生产能力远远超过上海,但是,上海的环境优势却显示了诱人的魅力,飞机总装由西安移往上海的思想由此萌芽。
1997年3月21日,国务院决定将AE-100飞机的总装定点在西安。作为AE-100项目的最初策划者,603所承担了AE-100项目的5项技术攻关:超临界机翼设计和试验验证、商用飞机载荷分析系统、AE-100复合材料结构设计技术、AE-100电传操纵系统攻关、产品数字化设计和管理;西飞公司主要负责AE-100胶接机翼壁板喷丸成型技术研究与应用。这些技术攻关内容涉及我国在大中型运输类飞机研制中存在的关键性问题。但是,在AE-100项目结束后,中国商用飞机领域没有了可以继续实践的项目,这些技术攻关的实践与取得的阶段性成果不能得到实际应用与继续发展,就连这支商用飞机研制队伍也不能被完整地保留下来,对于商用飞机设计理念的认识随之也出现了不小的倒退(德国多尼尔D728项目结束时,同样希望能够完整地保留设计队伍;可惜的是,MPC-75项目的技术转让成果也随着大部分人员的流失而成为断简残编,没有真正在中国土地上形成民机领域急需的设计与研制体系。
事实上,在当时,100座级是一个非常敏感的飞机选型,因为这是大型飞机与支线飞机衔接的地方,缩短一点就是支线飞机,但是只要加长一点就会直接与空客A318(107座)与波音737-500(108座,1989年6月30日首飞)型飞机产生直接的竞争。所以,波音公司和空客公司既不愿意冒险进入支线飞机市场,同时,他们也必然联合起来对任何敢于觊觎大飞机市场的飞机制造商予以致命打击,即使是那些有能力进行独立研制的飞机制造商也不能逃过命运的劫杀,那么,中国试图通过与波音或者空客进行合作,然后再将所学到的技术与经验用于制造自己的大型商用飞机的梦想,无异于与虎谋皮……
1998年,在国防科工委的20年产业规划报告中指出:2010年之前,中国不再搞整机研发。当年的信息制度并没有向今天这样快捷而透明,甚至被外国学者称为“透明猫”时期。当时这份文件虽然仅仅在小范围内进行了传达,但是带给整个民用航空工业的震惊在多年后仍令当事者记忆深刻。
1998年,AE-100项目解散时,参加过MPC-75与AE-100项目的设计人员在北京告别,面对吉凶未卜的前途,他们极其悲壮地喝了一次酒,几十号人站在祖国的星空下掩面痛哭:这一辈子恐怕是再也别想研制民机了!他们站在祖国的蓝天下拥抱告别:祖国的蓝天上怎么就飞不起来中国的商用飞机。
事实上,比技术递进显得更为迫切的问题却是企业人员的生存状况。1996年,商用飞机设计人员开始大量的流失,就如同股股的鲜血从破裂的血管里无声地流逝……
无论是上海飞机设计研究所还是西安飞机设计研究所,1996年生活几乎都陷入了绝境,连职工的工资发放都成了问题。在西安阎良,所里为了完整保留设计队伍,他们曾经只实行半天工作制,而把所里节约下的能源经费作为工资发给职工。当时,就连阎良当地经营蔬菜的小商贩都抱怨说:“100座下马了,我们的菜价也上不去了”。
“军队要忍耐”使中国军队建设主要以防御为主,武器装备更是在多年间仅仅处于简单的维持,全军除特殊装备外,基本只是处于只预研而不生产的状态。西飞集团公司党委书记孟祥凯回忆说:“西飞公司是从事大型军事装备生产的企业,当时国家的战略是国土防御,导致我们的产品一直只有很少的订货量,企业发展也不受重视。西飞公司30多年才生产了200多架飞机,这只是生产歼击机厂家两三年的生产量,我们一直生活在强烈的生存危机当中。在最困难的时候,西飞公司的民品产业为企业的后续发展提供了支撑作用。
自从20世纪80年代,上海飞机制造厂就开始与新加坡、香港的一些飞机维修公司进行合作,MD-90项目结束后,上海飞机制造厂决定将最好的技术工人送到这些公司去打工。王文斌说:“当时的想法就是用劳务输出的办法将最好的技术工人储备下来,工厂提供所有的条件,挣的钱都归个人,唯一的条件就是工厂开始制造飞机的时候必须回来!”
与此同时,上海汽车集团公司已经看到了汽车工业自主研发的重要性,在上海市政府的支持下,上汽集团有意要将上海飞机设计研究所整编制接收,成为上海汽车集团公司的汽车研发中心,甚至希望通过整编把民航所管辖的龙华机场建设成为上海的汽车城。
最终,这件事被原中国航空工业总公司总经理朱育理断然叫停!
1997年,中国打响了国企脱困的攻坚战。那一年夏天,时任国务院副总理的朱镕基亲临原中国航空工业总公司旗下的黎明公司督战,面对着连买煤过冬的钱都拿不出的困难企业,朱镕基狠狠地批评了改革攻坚不力的企业干部,责令黎明公司干部克服畏难情绪,努力推进改革脱困。然而,冰冻三尺非一日之寒,在推进下岗分流改革过程中的矛盾非常尖锐,酿出了一名下岗职工杀害了企业中层干部一家三口的惨剧。黎明公司的改革脱困攻坚陷入了僵局,成了整个航空工业改革脱困攻坚战中的一个久攻不克的要塞。
早在1996年,为了解决生存问题,上海飞机设计研究所就曾为上海大众汽车工业公司进行了CATIA软件工程应用培训,并先后参与过上汽集团的一些项目,包括桑塔纳2000的设计,并与泛美公司一起搞过汽车设计;而到了1999年,为了进入上海汽车这一支柱产业,他们还参与了上海通用汽车公司新型家用轿车 “赛欧”的开发。
1998年下半年,原中国航空工业总公司已经开始酝酿“东西整合”,即对西安飞机制造厂、西安飞机设计研究所与上海飞机制造厂、上海飞机设计研究所进行合并,并以此作为理顺体制、适应中国民机工业发展的一项重要举措,并得到了国防科学工业委员会的支持。当时,科工委表示说:“民机要下决心合并,两个所合并步伐越快,动作越迅速,科工委支持就越大。”
虽然上汽集团整编上海飞机设计研究所的想法最终没有获得成功,但却导致了大量的飞机设计人员向汽车领域的流失,而这种失血现象一直到2007年才彻底停止,长达10年之久的人才流失使中国商用飞机设计力量元气大伤……
1998 年5月18日,曾任AE-100项目中方总设计师的603所总设计师王清平说服了时任603所所长的李洪毅,决定作为民品项目推出一个70座级、采用 2+2布局、窄机身的支线飞机——NRJ。国内前后共有6家企业参与研制,西飞公司、哈飞公司、陕飞公司、上航集团、上海飞机设计所和西安飞机设计研究所,各投资金10万元成立工作团队,大家一致认为即使国家不投入,只要飞机选型好,有市场就贷款一起研制。随即他们对国内市场展开充分调研。1999 年,当意向定单达到98架时,他们向国防科工委提交立项报告,希望国家能够给予资金支持。
1999年1月,NRJ飞机因为资金链断裂而宣告失败!
上海的民机团队精明却过于审慎,在他们看来,如果不依靠国家意志与资金的支持,要成就民机工业的发展是难以成功的。因此,在运10飞机停飞的岁月里,他们一直不断地依靠社会各界的力量呼吁、等待着国家的政策与资金的扶持。他们不断追忆往日辉煌,甚至产生幻觉,认为凭借地理优势就可以自成体系,但是面对MD-90日渐过时的设计观念却又不敢大胆扬弃,进行技术创新。
而陕西的民机团队则不同,共和国所有的大型飞机,无论是运输机还是轰炸机都诞生于此,甚至连运10飞机的领军人物马凤山都是从西安飞机制造厂调过去的,而原西安飞行设计研究所所长熊焰则调到上海成为上海飞机设计研究所的行政负责人。陕西具备了中国研制飞机最雄厚的航空产业体系:除了在整机设计、制造、试飞与验证方面的优势外,还在发动机、起落架、机载电子、电源、导航与飞行控制、仪器仪表、人力资源等方面都具有良好的基础。他们承担多项国家重点工程的研制任务,至今仍有人常年攻关于戈壁险滩的试验场之中,无论是在军机研制还是民机开发中,他们都为中国航空工业的发展做出过不可忽视的贡献。1999年,NRJ项目的失败反而激发出西安民机团队更大的“叛逆”与冒险,现代商用飞机设计理念使他们变得更加关注市场的变化,更加关注客户的需求,也许NRJ获得的98架飞机的意向订单也更坚定了他们进军支线航空市场的信心,“既然不能进行新机研制,何不按照现代商用飞机的理念对现有产品进脱胎换骨的改进”!于是,一种典型的具有国际先进水平的涡桨支线客机——新舟60飞机(MA60)诞生了,而它的原型机就是运 7-200A飞机。
1999年,西飞公司开展“精品形象工程”,在运7-200A飞机基础上按照市场和客户的实际需求,对飞机外观、质量和舒适性等方面进行了20多项改进,并且首次通过国际合作方式,选用了国外系统供应商的成熟产品:加拿大普惠公司最新研制的PW127C涡轮式低油耗涡旋桨发动机、美国科林斯公司的航电系统、霍尼韦尔公司的导航系统和汉密尔顿公司的247F—C全复合材料、高效、低噪音四叶螺旋桨,噪音由过去的90分贝左右下降至82分贝左右,油耗下降了 30%左右,飞机由此发生了脱胎换骨的变化。1999年,具有自主知识产权、严格按照CCAR25部适航标准进行验证的MA60飞机首飞成功。2004 年,首架MA60远销津巴布韦,成功地飞出国门进入世界民机市场。同时,这种通过国际合作选择系统供应商的模式也为ARJ21项目的发展积累了经验。
虽然,MA60飞机并不属于新机研制,但它却是中国民机工业首次具有商业理性主动尊重市场规律的客观选择。MA60飞机几经市场沉浮,经历了退出国内市场,打入国际市场,再重返国内市场的反复过程,伴随着每一次产品的更新,终于建立起商用飞机必须走向市场获得成功的概念。MA60飞机另一个重要的价值还在于,它是中国商用飞机产品中真正在售后服务保障方面经受过考验的飞机,而在此之前,我们在客户服务、产品支援队伍与体系建设方面毫无经验。西飞公司目前向海外派出了专门的技术人员进行外场产品售后服务,针对MA60飞机备件支援距离远,备件运输通道单一,信息传递手段落后的局面,西飞公司编制了应急程序文件,建立了产品应急支援体系,对紧急备件设立了绿色通道。截至2008年1月10日,MA60飞机订单达118架,MA60飞机在海外运营情况良好,技术签派率达到了99.6%;通过对旅客的调查,84%的乘客对MA60飞机的舒适性表示满意。
但是MA60飞机也留下了非常大的遗憾,当时西飞公司为了尽早交付用户而错过了取得美国联邦航空局(FAA)型号合格证的最好时机,从而失去了打入欧美等发达国家支线航空市场的机会。所以在 ARJ21项目中AVIC-1也更加坚定地要求,哪怕是慢一点,也要取得FAA的型号合格证,为ARJ21-700进入国际市场扫清障碍。
上海的民机团队缜密细致,始终关注上层决策,在运10飞机的资料里详细地记录着每一位领导的讲话,甚至可以查到与会记者的人数。这种精细使他们制造出来的飞机质量是令人满意的,当年,FAA就曾向麦道公司指出:“上航公司的质保体系是由麦道公司延伸过去的,但目前看来,真正的质量管理还在上海”,这恰恰是为什么他们后来对MD-90的技术理念不愿越雷池一步的原因。
而与其产生鲜明对比的则是,西安的民机团队粗犷豁达,始终关注市场变化,在MA60飞机的资料介绍中甚至没有记录“2003年3月12日,中共中央政治局委员、国务院副总理吴邦国,全国人大常委会副委员长邹家华、许嘉璐、蒋正华等同志,相继乘上MA60飞机亲自体验飞行”这件重要的事,也许他们认为加强产品质量、与客户进行有效沟通,这些加强企业内功的行为远比拉着总理帮助卖飞机更为重要。但这种粗犷有时也令他们行为桀骜不驯,错失FAA适航证就是为此而付出代价;这种粗犷也体现在他们制造出来的飞机总是因为工艺缺乏细腻而受到业界的批评,为了除去他们所继承的俄罗斯制造技术风格的DNA,AVIC-1不得不始终对他们强化输入“精品工程”的观念。
2000年2月15日,朱镕基、李岚清、吴邦国等领导听取关于我国民机发展思路的汇报,决定支持发展我国新型涡扇喷气支线飞机。
当时,国家做出了一个折中的决定,在同意中国航空工业第一集团公司研制新支线飞机的同时,也批准了中国航空工业第二集团公司与巴西航空工业公司合作组装生产ERJ-145飞机的请求。
2000 年珠海航展期间,时任AVIC-1总经理刘高倬对媒体宣布:经过半年多准备,根据国防科工委的要求,中国航空工业第一集团公司决定,按照现代企业制度,组建规范的有限责任公司——新支线飞机项目公司,作为新支线飞机项目的责任主体和经营主体,申请并持有新支线飞机的TC(型号合格证)、PC(生产合格证)具有外贸进出口权。
而在此届航展上,巴西航空工业公司也向外界透露,他们将与中国航空工业第二集团公司所属的哈尔滨飞机工业集团进行合作,在中国组装生产ERJ-145飞机(50座级),以解决中国支线航空市场的迫切需求。
国家也明确规定,引进项目不能与ARJ21-700飞机直接产生竞争。
自2000年11月17日起,新支线飞机项目公司(筹)在上海集中办公,任务是兴办一家好公司(中航商用飞机有限公司,简称ACAC),选准符合用户需求,能为营运支线空运创效益的新支线飞机产品市场切入点。同以往夭折的商用飞机项目相比,新支线飞机项目具有一下特点:
——新支线飞机将坚持以我为主的发展道路,在立足于国内科研生产力量、掌握自主知识产权的基础上,积极开展多种形式的国际合作,按照主制造商——供应商模式研制生产。总装、交付、客户培训和服务基地设在上海。
—— 新支线飞机将坚持采用新的运作机制和管理模式,实行国家、地方和企事业单位“共同投资、共担风险”的市场运作机制,多方式、多渠道进行融资。并由中国航空工业第一集团公司、上海航空工业集团、西安飞机制造厂、原西安飞机设计所、原上海飞机设计所等15个企事业单位加盟ACAC成为股东。
——新支线飞机将坚持以市场需求为导向,以满足国内市场需求为主,积极开拓国际市场,充分利用航空工业的优势,开展全国大协作。
2001 年8月20日,中国航空工业第一集团公司向国防科工委上报了《关于新型涡扇支线飞机项目立项的请示》;2002年1月16日,国家发展计划委员会对民机研制程序、发展途径、研制经费、组织结构、运作模式和市场等有关问题提出意见;2月19日,国防科工委就新支线客机立项问题致函国家发展计划委员会;直到 2002年6月14日,国家发展计划委员会才正式批准新支线飞机项目立项。新支线飞机项目从国家决策到政府部门正式批准立项用了18个月的时间。
2007 年,AVIC-1利用西飞国际上市公司募集32亿元整合了旗下民机产业资源,成立了从属于西飞国际的沈飞民机公司和成飞民机公司。随后,AVIC-1还启动了ACAC海外私募工作,这个融资活动突然偃旗息鼓,没了消息。
西部民航部门运输发展规划显示:预计到2015年,西部将形成成都、西安二个国家级枢纽机场,昆明、兰州、乌鲁木齐、桂林、重庆5个区域性枢纽机场,支线航空机场将达到90多个,西部地区机场总数将达到100多个。
民航总局的《发展我国支线航空运输基本思路报告》中预测:
在“十五”期间,全国支线航空旅客运输量年均增长10%左右,到2015年,初步测算我国支线客机机队将达到300架以上。
国务院发展研究中心“国产新支线客机发展战略”课题组预测结果显示:
到2030年,我国支线航空客运量、客运周转量占全部航空运输的比重将分别达到19.3%和6.4%,未来5年,我国将出现一次支线客机采购的高峰。
国内航空公司普遍认为,70—90座级的支线客机才能真正在运营中赚钱,但是,航空公司的需求与国务院明确要求“研制30—70座级支线客机”的决策产生了现实冲突。在ACAC内部,甚至有人揣摩国家的真实意图是希望研制50座级的客机,得出结论的理由却非常耐人寻味,运10飞机是150座级,MPC-75项目是75座级,AE-100项目是100座级,那么,ARJ21项目只能是30+70=100/2=50座级。
经过对市场谨慎的审视之后,ACAC对ARJ21-700飞机的市场定位有了一些想法:
ARJ21-700飞机应该是70—90座;
它的基本航程能够达到1200km、加大航程能够达到1600km;
它要满足国内经济发达的中小城市与大城市间,西部地区与其他城市间“瘦长航线”的飞行;
它要满足沿海城市跨海间航线发展的需求;
它要满足国内不断增长的公务机的需求。
同时,ACAC将ARJ21-700飞机在同类飞机中的竞争优势确定为:
西部适应性:它能够在高原实现不减载飞行,而不像所有进口支线客机那样,夏日在高原飞行就必须减载;
舒适性:它有着特别宽的机身,客舱宽度为3.143米,比CRJ-700、ERJ-170等支线客机要宽0.4米;
经济性:它的直接使用成本要比CRJ-200飞机低8%-10%。
“ARJ21-700飞机采用3+2布局,因为,即使乘客只坐了两边而把中间一排全部都空着,那么飞机的上座率也会在60%以上,可以在满足航空公司盈利的前提下,使乘客获得更大的舒适性。”原ARJ21-700飞机总设计师吴兴世解释说:“即使你是刚从波音737飞机和空客A320飞机上下来,再来乘坐ARJ21-700飞机,在飞机的舒适性上也不会感觉到太大的差异,这就是航空公司最需要的飞机。”
至于ARJ21-700飞机为什么要选择尾吊式布局?
“我们需要把风险降到最低,我们需要一步成功。”吴兴世解释说:“ARJ21-700飞机比较小,机翼装在下面比较合适,如果发动机再装到机翼下面,那么离地面就太近了,地面上的沙子很容易吸进发动机,另外,在地面有水的情况下,前起落架溅出来的水也会被发动机吸进去,而这些情况往往要到飞机真的飞起来之后才能发现,波音737飞机为了解决这些问题就把发动机给压扁了,而我们的做法是采用尾吊式布局来解决问题。”
一直以来,上至国家下至航空公司,种种质疑的目光灼伤了所有航空人的心,就是在这样的心情下,汤小平领命出征。
2000年3月12日,时任副总理吴邦国针对ARJ21项目说:“这是最后一次机会,不要再错过!”这句话反映了来自于国家层面的质疑,这种意味深长的“关怀”令航空人内心充满酸楚。一时间,对航空工业“屡战屡败,屡败屡战”的评价频频出现在国内媒体上,事实上,这种评价恰恰源自航空工业内部。
也有一些学者强调:“航空工业界进行了近40年渐行深远的探索,其中的价值与意义应该及时加以总结,尽快形成更广泛的航空共识,媒体更应该对国家战略性产业起到舆论支撑的作用。”业界分析人士也普遍认为,此次,如果与民机工业发展休息相关的中国航空运输业,依然不愿意与中国民机工业“比翼双飞”,那么,ARJ21-700飞机想要获得商业成功将变得异常艰难,中国民机工业也将很难再找到新的突围之路,更无力阻挡国外飞机垄断中国天空的步伐。
对于“屡战屡败、屡败屡战”的评价,中国航空工业集团公司总经理林左鸣说:“这种评价不公平,中国航空工业发展过程中,民机从没上过战场又何谈失败,哪一次不是因为国家吹了集结号而被迫终止下马啊!只要这次国家不再叫停,我们一定按照市场经济规律,把战斗进行到底。”
几家航空公司走下来, ACAC意识到产品支持才是航空公司选购飞机时考虑最多的因素。在与国内的航空公司频繁地接触之后,航空公司逐渐被ACAC的真诚所打动,他们纷纷表示愿意支持ARJ的研制,愿意向ACAC提供所需的资料,随后,航空公司的各类专家也对ARJ21-700飞机的设计提出了很多具体的建议,ACAC综合了这些具体的客户建议,准备开始对ARJ21-700飞机进行详细的设计。
“先不要考虑货运型,货运很难盈利,一般采用客货混装,我们希望货舱大一些”。
“设计时不要加装缝翼,否则会增加我们的维护成本”。
“发动机加反推力效率增加了1%-3%,其实这个意义不大,反而还增加了我们的购置成本和维护成本”。
“建议起落架选型时多考虑几家,空客飞机最初只选了一家,供应商在维护时表现很不好”。
“国内设计人员应有创新精神,对飞机深入了解一些,设计细致一些,不仅要考虑客舱的舒适感觉,也要考虑驾驶舱的舒适性”。
“在设计上留有用户选择空间;必须配置模拟机,以便更好培训空勤人员;在适航考虑上应有超前性;国家政策对国产支线客机至关重要,目前,除国产的新舟60飞机享受了10元的机场建设费,其余都是外国支线客机在享受这项优惠政策”。
飞机维护主管的意见为ARJ21-700飞机的“飞机可维护性设计”提供了更加具体的指导:
“机载设备希望有多种选装件,机体要考虑通用性,中央构型控制系统、资料存贮系统应能时时进行人机交流”。
“在飞机可维护性的设计上,应充分考虑是否好拆装,清洗是否方便,有些东西不是用坏的而是拆坏的,例如,图-154飞机的发动机包皮拆装设计的就非常麻烦,除非有明显的症状,最好能不拆就可检查和维护”。
“配件最好具有通用性并且容易采购,例如,清洗剂可标明成分,航空公司可购置同样成分的替代品使用”。
“应该向波音777飞机学习,在设计时就模拟维护,以求达到维护最简便;人-机接口要好,最好有自动状态检测系统;维护资料如部件、故障、排故、结构和放飞等手册应齐全,有什么故障症候,查手册即可排故,资料应便携,排故手册中介绍的方法随时补充、更新”。
ERJ-145飞机的机长给了ACAC一点打击:“ARJ21-700飞机的概念不错,但是你们有点晚了,我感觉ERJ-145飞机挺好飞的,它具有自动驾驶系统、制动控制系统,比较容易驾驶,两个人操作还挺轻松。”
飞行员提出的所有建议直接与飞机安全相关,他们在飞机的操纵性与驾驶舱的舒适性设计方面给出很多建议:
“我们最关心飞机出现故障时,航电系统能不能及时体现并提出告警,所有的故障是否容易排除,ERJ-145飞机分别设有几个等级的告警,缺点就是都是英文的而没有中文。”
“另外强调一下,应加装自动油门,发动机反推问题可以论证一下,虽然其增加了维护费用,但在下雨时其对减速有很大贡献,甚至不用踩刹车,它可以增加飞机起降时的安全并减轻飞行员的劳动强度。”
“ERJ-145飞机的驾驶杆有点靠前,胳膊不是很舒服,而A320飞机的驾驶舱设计的非常完美,ERJ-145飞机的10米/秒爬升率、5%爬升梯度都比较令人满意。”
同时,ACAC也听到了航空公司对一些飞机的抱怨:
总是要在后货舱加配重,在地板上加了300公斤钢板;
发动机的可维护性比较差;厨房使重量增加了200多公斤;
ERJ-145飞机的行李舱太小,希望ARJ21-700飞机的行李舱稍微大一些;
我希望剩余推力大一些,起飞滑跑距离与B737一样,但其过站停留时间仅10分钟……
这些抱怨,让ACAC真正理解了所谓“商业成功”不仅体现在ACAC把飞机卖出去,同时也体现在航空公司在飞机使用中也获得赢利。
市场部经理说,你们把ARJ21-700飞机搞好了,就像汽车制造商把10万元以下家用轿车搞好了,市场前景一定很大。
培训科长则认为培训是至关重要的,ACAC应该从几个方面现在就着手准备:要与国际接轨,在研制时就应根据飞机设置安排培训,如第一机长、第二机长的培训,机上电子系统的培训,乘务员的训练等要有完整的培训大纲;要有先进的培训手段,书面资料、光盘都要有,相对来说,光盘比印刷品更好;一定要投入模拟机,要有自己的教员队伍,包括理论教员和模拟机教员……
总经济师告诉ACAC,航空公司选购新机时主要从三个方面考虑:性能、构型和机内布置;价格;技术支持,如航材、备件和培训。
“例如,我们买ERJ-145飞机,巴西航空公司要免费培训我们5个机组,ERJ-145飞机的销售用的是巴西的出口信贷;空客公司把出口信贷改为商业信贷,其利率甚至比出口信贷还低;购买ERJ-145飞机时,巴西航空公司提供了超过10%的航材清单,我们同意接受的较少,备件上涨幅度根据物价浮动,一般不超过3-5%……”
2001年2月22日,ACAC走访了上海航空公司,与上海航空公司的有关人员就ARJ21-700飞机的市场商务情况进行了讨论并交换了意见,同时,上海航空公司也介绍了CRJ-200飞机的市场商务情况。
上海航空公司的专家介绍说,从市场方面看,中国支线客机的市场主要还是在东南沿海,这里的经济比较发达,经贸往来等对航空运输的需求很大,西部地区是一个潜在的市场。我们有个预测:上海浦东国际机场二期第二条飞行跑道建成后,放50-60架支线客机在那里飞行肯定没有问题,东南沿海大城市周边还是有市场的。航空公司需要70座级、90座级和50-60座的飞机,所以,ARJ21-700飞机基本型选70座级是正确的,向上和向下都能发展,符合我们的要求。
ARJ21-700飞机采用了3+2的客舱布局,客舱宽度和过道高度比较大,舒适性好,另外,从客机改货机的角度考虑5排座是非常好的,飞机的飞行操纵系统是非常重要的,要考虑通用性,在航空公司飞行员是宝贵财富。
CRJ-200飞机是从公务机改过来的,飞行维护、飞行操纵很麻烦,飞行员很疲劳,另外,不能和波音系列飞机通用。
发动机建议选用成熟的GE公司CF34系列产品。
产品支援售后服务是一项非常重要的内容,是航空公司采购飞机的重要因素,也有非常大的利润空间,国内运7飞机,发动机虽然采用了普惠公司的发动机,但是,售后服务与国外供应商相比还存在很大差距。
ARJ21系列飞机的备件库建设很重要,有两个地方很合适,北京或者是上海,建在国际化的大机场附近,能够确保紧急订购。
采用现代企业制度和新的理念成立新支线客机项目公司是正确的,外部参与合作有了基础和途径……
航空公司专家的意见和建议对ARJ21-700飞机的设计、制造和产品支援建设起到了指导性的作用。
最后,1000名中国设计师们与19家国外系统供应商,将所有的知识综合到一起令航空公司广泛的需求最终得以实现。在无数次探讨与思考之后,ACAC决定凭借ARJ21-700飞机的座级数、舒适度以及西部适应性这些特点,来赢得市场竞争的青睐。
媒体这样描述ARJ21-700飞机:
ARJ21-700飞机以保证安全性为前提,强调可靠性和维修性,追求经济型,兼顾舒适性,它采用国内外成熟的先进技术,充分利用现有技术基础,降低研制风险和研制成本。
ARJ21-700飞机以格尔木机场、九寨黄龙机场作为设计临界条件,我国西部地区机场条件相对简陋,航线障碍物多,这既要求飞机有过硬的起飞和爬升性能,在不减载的情况下能在较短的距离内起落,又要保证飞机能在较为恶劣的气候环境中运营,并对单发升限等飞机性能提出了很高的要求。ARJ21-700飞机是世界上第一架完全按照中国自然环境建立设计标准的飞机。
ARJ21-700飞机客舱宽度3.14米,在同类支线客机中是最宽敞的,而且,增大了下货舱的高度和容积。基本型和加长型分别拥有17.7立方米和20.9立方米的下货舱,货舱高度接近1米。
ARJ21-700飞机低于同类竞争飞机的直接使用成本和全寿命成本,从开始设计就对飞机的全寿命成本进行严格控制,通过采用长寿命结构设计,注重高可靠性、维修性设计,使飞机的可靠性和安全性得以提高,从而降低维护成本。采用的低油耗先进涡扇发动机,提高了飞机的使用经济性。运用以IT技术为代表的先进研发手段以及与国际接轨的生产管理和质保体系,也降低了研制和生产成本。
ARJ21-700飞机与150座级干线飞机具有相近的飞行性能和相媲美的舒适性,在驾驶舱人机界面、维护人机界面和相应操作程序方面,尽量保持共通性,可降低航空公司飞行员换装培训成本。
最早与ACAC签订启动用户协议的是上海航空股份有限公司,但是,他们明确对ACAC表示“不要对外宣布”。在很长的一段时间里,关于35架飞机定单的真实性,仍然流传着很多谣传,甚至连国防科工委在批准ARJ21项目立项时也提出审查购机合同的要求。所有这一切都体现着社会各个层面对航空工业的不信任。
一架完整的ARJ21-700飞机要由几万个零部件组合而成,在全球范围内生产和组装任何一种产品,其复杂程度都无法与商用飞机相提并论。
毫无疑问,即使ARJ21-700飞机选择了19家国际知名系统供应商,它依然是中国首架拥有自主知识产权的新型支线客机!原因在于,飞机的市场选择、整体设计、性能指标、机型结构、系列化发展以及未来的市场开拓等一系列关键性问题的制定,都要由ACAC来决策!ACAC作为主制造商,是ARJ21-700飞机TC(型号合格证)和PC(生产许可证)的真正持有者。
唯一不同的是,在ARJ21项目中,中国飞机制造商的身份却从长期的航空零部件供应商变成了系统主制造商,由配角变成主角。
新技术的集成与综合能力带给飞机制造商的挑战远远大于单项技术创新,波音公司总裁费尔康迪特曾将波音的“核心竞争力”定义为“成功地成为一个大规模的系统集成商”。
ARJ21-700飞机的系统由动力装置、航电、电源等24个系统组成,这些系统的研制是由ACAC提出系统设计要求和技术指标后,再与国外供应商进行联合定义,然后再由国外供应商进行研发,ACAC对整个过程进行监控、评审、审批和适航审定,最后由ACAC完成飞机的系统集成和综合,对于ACAC来说这是全新的课题。当波音公司、空客公司都在用最新的“供应链管理”理念,在全世界范围内组织飞机生产的时候,ACAC还在ARJ21-700飞机究竟应该采购成品,还是系统的问题上争论的一筹莫展。
2002年11月4日,ACAC与美国通用电器飞机发动机公司在珠海签订合作意向书,选择CF34-10A发动机作为ARJ21-700飞机的动力装置。
“ACAC选定GE发动机公司的CF34-10A高涵道比涡扇发动机作为ARJ21-700飞机的动力装置,而不是完全自主研发,这一项就可以将项目的总体费用降低至少50亿元。GE公司在研制CE34系列发动机上的投入已经高达10亿美元,CF34-10A发动机,已经被巴西航空工业公司的EMBRAER190/195飞机选用,当ARJ21-700飞机投入使用时,该发动机技术已经非常成熟。”GE发动机集团中国区销售总经理向伟明认为,作为ARJ21-700飞机风险共担的战略供应商,GE公司理应在动力装置及其相关技术上分担项目研发投入和风险。同时,GE小型民用发动机项目总经理David.Joyce也表示,GE公司在中国开展业务已有近百年的历史,我们对中国还从未做出过如此重要的承诺:双方联手为全球市场开发品质卓越的产品,我们承诺与AVIC-1合作,以确保ARJ21项目的长期成功和中国航空工业的持续发展。
除了分担项目研发的资金风险之外,AVIC-1民机部部长汪亚卫指出,大量选择美欧知名厂商成为主要系统供应商,最主要的目的就是拿到国际适航证,将中国的商用飞机卖到国际市场,ARJ21-700飞机取得国际权威适航证的意义已经超越了项目本身的意义。
当ARJ21-700飞机身上体现了更多美欧航空产品的成功与价值时,美国航空管理局(FAA)与欧洲航空安全局(EASA)开始非常关注ARJ21的研制情况。作为回报,GE公司帮助ACAC与美国FAA建立了联系。
2003年9月25日,FAA派出观察员出席了在上海举行的ARJ21-700型号合格审定委员会的首次会议。2004年5月,ACAC与12家系统供应商签订正式合同,其中有6家是美国供应商:通用电器飞机发动机公司负责提供动力系统、派克哈尼芬公司提供燃油和液压系统、罗克韦尔柯林斯公司提供航空电子系统、霍尼维尔宇航公司提供飞行控制系统和汉胜公司。
2006年5月,FAA在上海设立办事处,美国记者问:ARJ21-700飞机是卖到中国市场的飞机,为什么FAA要到中国来为它颁证?FAA的主管回答说:“原因在于,ARJ21飞机上有美国人的利益。你知道吗,19家系统供应商里有三分之二是美国的供应商,他们的利益体现在占机体价格40%的机载系统里面。”随着ARJ21-700飞机占领的市场份额的扩大,美国人会获得更多的利益回报,因此,主管中国民航适航审定工作的CAAC与美国FAA就ARJ21项目共同探索扩展适航双边关系的工作。
2007年3月8日,美国FAA在上海正式设立技术办公室,对ARJ21-700飞机研制单位进行考察。3月28日,CAAC成立“中国民用航空上海航空器适航审定中心”,加强与FAA在ARJ21-700飞机适航审查上的合作。
一架飞机的价格中约四分之一是用于装机的发动机及其备件,而且对产品支援服务的工作量也远比其他部件要大,长期以来,发动机成为航空公司与制造商之间关系紧张的主要原因之一。
ACAC明确表示,不是采购纯粹的发动机,而是整套的动力系统,供应商必须依据ARJ21-700飞机的性能指标,对发动机进行适应性的改造。为此,在正式确定动力系统供应商之前,ACAC与美国GE公司、英国罗罗公司、美国普惠公司还有法国斯奈克玛公司进行了很长一段时间的“发动机-机体一体优化匹配”的研究。
法国推荐的发动机是现在应用在俄罗斯苏霍伊公司“超级喷气100”上的发动机,是个全新的发动机。法国提出可以给予ACAC经费上的支持。但是,ACAC认为不能冒险选用一台全新的发动机,“我们需要的是成熟的、具有发展潜力的产品。”
GE公司推荐的CF34系列发动机就是一款成熟产品,使用寿命达到15000千小时,而罗罗公司提供的发动机只有6000千小时。CF34系列发动机已经获得近5000份的定单,并且正在为庞巴迪公司、仙童多尼尔公司和巴西航空工业公司生产的支线客机提供动力。更令ACAC感兴趣的是,CF34发动机能够直接改变飞机的推力,包括最大起飞推力,最大巡航速度,也就是说,不用对发动机的硬件进行任何更改,只要把软件功能调整一下,发动机就可以在各种状态高效工作。
2001年5月8日,ACAC邀请了航空公司的专家共同参与评标,从客户认可程度、工程技术、客户支援和商务条件4个方面对供应商进行评议:工程技术方面排除了法国的斯奈克玛公司;商务条件方面排除了英国的罗罗公司,其一台发动机的报价就超过了其他公司一套发动机的报价;客户服务方面排除了美国普惠公司,航空公司最终一致选择了GE公司的CF34-10A发动机。
作为风险共担的合作伙伴,GE公司的条件是作为唯一货源,并在珠海航展上宣布;ACAC的条件是与庞巴迪公司、巴西航空工业公司享受同等的价格待遇,能否获得这个待遇,是飞机制造商地位的体现。双方最终达成了协议,ACAC还获得了GE公司1亿美金的项目支持经费,但是,这本应该属于商业机密的内容却被ACAC透露了出来,这笔原打算投资在客户服务体系上的资金,最终被启动用户用于解决困难。
最大的贸易,最大的政治!那些政治决定,对于商用航空工业界有着深刻的影响。
2002年11月4日,ACAC在珠海航展上宣布与GE公司签订了合作意向书,欧洲国家的供应商在获知消息后纷纷到AVIC-1、国防科学工业委员会进行强烈抗议。当时,驻欧洲国家的大使也发电报给外交部,要求从两国关系上慎重考虑ARJ21-700飞机动力系统供应商的选择。
“比我们想象的严重多了!到上级部门汇报,总是先给我们讲当前的世界格局,国际关系,甚至,有些国家还以解除某一类对华贸易限制为条件,让我们改变发动机系统的招标结果。”对此,汤小平回答说:“我们ARJ21-700飞机太小了,它只有90座级,它无法肩负起平衡国家外交战略这么重大的使命。既然国家让ARJ21项目实现商业成功,就不能让ACAC采购高成本的产品,如果,政府可以给ACAC补贴的话,我们可以采购政府指定的产品。”
虽然ACAC与AVIC-1都承担了很大的压力,ACAC仍然决定宣布航电系统、飞控系统的招标结果,结果,ACAC又到有关部门听了两次国际关系、外交关系讲座……
ACAC希望能够更多依靠市场解决问题,供应商反而更加在意中国政府的态度。GE公司一位首席市场官就非常明确地表达自己的担心,“是不是有哪个部门不是支持你们的项目?”这种担心始终存在,即使在2007年,ARJ21-700飞机成功下线之后,供应商依然向媒体透露了他们的担忧“我们并不担心中国支线客机的市场前景,也不但心AVIC-1的研发能力,但是,我们担心地缘政治对项目的影响”。
为什么国外供应商愿意以“风险合作伙伴”的身份参与ARJ21项目呢?当时ACAC并不知道自己选中了一个绝佳的时机宣布启动ARJ21项目。ARJ21-700飞机是当时全球唯一启动的新飞机项目,全球的航空工程设计队伍都在等待着新飞机项目的出现。另外,供应商真正看中的是中国未来1000架支线客机的市场。几乎所有的供应商都对中国的市场做过详细的预测,并且他们都与国内航空公司保持着非常密切的往来,他们从航空公司那里证实了ACAC所公布的信息。更为重要的是,他们认为国家和AVIC-1都在支持ARJ21项目。
当时,GE公司为了获得ARJ21项目,所以竞标时发动机的报价非常低,为了降低成本,他们必然要主动联系国内的飞机制造企业希望合作生产。中国航空企业与欧美航空企业合作生产航空零部件转包生产已有20多年时间,按照我们的技术积累,要想真正切入到整机技术合作,这是一个很好的时机。曾任沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司总经理,时任AVIC-1副总经理林左鸣早就看准了这个时机,在他的策划下,2003年9月19日,沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司与GE公司签署CF34-10A发动机合作意向书,确定由黎明公司承担该发动机零部件的加工、装配和试车工作,工作量至少为发动机采购额的 5%,目标工作量将达到总采购额的10%。
漫长的谈判用了4年的时间,在此期间,GE公司一直在观望着ARJ21项目的进展情况,AVIC-1以及中国政府对ARJ21项目的态度。意向签订之后,尽管黎明公司积极地进行了技术交流和商务方案的准备,GE公司的态度却越来越不明朗。2005年,GE公司表示将在AVIC-1旗下的企业中重新寻找合作伙伴,这完全背离了合作意向书的约定。2006年珠海航展期间,AVIC-1副总经理李玉海也再次向GE公司明确,AVIC-1已经决定由黎明公司承担这项合作。GE公司当即表示理解与支持,态度发生了明显的变化,此时,林左鸣已经出任了AVIC-1总经理的职务,随后,GE公司将搁置了3年的合作计划重新启动。由于双方在某些商务条款上存在较大分歧,谈判陷入僵持。最终,GE公司做出关键性让步,2007年9月7日,双方正式签约。
适航认证是CF34-10A发动机生产最为关键的一环,GE公司将FAA颁发的生产许可证延伸至黎明公司是解决适航问题的有效途径,但是,GE公司出于技术层面的限制,要求黎明公司自己申请中国民航总局的生产许可证。“航空发动机生产项目适航认证在中国是第一次,将面临许多新的课题,难度之大、难关之多尚无法估量。”沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司副总经理贾东晨在接受记者采访时表示,“黎明公司一直在积极开展适航认证工作,结合下一步适航认证要求,我们将完全采用美国的工艺技术和相关标准、流水线布局和生产管理模式,完全按照美国的生产技术、质量管理完成项目,以满足适航认证的基本要求。”
国内媒体普遍认为,对中国航空发动机行业来说,这是一个非常好的起点,一个练兵和积累的机会。CF34-10A发动机是中国航空发动机行业与国外厂商开展的第一个整机技术合作项目,其核心机技术源自CFM56发动机,具有大型商用发动机的技术特点。中国航空发动机行业自建国以来一直是作为航空工业配套动力,形成了一套俄罗斯模式的管理体系和发动机型号,这一次合作生产欧美系列航空发动机是在技术、管理和产品型谱上的一个跨越。
ACAC大量采购国外系统的现实令国内机载企业非常沮丧,他们认为采购国外机载设备会带来众多弊病,尤其是采用美国的机载设备,必然会受到其出口限制的影响,这将直接影响ARJ21-700飞机在国际市场的开拓。国外供应商不会关注产品对飞机性能的提高,他们重视的产品的销售份额。为了降低成本,国外供应商通常都不愿意对系统/设备进行适应性改进,因为,这需要花费大量的经费,所以,未来ARJ21-700飞机系统升级将面临着众多的困难。
面向全球,择优采购符合设计和适航要求的成熟产品,无形中将中国机载系统企业全部排除在选择之外。当时,ACAC查阅了国内所有机载系统企业的产品目录,没有一家企业的产品是经过CAAC、FAA或者欧洲航空安全局(EASA)适航认证的成熟产品。
“AVIC-1的目标是成为支线客机的主制造商和大型飞机的供应商,成为重要的航空零部件转包生产商和信誉良好的风险合作伙伴。”杨育中强调:“但是,要想实现这些角色的转变,仅仅通过ARJ21-700飞机,这一个项目是不可能完成的,目前,我们的首要任务是将ARJ21项目做成功,然后再逐步向大型飞机的部件供应商、唯一供应商以及风险供应商过渡。”
2003年,中国航空无线电电子研究所(615所)与罗克韦尔柯林斯公司进行合作,共同承担ARJ21-700飞机航空电子系统有关项目的开发任务,其中包括软件验证、设备软件开发和系统开发领域的相关研究。柯林斯公司代表丹尼海格森表示:“我们与中国航空工业拥有20年的合作经验,对中国航空工业的科研、生产实力非常了解,我们希望能够通过ARJ21项目的合作,扩大在中国的市场。”目前,柯林斯公司除了在上海现场的工作小组之外,在美国总部还有100多人的工程队伍在进行ARJ21-700飞机航电系统的设计。
上海航空工业局局长金兴明表示,“虽然我国军用航空电子系统已经越来越成熟,但是,商用航空电子产品基本依赖进口。在ARJ21项目上,我们与国际供应商进行了多层次的国际合作,在系统总体设计能力、系统集成能力、制造工艺及技术、系统综合验证测试能力、系统研发综合管理能力等方面都得到重要的学习机会。 ”
2002年12月,ACAC首先启动了与GE公司的联合定义工作,在此期间,联合工作团队定义了飞机和推进系统的关键接口及详细设计要求。飞机在高海拔、高温机场运营时承载能力就会下降,按照民航总局的有关规定,机场气温每升高1℃,飞机就得减载500公斤,如果不及时减载,飞机降落时就会出现“重着陆”,这样会给飞行造成安全隐患。为了达到ARJ21-700飞机在西部航线和西部机场适应性上的要求,GE公司还对动力系统的方案做出一些修改,以使ARJ21-700飞机在不减载的情况下依然能够在高海拔和高温地区飞行。
按照国际惯例只需要6-8个月时间的联合定义工作(JDP),ARJ21项目却用了两年零八个月的时间,意想不到的麻烦使它成了在JDP阶段花费时间最长的飞机。
2005年,在众多问题没有彻底解决的情况下,ACAC强制性地结束了JDP工作。当时,做出这个决定的风险实在是太大了!飞机的方案在不断地更改,这更增加了供应商们的焦虑,从来没有一架飞机经历过这么多的更改。
供应商在对ARJ21项目丧失信心!他们认为,ACAC的设计师缺乏系统、完整的商用飞机设计经验,在条件不成熟的情况下启动联合定义工作是非常糟糕的事情。在详细设计过程中,ACAC又更换了80%经过联合定义确定的系统设备,陶志辉说:“我们在不断地增加飞机功能,增加系统要求,几乎把联合定义阶段确定的飞机系统级的要求全部都更改了,也等于是把原来选的系统设备全都废弃了。”
因为时间的拖延,供应商所承担的风险投资费用也在不断地增加,为了弥补损失,供应商开始对JDP阶段发生的所有设计更改收费,即使是些细小的更改,和当初承诺不收费的更改。供应商也逐渐开始雇佣中国设计师来取代本国设计师的工作,雇佣1名美国设计师的费用可以雇佣4名中国设计师,这样可以为公司节约不少成本。
能力只有通过型号研制的实践,才能逐渐形成和积累起来。相对于波音公司4000多人的项目管理团队,ACAC采购和管理团队加在一起才10多个人,目前,能够催促供应商及时、准确地交付ARJ21-700飞机所需要的各种系统和设备,就已经是件非常不容易的事情了。设计人员的流失也是耽误项目进度的主要原因,当时,ACAC工程部有经验的老设计师年龄越来越大,年轻设计师虽然掌握现代的技术理论知识,但是普遍没有经过实际设计的体验,知识还停留在纸上谈兵阶段,必须经过现实的工程锻炼才能成为具有工程化经验的飞机设计师,而市场经济又使一批年轻有为的、有一定工程经验的设计师跳槽。设计ARJ21-700飞机机翼的设计师就更换了3名,每个人离开时都带走了经验,而留下了一个没有完成的设计方案。新的设计师不得不重新与供应商进行沟通,重新开始设计,不可避免地又要走很多弯路,不但在设计上缺少连续性,也耽误了项目的进展。
2006年12月4日,ACAC与法国SAGEM公司签订驾驶舱控制系统合作协议。至此,ARJ21项目选定了美国GE公司、霍尼维尔公司、汉胜公司、科林斯公司、帕克公司、欧洲利勃海尔等19家世界顶级系统供应商。
2004年10月19日,ACAC终于正式向外界宣布:“ARJ21-700飞机首飞时间改为2007年7月30日;完成合格审定试飞时间改为2008年5月31日;首架飞架交付客户的时间推迟到2008年8月15日。”时任ACIV-1常务副总经理、ACAC董事长杨育中在接受媒体采访时解释说:“我们最初制订的研制周期的确有些偏紧,目前,ACAC正和客户商量,将对ARJ21-700飞机的研制和交付进度进行调整。调整的原因主要有三个,一是研发中的一些试验需要到国外进行,会耽搁一些时间;二是目前飞机在设计中还没有达到最理想的状态,尤其是飞机重量与预期有些差距;三是参与项目设计的多家供应商也有自己的研制周期,可能与ARJ21-700飞机的进度不尽一致。”
一年之后,2005年10月23日,ACAC再次对外宣布将ARJ21-700飞机首飞时间调整至2008年3月15日;2007年底实现飞机下线;首架飞架交付客户的时间推迟到2009年9月16日。
但是,最终这个首飞时间也滑过去了!
原FAI院长黄强在其2007年4月出版的《中国民机产业崛起之探索》一书中提到:如果在2000年就下决心,以一个完整的设计体系为主进行方案论证,而不是“选了谁当总设计师,就意味着选择了他的方案”;如果2001年FAI第一次整合的时候就能成功;如果2003年FAI能够正常地开展工程发展工作;如果2004年就能理顺FAI与ACAC之间的关系;如果2005年9月对ARJ21项目总设计师系统人员和任务分工的调整能再提前半年,哪怕有一个“如果”当时能够实现,ARJ21-700飞机的研制会比今天顺利得多。
航空专家对于飞机超重的问题解释说,对于飞机,尤其是新研制的飞机在初始设计阶段出现超重现象,这并不是一个值得媒体大惊小怪的问题,世界各国在新机研制中都碰到过这种情况。
代表着世界最先进战斗机研发水平的美国F-35联合攻击机(JSF)也曾出现超重的问题。为了满足其高性能要求,JSF在重量的要求上相当苛刻,自2002年以来,洛马公司在研究中发现,JSF可能超重约5000磅(2270千克),减重工作持续到了2003年3月,可是在为JSF初始设计评审(PDR)所进行的系统检查中,洛马公司发现重量增加的问题仍然存在。通过计算机模型显示,重量增加的主要原因是JSF目前的设计不足以承受飞行中所受力的作用,为此,飞机上的一些区域需要采用比目前设计更厚的金属板。
另外,一些使重量上升的情况却是由于设计创新产生的,例如,JSF飞机的设计不同寻常之处在于增加了隔框的间距,使飞机蒙皮承载更多的应力,这项创新设计很有效,可后果却增加了飞机的重量。还有一些重量是为了解决更加重要与棘手的问题而做出的必要牺牲,在解决JSF飞机武器舱狭小,操作人员很难将武器装载进去的问题时,洛马公司经过重新设计增加了一个装载武器的系统,虽然这导致飞机增加了80磅(36.3千克)的重量,但洛马公司却认为,这是一个十分完美的解决方案,是一次非常成功的折中设计。
作为全球第一款以碳纤维合成物为主体材料的商用喷气客机,波音787飞机同样出现了超重的情况,波音公司的总裁Jim.McNerney将其称为“顽固的问题”。2006年11月,波音公司副总裁兼787项目总经理Mike.Bair则表示,工程师们正在对全机每个零部件进行减重可能性研究,在某些部位,还将用钛合金代替铝合金。波音的工程师们还更改了中央翼盒设计,试图通过降低翼梁密度实现减重,但是这一变化导致了相反的结果,波音公司后来发现这一更改可能招致承载翼梁过早失稳。2008年3月,虽然,波音公司不得不对波音787飞机的中央翼盒进行昂贵的重新设计,但是他们依然不愿承认自己的飞机存在设计缺陷。
对于ARJ21-700飞机超重幅度较大的问题,一些航空专家则表示,如果飞机不存在颠覆性的问题,超重问题最终可以通过详细设计阶段的优化来解决。但是,如果在详细设计阶段,飞机的重量始终减不下去,那么ARJ21-700飞机的有效载荷将降低,难以实现满载飞行,ACAC也不得不考虑进行昂贵的重新设计。事实上,FAI的确有过重新设计一架新飞机的想法,但是,这正是ACAC工程部所坚决反对的,那一段时间也成为FAI与ACAC关系最为紧张的时期。原FAI黄强在《中国民机产业崛起之探索》一书中介绍说:在工程的进行过程中,ACAC与FAI存在着一些矛盾,使FAI经常受到一些干扰,技术体系很难高效发挥作用。
而时任ACAC总经理郑强则认为,FAI想的更多的是攀登科技高峰,而忽视了市场的需求和怎样把客户的要求融入到设计当中,但是,ACAC则必须保证ARJ21-700飞机能够在航空公司的航线上不间断地飞行,双方的使命和机制是完全不一样的。ACAC作为ARJ21-700飞机的申请人,必须具有在飞机全寿命周期内的工程控制能力。“工程从画第一条线,从第一个飞机构型开始,核心的部分是工程设计,但是绝不允许工程设计引导整个项目。骨头再硬,也要听大脑的指挥,而不能反过来指挥大脑,这样我们在市场上就很难立足。”
这一时间社会上也有很多谣传,说AVIC-1根本不想让ARJ21-700飞机飞起来,甚至,ACAC内部还有人将ARJ21项目资料偷偷送给了GE公司,并告诉他们,这是一架充满问题不可能飞起来的飞机。但是,GE公司随后就将这些资料归还了ACAC,并表示对项目充满信心,“我们知道很多销售订单已经签署、一些实验已经开始、部分厂房正在兴建、许多零部件也在供应链中开始流动……作为‘风险合作伙伴’GE公司必须和ACAC携手共渡难关。”
谣言甚至传到了国务院,国务院办公厅综合许多人民群众来信,要求国防科工委党组认真调查ARJ21-700飞机的研制情况,国防科工委要求AVIC-1对出现的问题给予明确解释。
直到近期,AVIC-1的大部分人都认为,当时的谣传主要来自于上海一家民营飞机设计公司,这家公司主要人员都来自于被ACAC解散的工程部,其中一些人当年参与过运-10飞机的研制,对运-10飞机拥有着极深的感情。他们非常排斥原西安飞机设计研究所(603所)参与ARJ21-700飞机的研制,更加反对AVIC-1将上海飞机设计研究所、西安飞机设计研究所整合成为“中国第一飞机设计研究院(FAI)”。他们坚持认为“搞军机的设计师根本不懂商用飞机研制理念”,只有上海才是搞干线飞机技术最好、经验最丰富、体系最完整的基地。
事实上,工作在FAI上海分院的年轻设计师非常羡慕工作在FAI西安总部的年轻设计师,“因为,西安有非常多的技术资料,每个项目的过程都有详细的记载,这些资料既包括全新研制的、性能先进的战斗机,也有经过改装设计的飞机,还有一些没有飞起来的飞机,年轻的设计师们无论在设计哪种飞机时遇到了困难,他们既可以向各个专业的专家请教,也可以通过查找资料来解决问题,回避更多的错误。相比之下,上海分院的资料就只有运十飞机与MD-90飞机,不仅飞机种类单一而且技术体系也相对落后。很多专家甚至认为,ARJ21-700飞机超重的主要原因,就在于设计师过多地借鉴了MD-90飞机的技术资料。”
工作在西安的年轻设计师认为,更为重要的区别还在于,“只要我们愿意,我们能够更为便捷与迅速地了解飞机制造、试飞以及试验验证方面的知识,因为掌握这些知识的人就生活在我们身边。这些实践中的交流,不仅有助于我们在进行飞机顶层方案设计时就自觉地考虑回避更多的问题,更有利于我们协调处理工程中出现的棘手问题。”
经过很长时间的调查之后,AVIC-1获得了国家发展改革委员会、国防科学工业委员会以及很多相关政府部门的理解与支持。
这些谣传的确弄得AVIC-1焦头烂额,也令他们倍感无奈,毕竟这些人都是航空工业内部的老人,他们为航空工业的发展做出过贡献,但是,他们以“亲历者”的身份所讲述的问题都是真实的吗!还是过于情绪化的表达呢!在ACAC解散工程部之后,这样的言论不仅在互联网上广为流传,甚至有迹象表明,形成的舆论已经影响了一些政府部门对AVIC-1的看法和对ARJ21项目的信心。更为重要的是,这些舆论左右了一些学者的认知与媒体的观点,不断地重复航空工业界上个世纪的争论与怀念过去的辉煌,甚至,有业内观察人士认为,这些被操纵了的民意正在影响中国民机产业化发展的方向。
在ARJ21项目预发展阶段,ACAC工程部只有60多人,主要设计人员都是从原上海飞机设计研究所(640)和原西安飞机设计研究所(603)借过来的。2003年,当工程进入详细设计阶段后,工程设计人员短缺的情况已经非常严重,即使加上640所的设计人员,也无法满足工程发展的需要。更为重要的是,没有参加过高新工程锻炼的640所几乎没有完整的现代飞机设计能力。
640所人力资源负责人比喻说:“运-10飞机下马后,640所像一筐螃蟹被国家一脚踢翻。为了解决生计问题,‘身强力壮’的都流失到了别的领域,有汽车领域、有IT领域,甚至,还有去当酒店大堂经理的,留在所里的都是些‘老弱病残’,所里人员最多的时候连二楼食堂的20张圆桌都坐不满!ARJ21项目,犹如惊蛰的春雷唤醒了沉睡多年的人们,但是,苏醒后就要参加奥运会,还要在竞争中获得胜利!这的确是件很难完成的任务!”
2003年6月28日,为了弥补ARJ21项目设计人员数量与质量不足的问题,AVIC-1将原“上海飞机设计研究所”与原“西安飞机设计研究所”整合为“中国一航第一飞机设计研究院(FAI)”。但是,长年“东西之争”的结果,在很长的一段时间里,西安并没有将设计骨干力量投入到ARJ21项目中,工程设计仍然没有得到实质进展。
2003年8月,ACAC最终将工程发展责任正式移交给FAI,希望西安能够将骨干力量投入到ARJ21项目中,加快研制速度。FAI对ARJ21-700飞机进行了半年多时间的设计质量复查工作,2004年3月,FAI向ACAC提出了651项的技术和管理问题。
有观察人士认为,FAI提出的这些问题都不是最主要的工程问题,也并不是FAI的最终目的。尽管FAI在成立后明确表示,两地之间要“赴汤同往,蹈火同行。胜举杯酒让功;败拼死力相救。”但是,一直到2006年,任何人都不知道,ARJ21-700飞机什么时候才能够开始制造。
事实上,早在ARJ21项目正式启动前,AVIC-1就已经规划好了一整套中国民机产业化发展的路线图:2000年8月16日,原AVIC-1总经理刘高倬就专门致函,向时任国家副总理吴邦国汇报整合上海、西安设计力量成立FAI的设想,并且得到了吴邦国的全力支持。根据当年的构想,为了满足适航管理的要求,FAI作为ACAC的工程部、上海飞机制造厂作为ARJ21项目的主制造商将整体并入ACAC,使ACAC进一步实体化成为ARJ21项目的主制造商。按照专业化发展的方向,成都飞机制造厂负责制造机头、西安飞机制造厂负责制造机翼和大部分机身、沈阳飞机制造厂负责制造尾段和吊挂、上海飞机制造厂负责平尾和飞机总装。
但是,一切都没有像AVIC-1当初设想的那样顺利,整合后的FAI并没有在商用飞机研发理念上达成共识。
“军用飞机设计师是不能够进行商用飞机设计的,原因在于,军用飞机设计师缺少减低飞机成本的意识。”上海的设计师认为并不是应用了大量先进技术与先进系统的飞机就是能够被市场接受的飞机,军机产品的定价原则是成本加5%,而商用飞机的客户是根本不问飞机的成本价格,客户承认的只是飞机的市场价格,制造商要想获得商业成功必须想尽一切办法降低飞机成本。
西安的设计师则认为,整体的技术体系偏于落后是ARJ21项目的主要问题。上海的设计队伍没有经过高新工程的锻炼,没有完整的产品研制经验,他们的经验多集中于方案阶段,而缺少飞机的系统集成能力,而这一点恰恰是ARJ21项目核心技术的体现。至于,军机成本的控制问题,那是由目前军品的定价体制所决定的,并不是由军机设计师的能力所导致,而且,这种状况正在得到有效的改善,“目标成本控制”理念已经在一些军贸产品的研制中得到广泛应用。
2005年是AVIC-1在ARJ21项目上是最缺乏共识的一年!ACAC、FAI、上海飞机制造厂都不认为ARJ21-700飞机是自己的飞机!挂在墙上的ARJ21研制节点一个接着又一个的溜了过去,一个个试验时间都不能如期开始。飞机不断在发生变化,翼稍小翼渐渐缩小,机头在变宽,机身在加长,又多开出了2个安全门,翼身起落架整流鼓包在变化,平尾在前移……总之,简直糟糕透了!常常是按照图纸制造的部件送来了,可飞机的设计又改动了!很多系统设备根本无法装进机身,位置不断在变化,“不,不能放在这里,这里已经没有位置了”!很多设备就算把它装起来,然后又不得不把它拆下来!报废的东西到处都是!飞机的成本在不断增加!厂际之间的协调越来越艰难!FAI与ACAC在设计上的争论越来越突出!不断有人到政府部门告状!谣传在不断扩散!资金越来越紧张!供应商在丧失信心!整个工程到处都亮起了红灯……
2005年1月5日,FAI在ARJ21-700飞机详细设计过程中又发现使用空机重心偏前的问题,FAI提出为了调整飞机的重心必须加两框。随之而来的是飞机座位数量的增加、研制进度的拖延、成本增加等一系列问题,AVIC-1最终还是同意了这个方案。
2005年7月,FAI在对ARJ21-700飞机设计性能进行全面复查后认为,目前ARJ21-700飞机严重超重,所有指标都不能达到指标要求,无法实现对客户的承诺,建议对原有技术方案进行较大变更。随后,FAI向AVIC-1提出了一个采用翼吊布局、座舱采用2+2布局的设计方案,这与当年因为资金链断裂而没有飞起来的NRJ飞机几乎完全一样。当被问及还需要多长时间才能开始研制时,FAI表示,还要2年的时间对技术方案进行论证。
以顾诵芬院士为组长的专家评审组否定了FAI的这个建议,他们非常明确的表示,目前,ARJ21-700飞机没有重大的颠覆性问题,看不出有改为翼吊布局、或将机身缩小为4排座等,做出重大方案性改动的必要。现在正处于详细设计阶段,所暴露的问题正是详细设计深化中应该解决的问题,但是,飞机重量形势也非常严峻,超重将严重影响ARJ21-700飞机的性能,必须进行优化设计和进行减阻、减重、增升工作。同时,专家评审组也提出,设计队伍年轻化且普遍缺乏经验、技术储备不足是ARJ21项目出现技术问题的主要原因。而上海、西安工程人员之间技术数据不能顺畅传递,这种技术管理状态也与ARJ21项目的重要性极不相符。
“不!我们已经没有时间了!FAI必须对现在ARJ21-700飞机的设计方案进行优化,使它成为一架具有商业价值的飞机,我相信你们一定能够做到,因为,总体设计、系统集成和系统优化一向是FAI的强项。”2005年8月31日,原AVIC-1总经理刘高倬最终以下发《关于加强新支线飞机项目研制工作的党组决定》的方式结束了这场长达3年的纷争。
从2003年6月28日整合成立FAI开始,直到2005年9月,西安的主力军才真正开始参与ARJ21-700飞机的优化设计。时任FAI院长的黄强终于下决心放弃翼吊的设计方案,坚决执行党组的决定,他把重要的机翼与机身设计全部调回西安总部进行,而上海分院仅保留了ARJ21-700飞机的机头设计任务,同时,出于厂际协调的考虑,他决定西安设计的部分就在西飞公司进行生产。
艰难的磨合过程导致ARJ21项目的研制进度拖延了9个月,FAI与ACAC的矛盾最终也是以FAI的让步而化解的。2005年底,黄强出任国防科学工业委员会秘书长,离开了AVIC-1。有业内人士坦言,是当年的党组决定使黄强意识到,他在ARJ21项目上的做法没有得到 AVIC-1的广泛认同。
优化设计过程造成了研制成本的增加,2003年12月20日,ARJ21-700飞机零件制造在四个飞机制造厂曾经同时开工。2005年9月28日,上海飞机制造厂决定由于FAI对ARJ21-700飞机进行工程优化设计,对工厂研制带来较大影响的692项零组件暂停生产,随后西安飞机制造厂也提出了相应的要求。
2005年9月14日,刚刚出任国防科工委副主任不久的金壮龙来到上海调研ARJ21项目的进展,他希望ARJ21项目能够获得高度的重视,并且不要被外界因素影响到研制进度。10月26日,国防科工委主任张云川在上海调研ARJ21项目进展时强调:不管东南西北风,紧紧抓住ARJ21项目不放松,为中国民机的发展积累出一条以我为主、自主设计、自我集成的路来,为大飞机的启动积累经验。
2005年11月9日,国防科工委正式向国务院汇报了ARJ21项目的进展情况、存在问题和下一步的工作措施。同时,也在报告中提出,商用飞机是一项技术复杂、投资力度大的项目,需要国家的支持,特别是税收的减免政策、运营政策和研制保障条件方面需要尽快落实。
2005年12月3日,国务院总理温家宝对此批示:要切实解决存在的问题,确保研制质量。
2005年12月16日,ARJ21项目122300多A4的飞机结构、系统图纸通过适航审查,标志项目取得了重大的进展。
2005年年底的一天,时任民航总局局长的杨元元在北京东四民航总局的招待所请原AVIC-1总经理刘高倬吃饭,席间,他向刘总提出想调一个人来出任民航总局适航司副司长的职务,但是,刘高倬并没有同意。不久,这个人就成为了ARJ21-700飞机的总设计师,并于2006年初出任了FAI的院长。他就是当年参见过MPC-75和AE-100项目,真正从技术线上成长起来的院长吴光辉。
吴光辉可以根据自己所学的飞机知识以及在项目实践中积累的研制经验和任何一个专业的设计师进行交流,如果他说“尽快解决这个问题”,那么,就意味着你不可以告诉他,“这个问题是没有办法解决的”或者“这个问题不归我们管”。更为重要的是,承担ARJ21-700飞机60%制造任务的西安飞机制造厂,已经在众多的飞机任务中与FAI建立了非常默契的关系,如何解决飞机设计与生产中出现的问题,他们早已达成共识。这个时候,FAI内部,以致AVIC-1内部已经没有人再认为“军机设计师是不能进行商用飞机设计的”,但是,面对报废的零部件和不得不重新进行的诸多试验,大量的设计更改,FAI也不得不承认,的确走了太多的弯路,付出了太多的代价。
2006年5月31日,在ARJ21-700飞机的详细设计结束了近6个月之后,国防科工委在北京组织召开了“新支线飞机项目由详细设计阶段转入全面试制阶段审查会议”,会议同意“新支线飞机项目转入全面试制阶段”。这个会议也是在AVIC-1强烈要求下召开的,并且通过媒体正式对外公布,作为参与市场竞争的产品,AVIC-1必须向社会各界澄清谣传,重构产品的社会信心!这条新闻也成为ARJ21项目在2004年以来最有价值的一条信息。
但是,ARJ21项目的研制时间又因为科工委的审查会议而延迟了6个月。在评审会上,山东航空公司、上海航空公司等启动用户表示对ARJ21项目予以全力的支持和充分的信任;国家发展改革委、财政部、商务部等相关政府部门也表示通过共同努力支持ARJ21项目早日获得成功;国防科工委主任张云川更将ARJ21项目看作是中国民族航空工业一个争气项目,“ARJ21项目的研制为我国航空工业的可持续发展奠定了
飞机设计是一系列的折中!在构型、性能、系统、可靠性、舒适度、结构和制造,方方面面都存在着折中。设计师们要做出各种取舍,然后使航空公司得到一架出类拔萃的飞机。FAI的设计师们当然知道,如何通过技术权衡来实现这些折中:哪些是应该放弃的,哪些是必须保留的,哪些是可以优化的……因为,他们了解飞机设计和制造的各项技术,他们对飞机的各个零件都有着清晰的认识,甚至是每个铆钉所能实现的功能!
在去上海的飞机上,我的座位正好靠近飞机的安全门。空中小姐认真地提醒:“请您仔细阅读安全说明书,您能保证在飞机遇到紧急情况的时候,能够按照指示说明打开应急门吗?”我向空中小姐保证:“是的,我一定能做到!”事实上,我在ARJ21-700飞机上已经作过了这种尝试 !
为了向我说明ARJ21-700飞机的应急门设计的太重了,在上海飞机制造厂的总装厂房里,负责安装应急门的工人让我自己尝试着打开客舱后部的应急门。但是那次,无论我怎样用力向外推,应急门丝毫没有反应,最后在工程师的“指点”下,我不得不踹上一脚才把应急门打开了。可是,关上应急门的时候结果更糟糕,如果没有人从外面协助我一点点将挤在蒙皮上的密封条塞进来,那么,任凭我在客舱内怎样拉,应急门根本无法恢复到原位。
最终,FAI的10多名设计师用了几个月的时间解决了这个问题。
实际上,在ARJ21-700飞机最初的设计中,应急门的位置并不在客舱的后部,而是设计在飞机的机翼上,但是,这个设计方案却没有得到CAAC的认可。原因在于,根据CAAC25的要求:如果飞机每侧仅提供一个与地板齐平的应急出口,而飞机又没有尾锥型或机腹型应急出口,那么与地板齐平的应急出口必须位于客舱的后部,除非其他的位置能提供乘员更有效的撤离措施;此外当规定每侧需要一个以上与地板齐平的出口时,每侧至少有一个与地板齐平的出口设置在靠近座舱的每一端头。
CAAC对此解释说,通常在迫降的情况下,飞机前部的出口容易受损而被堵住,影响应急撤离率。在ARJ21-700飞机原有的设计方案中,机翼上的应急出口不是与地板齐平的,所以ARJ21-700飞机的原方案不符合该项规定。
“CAAC只会告诉FAI应急门的设计方案违背了CCAR 25中25.807(f)(2)的要求和CCAR25中25.813的要求,CAAC并不会明确要求FAI一定按照这两项规定去修改应急门的设计方案,”FAI负责适航的副总设计师朱余华说:“但是,如果没有满足适航条例的要求,CAAC是绝对不会发给FAI适航许可证的。”
ARJ21-700飞机要想拿到国际市场的通行证,那么,它的设计、试验、生产和使用维护等等,都要严格按照中国民用航空适航条例有关标准实施,还要参照FAA相关适航标准的对应条款,只有达到了这些标准,ARJ21-700飞机才能获得CAAC颁发的适航许可证。
事实上,适航条例是一个最低的安全标准,所有的条款都是为了达到一个目的——保证飞行安全!
FAI最终更改了原有的应急门设计方案。他们取消了机翼上两对相邻的应急出口,同时增大了机翼与发动机短舱之间的距离,并在客舱后部增设了一对I型应急出口,与登机门和服务门构成2对Ⅰ型出口,撤离能力达到了90人,满足了CCAR25的要求。不仅如此,他们还考虑了发动机风车转速对应急撤离的影响、水上漂浮特性、滑梯安装与收放和应急撤离空间等因素,以保证人员应急撤离时的绝对安全。
终于,“CAAC ARJ21-700型号合格审查组”认可了这个设计方案。
但是,应急门的设计改动也令FAI的设计师们极其痛苦:“应急门的改动使ARJ21-700飞机又增加了107公斤的重量!”FAI气动专业副总设计师陈迎春说:“真是令人头疼!机身超重271公斤;水平尾翼超重104公斤;垂直尾翼超重45公斤;起落架超重56公斤……几乎是所有的系统、发动机、起落架、机翼和机身为了满足飞机性能要求和适航要求的设计改动都可能产生了超重的问题!”
还有一些按照CCAR25要求的改动也增加了ARJ21-700飞机原有的重量:吊挂的新设计方案超出指标重量40公斤;“911事件”之后为了保证飞行安全,CAAC要求在机头驾驶舱与客舱间加装防劫机门,这个门的重量有65.67公斤,超出指标重量40.67公斤;还有,供应商提供的系统也使飞机的重量在不断增加——系统的指标重量为6990公斤,而在2005年10月,系统的重量就已经达到了11880公斤!
在燃油价格上涨、经济大萧条的时期,航空公司甚至会通过减少飞机上所携带的杂志来节省燃油!
“ARJ21-700飞机基本型标准航程的使用空机重量已占最大起飞重量比为61.62%,而国外同类飞机使用空机重量平均值为59.73%。虽然不到两个百分点的差距,却足以决定ARJ21-700飞机在竞争中的命运!”ARJ21-700副总设计师陈勇解释了“超重”对商用飞机的影响。
“飞机超重的原因是多方面的,从飞机方案设计阶段设计人员就要对方案实施严格而有效的重量控制,才能最终保证飞机符合和满足设计的重量指标。但是,在飞机研发过程中也经常会出现一些意想不到的情况,例如设计改动,结构调整,材料、标准件替换,还有后续的生产工艺,所有这些都会成为导致飞机超重的主要原因。”FAI院长吴光辉不仅解释了造成飞机超重的原因,同时也表示:“飞机设计师的智慧与卓有成效的工作,很多时候就体现在快速而有效地解决这些棘手的麻烦。”
在FAI的设计楼里,可以看见非常年轻的飞机设计师,他们轻快地在各个设计部门之间穿梭,胸前挂着用来证明身份和界定活动范围的胸卡。更大的改变还在于,现在他们已经不用再抱着一捆捆的设计图纸去协调工程中出现的问题了。他们可以在VPM系统(虚拟产品管理)中,通过全机电子协调样机来修改、处理设计上出现的所有改动和测试各系统之间的协调问题。
“在此之前,我们传统的飞机设计方式是采用图纸进行产品设计与管理,后来虽然也通过计算机进行二维模型设计,但还是需要在图纸上完成一系列程序化的操作,这种方式一方面给数据管理和查询带来不便,另一方面也造成了资金上的浪费和研发周期的延长。”FAI负责IT技术的副总设计师叶伟介绍说:“FAI在全国率先应用了法国达索公司提供的ENOVIAVPM软件,不仅创建了全机电子协调样机环境,还创建了产品协同环境。通过VPM系统,设计人员可以在这个虚拟空间里凝固下他们的灵感与智慧,设计出用户所需要的产品。同时,通过VPM系统,西安和上海两地的设计人员也可以实时共享数据,清晰而且直观地查看到飞机的各种变化状态。”
“ARJ21-700飞机采用全机电子协调样机进行总体、结构和系统的三维安装、协调、运动间隙检查,与供应商的协调也在全机电子协调样机进行,它是ARJ21-700飞机详细设计和发图的基础。”FAI科技部副部长崔克非在电脑上演示了CATIAV5软件的设计功能,并强调说:“减重的优化设计也是在全机电子协调样机上进行的。”
为了解决超重的问题,设计人员首先从系统着手,他们主要通过合理布置电缆的走向、减轻支架重量、更换管路材料等方法,在全机电子协调样机上进行减重的优化设计,他们还对供应商提供的成品件的重量进行了有效的控制与管理。与此同时,在结构强度方面,设计人员通过检查全机总体传力路线、复核全机载荷、结构优化设计调参等手段,对壁板、梁、肋、蒙皮、长桁等部件参数进行了调整,另外还更改了部分部件的材料以减少结构上的重量。
FAI结构专业副总设计师谢灿军说:“机头、尾段、吊挂、尾翼、机翼主要承力结构的材料以2000 系列铝合金和7000系列高强度铝合金为主,这是经过CAAC认证的成熟材料。为了减轻重量,我们还在方向舵、翼梢小翼、襟翼子翼等部件上应用了复合材料,并且进行了专题适航验证试验。复合材料已经通过适航批准,满足了CCAR 25的要求。”
事实上,很多重量的超重是由于一些设计上的保守,为了加大安全裕度所导致的,AVIC1民机部部长汪亚卫就举出了这样的一个例子,“我们的设计人员在设计舱门时应用了相对于波音787飞机或者空客A380飞机要传统的技术,尽管是成熟的技术,但采用了很多的钣金件,这是一个片,那是一个梁,还要用标准件进行连接,这就产生一连串的问题,装配次数增多可能出现差错次数的增多,产品质量出问题的概率增加,提高了制造难度;标准件越多飞机的重量也必然增加,飞机的性能可能就有损失。而现在波音公司和空客公司的飞机舱门采用整体数控加工,不需要标准件进行连接,既减轻飞机重量又能保证产品质量。”
针对这个问题,林左鸣说:“我们不可能一口吃个胖子,总得一步步走。制造采用最现代技术的舱门我们已经掌握,比如,我们为波音公司和空客公司都批量生产和提供这样的舱门,只是设计上我们还没有经验。”
有些错误甚至要到总装的时候才能暴露出来,ARJ21-700水排放口就是个例子。FAI飞控专业副总设计师田剑波说:“水系统的水排放口的布置协调是在全机电子协调样机上进行的,由于计算机硬件条件的限制,设计人员在协调时往往关闭认为无关的部分,在水排放口的协调时,设计员就错误地关闭了翼身整流罩,以至于排放口布置在了整流罩内,总装时才发现这个低级错误。”
一些低级的错误也同样存在于供应商交付的产品中,如Parker公司提供的发动机驱动泵,在101号飞机发动机上安装时才发现,管接口规格错误,只能把102号飞机的液压泵装在101号飞机上。这是现场能够解决的问题,还有一些供应商的设计错误就必须要返回他们的总部进行更改。在主飞控系统的调试中,导致ARJ21-700飞机水平安定面无法正常工作的,美国Honeywell-Parker公司提供的系统作动器出现了设计上的问题,因为选用的传感器类型有误,发生故障作动器必须返回美国进行更新。
回避这些问题的出现,需要有丰富的工程经验,毕竟FAI这支年轻的设计队伍最缺乏的就是商用飞机的工程经验。而改变这些状况既需要时间,更需要在持续不断的工程项目中进行实践。
FAI院长吴光辉也坦言:“我只有呆在试验现场心里才感觉踏实,因为我能知道所有发生的事情。”当有人向他建议对缺少经验的设计人员进行裁减的时候,他会苦笑着说:“我更关心如何留住设计人员,事实上,一方面我们面对的是整个国家飞机设计人员整体匮乏的现状;另一方面我还要面对有经验的设计人员不断流失的现状。一面是造血功能不强,一面是血液流失过快!”他更形象地将自己此时的心情比喻为期盼丰收的瓜农:“我这西瓜地里就这么几个西瓜,我天天守着、盼着各个能‘长势喜人’!当发现那个‘长势’不理想时,我就得赶快过去‘扒拉扒拉’看看出了什么问题!”即使是这样“精心呵护”,吴光辉还是得面对设计人员流失给工程带来的混乱局面。然而这个难堪的局面到了2007年,工程出现了突破性的进展才得以根本扭转,不但人才外流止住了,并且出现了聚集到FAI上海分院的效应。对此林左鸣说:“事业是个舞台,只要把这个舞台搭起来,演员不是问题,甚至会成长出一批明星。当我们决定自筹资金大把地投入到ARJ21项目中时,人才流失问题就注定可以得到解决,事实确实也如此。”
发动机挂架的设计师前后换了三个,机翼的设计也反复了三次。“很多问题始料不及,可能在这个位置只发生了很微小的改动,但是却能导致与其相关的系统发生很大的变化。” FAI结构室的设计人员对此深有感触。
一面是飞机还在不断地发生变化,一面是伴随飞机研制始终存在的矛盾,飞机设计师要不断地做出折中选择:“前缘缝翼的疲劳强度不够,加厚蒙皮机翼重量又严重超标。”时任FAI机翼结构室主任的韩霄,正在为机翼的超重现象烦恼。“这个超临界机翼的翼型,比以往的普通翼型复杂得多,普通的单曲度机翼变成了双曲度给壁板设计带来很大麻烦,还有4-5米长的长桁,构型既有弯曲又有扭转,无论是设计还是制造,难度都非常大。更为复杂的是,机翼设计没有充分考虑结构和系统布置协调问题,襟翼、副翼、扰流板、起落架结构和系统设计难度很大……”
2005年10月—2006年3月,对ARJ21-700飞机的减重在持续进行中:
机身减轻了150多公斤;
机翼(含起落架舱门)减轻了350公斤;
水平尾翼减轻了49公斤;
垂直尾翼又减轻35公斤;
系统总重也减轻了4860 多公斤……
在设计的高峰时期,FAI总共有1000多名设计人员在为ARJ21-700飞起来而忙碌!吴光辉将FAI最优势的设计力量调到了ARJ21项目上,这位参与过MPC-75、AE-100项目,并且担任过国家重点型号的总设计师对于如何搭配设计力量自然拥有着丰富的经验。同时,凭借着在军界的良好信誉与口碑,和FAI不断增长的能力,吴光辉又为FAI争取到了更多的项目“只有饿过肚子,才知道吃饱饭的重要”!甚至连国家总理温家宝都记住了吴光辉常用的比喻“手里拿一个,嘴里含一个,眼睛看一个,心里想一个”,温总理坦言:这句话形象地表现出航空人毫不满足的精神、永不休止的战斗精神和极大的创新意识。
在对FAI整个设计力量与科研结构进行了合理布局之后,为了弥补上海工程经验的不足,吴光辉采用“高职低配”的方式,将西安的总设计师调到上海担任ARJ21-700飞机的副总设计师,以此类推,副总设计师担任室主任,室主任担任组长……
面对外界针对于ARJ21-700不断发生设计改动的指责,FAI也不断重申“飞机设计实质上就是个渐进设计的过程”,他们希望大家能够了解,渐进设计正是飞机设计领域为了保持产品的优越性而普遍采用的方式。一些有经验的飞机总设计师时常会告诫自己的团队:“不要急于冻结设计方案,而是要不断地去优化它,使其逐渐臻于完美。”
但是,在外行们看来,良好的设计应该一次就达到完美的境界,如果略有瑕疵就证明设计失败。事实上,自从世界上出现第一架飞机以来,就在满足新的功能的同时出现新的欠缺,处在不断的改进中,在一种机型的生命期中的改进几乎是从不停止的。当小的改进积累到一定程度,就形成在基本型上的改型;而当技术进步或新的使用要求已不能由基本型所容纳的时候,便进行新机型的设计。正是这些不断的变化构成了一个世纪的航空发展史。
飞机的设计过程分为多个阶段,每一阶段的工作都是基于前一阶段的结果,参考其他型号的经验,再加上一些假设进行工作。一个设计阶段结束时,都根据当时的设计状态进行分析、计算和仿真,并进行各种形式的评审,确认此阶段的工作符合功能、性能、安全性、维修性、适航等方面的要求,并确认作为前一阶段工作依据的假设成立,才进入下一阶段的工作。
FAI飞控专业副总设计师田剑波解释说,渐进设计的目的不仅在于最大限度地避免出现大的返工,同时还能通过这些渐进的改进提高产品的性能。波音公司与空客公司从最初的设计方案到最终交付航空的产品,每型飞机都要经过几千次的设计更改,平均每周达十几次到几十次,这使得他们的技术越来越成熟,飞机性能越来越先进,产品更具有市场竞争力。
ARJ21-700的襟翼支臂整流罩和翼身起落架整流鼓包的优化设计,就提供了这样的一个例子。设计合理的翼身起落架整流鼓包,可以产生有利的气动干扰,减小跨音速飞行的阻力。经过风洞试验验证,优化设计之后的ARJ21-700翼身起落架整流鼓包在高速巡航状态减阻0.002左右,这些减小的阻力,使每架ARJ21-700飞机至少可以增加150公里航程或者节省燃油300公斤,而全寿命期间可望节省的燃油费高达1440万元。
于是,中航商飞公司销售人员就可以非常有底气地对航空公司介绍说:“ARJ21-700飞机的经济性体现在,它的直接使用成本要比CRJ-200飞机低8%-10%。”
“对于最后的细节,我们所要做的一切都是优化”,AVIC1副总经理李玉海说,“ARJ21项目体现的就是一个优化的过程,一个折中的过程,总设计师系统的水平就应该体现在这些地方。”
“翼梢小翼的设计就是一个能够体现折中的例子”,吴光辉说:“如果翼梢小翼设计的不好,那么其带来的升力增加与阻力减小的好处就不足以抵消其在结构重量上付出的代价。如何对翼梢小翼进行优化,如何实现其与超临界机翼的最佳匹配,这是机翼设计中另一项关键技术,对于提高ARJ21-700飞机的气动效率,降低使用油耗起到至关重要的作用。”
“最终,翼梢小翼由原来的1.98米降低到现在的1.2米,结构重量减轻11千克”,陈迎春说:“这个方案是从10套方案中经过CFD计算分析以及风洞试验验证后才选出来的。与原来的大小翼相比,现在的小小翼不仅有效降低了机翼载荷,同时还提高了飞机横航向操纵品质。”
科学技术的发展,可以产生许多意想不到的结果,它能使早有共识的定论疑窦丛生,也能使久悬不决的难题迎刃而解。解决ARJ21-700飞机的“深失速”问题,就是这样的一个例子。
ARJ21-700飞机为机身后置发动机、高平尾布局,但是,后置发动机加上高平尾布局,容易在大迎角时发生“深失速”问题,此时,飞机极易发生灾难事故,这一直是影响尾吊布局飞机安全性的重大问题。
2005年1月进行的ARJ21-700飞机未加长机身“深失速”特性试验表明,ARJ21-700飞机存在“深失速”的问题。2005年7月进行了机身加长的“深失速”特性及其解决措施的风洞试验,试验表明ARJ21-700飞机机身加长后依然存在“深失速”问题。
ARJ21-700飞机“深失速”一直是备受关注的焦点,是尾吊、翼吊方案产生争议的主要原因。“虽然CRJ、ERJ等支线飞机都在使用尾吊布局,但是,解决飞机的‘深失速’问题对于FAI来讲是个极大的冒险,这种冒险既体现在技术上,也体现在商业上。”吴光辉解释说:“通过风洞试验的研究、验证最终我们发现,采用机身尾部加装阻力板,机翼前移+发动机短舱上移,这两种措施都可以解决飞机‘深失速’的问题,但是,必须对飞机的结构和系统进行重大的设计改动,随之而来又将产生一系列的系统关联矛盾!技术、时间、成本、舆论,方方面面都对我们提出挑战,所以这是个极大的冒险……”
2006年3月20日,这些问题终于得到解决:
ARJ21-700全机制造空机重量为24335.5公斤,达到了重量指标!
各种状态下的重心均满足了重心控制范围!
ARJ21-700飞机失速推杆器系统经过改进设计,故障率不超过1.0-4每飞行小时,满足CCAR 25的要求!
基于研究专业的不同,每一个飞机设计师都对ARJ21-700飞机的先进性有着不同的解释:
气动专业的设计师会说,我们采用了最先进的超临界机翼,经过风洞试验验证,我们的机翼性能非常优秀。先进的机翼是提升飞机性能最有效的手段,所以,飞机制造业称之为“飞机的灵魂”。我们与乌克兰安东诺夫集团联合设计ARJ21-700的超临界机翼,根据相同的机翼设计要求,中方和乌方先分头独立各自设计优选出一副超临界机翼,然后双方专家就各自方案进行互相交底,双方共同联合工作,形成现在ARJ21-700的超临界机翼。
负责空气管理系统的设计师会说,目前,ARJ21-700飞机的空气管理系统代表了国际支线客机空调技术的发展方向。空气动力轴承不仅可为乘客创造良好的舱内温度环境,还可使系统与机体同寿命;数字式座舱压力调节系统大大减轻了系统重量,提高了控制精度;常规的热气防冰技术辅以高换热效率的防冰腔,保证了系统和飞机的安全,降低了发动机的引气量。
负责飞行控制系统的设计师会说,ARJ21-700飞机的主飞控系统采用了最先进的电传技术。飞行控制系统用于飞机的横滚、航向和俯仰控制,以及起飞和着陆时机翼上的升力和阻力控制。系统设计还对飞机的安全性和可靠性做出了特殊考虑,拥有完善的裕度管理、故障监控和自动监测功能,具有更好的安全性、可靠性和维修性以及优良的操纵品质,加上驾驶舱操纵机构高度模块化的设计,使飞控系统设备的安装协调大大简化,这对于在没有实体协调样机的条件全新研制一架新飞机是非常重要的。
负责航空电子系统的设计师会说,ARJ21-700飞机的航电系统是新一代综合化的Proline21系统,采用了5个LCD显示器的“玻璃座舱”,综合处理机柜,模块化组合易于功能扩展。ARJ21-700飞机航电系统能够适应未来新航行系统的空中交通管制环境。中央维护系统能监测飞机系统的状态和故障,处理故障信息,存储航线可更换单元(LRU)故障史、发动机过限史、发动机趋势史提供维护信息,机上各系统高度关联,光标控制器提供菜单式显示器面页选择为飞行机组和地面维护人员提供了良好的人机界面。
结构专业的设计师则说:全数字化设计、构型管理、一个完善的标准体系,这些都是中国民用飞机产业化发展的基础。FAI在ARJ21飞机项目中,以CATIAV5作为主要设计工具,采用VPM系统进行产品数据和设计过程的管理,采用CPC异地协同平台实现了设计与制造的协同、FAI与国外供应商之间的设计协同,FAI与其系统供应商处于一种实时合作的环境中,实时的数据链接、实时进行各种分系统和部件研制和设计工作的沟通和讨论。采用ECMS系统实现了ARJ21项目的工程构型管理。这种完全无纸化协同设计以及VPM技术在ARJ21项目上的推广应用程度已达到国际水平。
负责适航审定的副总设计师会说:ARJ21是完全按照中国民航和美国FAA的基本要求来设计和生产的,并在适航当局的严格控制下进行的,证明我们的飞机与波音与空客的飞机一样安全。
在ARJ21项目中,中航商飞公司将异地广域分布的多个航空厂所的优势进行整合,并与国际著名的飞机部件供应商合作,实现异地企业联盟联合研制、生产和维护支援。
ARJ21飞机起落架由德国利勃海尔公司负责设计制造,发动机短舱由GE公司负责设计制造,雷达罩由637所负责设计制造,其他所有结构均由FAI设计,上海飞机制造厂、西安飞机制造厂、成都飞机制造厂和沈阳飞机制造厂负责制造。19家系统供应商负责ARJ21-700飞机的24个系统的设计与制造任务,而且大部分供应商在设计决策阶段就参与到项目中来,在整个研发过程中,他们必须充分发挥自己的创造力与经验,与FAI共将高质量的产品推向市场。这种商业模式不仅提升了生产效率,削减制造成本,并且建立了全球性的合作体系,由此也将推动ARJ21-700飞机在全国乃至国际市场的销售。
想一想,一度曾有1.3万名FAI的技术人员与四大飞机制造厂的工程人员参与到ARJ21项目中来,还有19家系统供应商派在现场的技术人员、数百名相关领域的咨询专家、几十家负责试验与验证的权威机构、当然还有适航当局的观察人员,庞大的“跟产”队伍挤满了上海飞机制造厂总装厂房的整个二楼。也许即使是将这些数目全部累计起来也还是低估了参与工程协作的人数,因为很多的工程技术人员还要依靠一些专业研究机构提供重要的技术信息与开展前瞻性的研究。要把所有这些人的知识和经验汇集到一起,才能够设计和制造出一架先进的喷气式支线客机——ARJ21-700及其系列产品。
在上海飞机制造厂总装厂房的二楼,上海飞机制造厂的工艺人员向我们介绍了数字化预装配软件的作用:数字化预装配是一种全新的设计概念,在ARJ21项目的早期设计阶段就已经采用了。例如在机翼预装配、前机身、中机身以及ARJ21机翼与机身对接上都应用了模拟技术,尤其是复杂的机翼装配。此时,另一组工艺人员正在电脑上模拟ARJ21-700机翼的装配过程,整个过程看上去类似一种《虚拟人生》的游戏,只不过这次的任务不是在F1赛事中获胜,而是要成功地给ARJ21-700飞机装上一幅先进的超临界机翼。“机翼的装配顺序是最难解决的问题之一,那是因为,几乎一半的燃油系统都装在机翼内,结构上有大量的连接件,因此在装配中利用数字化预装配软件确定装配顺序是非常关键的。”一边观察着虚拟世界里机翼装配的进展情况,工艺人员一边继续介绍说,“数字化预装配软件还能够帮助发现某些零件干涉的影响,当零件沿着安装路线移动时,人们能够察觉是否能够安装或确定是否会产生干涉影响,而对零件模型按约束关系进行重新定位的过程,不仅是有效分析产品设计合理性的一种手段,而且当零件模型发生变化时,周围的系统也随之调整,极大地消除了生产过程中返工的成本。”
在电脑上,虚拟装配工人能够非常顺利地通过机翼下方一个非常狭小的安装口盖钻进机翼里面进行燃油系统的安装,整个装配过程非常顺利,没有产生任何的干涉影响。但是,那个安装口盖看上去实在是太狭小了,有血有肉的装配工人真的能够顺利地钻进去吗?数字化预装配软件真的能够解决现实装配中发生的所有问题吗?
随后,这个疑问在ARJ21-700机翼的装配车间得到了回答,一个非常瘦弱矮小的装配工人顺利地通过了机翼下的安装口盖钻进了机翼里面,“前提是,即使在寒冷的冬天他也只能穿一件单衣进行工作,如果他穿上毛衣,那么他一定会被卡在某个地方出不来。但是更为重要的是,他不能发胖,一定要保持苗条。”负责机翼装配的组长笑着说:“事实上,负责机翼装配的工人都非常矮小,而负责机身装配的工人则非常强壮,某种程度上,飞机设计师不仅决定了飞机的重量,同时也决定了我们的体重。”
为什么不能把这个安装口盖设计的更大一些呢?
FAI的设计师解释说,可以,但是为了弥补飞机在强度上的损失,我们就必须增加飞机的重量。增重!太可怕了!显然这不是一个理智的做法。所以,在设计中会将口盖开的尽量的小,只要够用就可以来。但是,在机翼上出现的另外一个因为没有充分考虑设计余量而开得过小的口,却给FAI的设计师带来了非常大的麻烦,一组电缆就没有装配工人那么幸运了,它们被卡住了!当电缆增加了屏蔽保护套之后,根本就穿不过去了。超临界机翼的翼型薄,电缆和系统件又都需要通过这十分有限的空间,所以机翼前沿电缆布置又成为一个大难题……
这个麻烦使FAI管控中心的电脑亮起了“红灯”。
“他们必须在规定的时间内把这个红灯变成绿灯!不能有红灯,整个屏幕上一定要都是绿灯!重要的是我们需要一切顺利!”FAI通过CPC平台可以实时掌握ARJ21飞机项目每一分钟的变化。为了实现诸多方面的有效协同,每个月的20号,FAI要在CPC平台上和所有的动态伙伴进行数据同步,“这种数据同步通常要进行一个星期”管控中心的技术人员介绍说,“数据同步之前,我们先要在CPC平台上挂出一个数据同步列表,各家根据自己数据的情况进行数据同步以保证数据的准确性和一致性。”
“目前,我们与波音、空客最大的差距是经验的不足,事实上,这才是最具价值的竞争优势所在。”叶伟介绍说,“ARJ21-700所有零部件的设计与制造都由计算机完成设计和控制,并直接输入到数控机床加工完成,整个设计和制造过程没有一张图纸。所以,整个工作流程中我们要求设计人员不能仅仅是将设计数据发到CPC平台上,就视为完成了设计,而是要求他们的设计数据能够成功地导入到工厂的CPC平台上,成功地输入数控机床进行生产,只有顺利地完成这个流程才被视为是完成了一个有效的设计。”虽然,表面上这种严格的协同占用了大部分生产流程的时间,但是却能够保证顺利装配的过程,ARJ21-700能够实现全机身一次性对接成功与CPC平台的应用不无关系。与此同时,FAI也成功地开发出一系列的软件,使原有的标准化体系与现行软件之间各说各话的“巴别塔”现象得以突破。
ARJ21项目的工程构型管理系统(ARJ_ECMS)正是FAI应用这项神奇的技术来实现最具前瞻性的业务改造计划。现在,就连达索公司的技术人员和IBM的外国专家也对于FAI在这么短的时间内就应用了这种技术表示吃惊。
FAI使用了大量的数字来描述ARJ21-700所有的零部件和生产,他们建立了一个工程构型库,按照合理的方式组织所有的数据,并严格按架次有效性的管理方式,即给定一个确定的架次时,能够在构型库中方便快速的过滤出该架次相关的所有工程数据,为生产制造、产品支援等阶段发布现行有效的工程数据。
通过构型管理平台,FAI 还能够严格控制工程更改涉及到的更改原因、请求、建议、更改实施结果等数据以及相关的过程,并将构型数据的更改建议过程与工程更改过程进行紧密结合。
2003年12月20日,中航商飞公司在上海飞机制造厂与西安飞机工业公司、沈阳飞机工业公司、成都飞机工业公司通过视频,同时举行“ARJ21-700飞机零件开工仪式”。
“在正常情况下,一两个小时内出现一次断点是正常的,我们的系统也能够自动恢复,但是在仪式当天,领导要求我们连正常的断点都不能出现。”叶伟对那次让他始料不及的“恐怖袭击”仍然记忆犹新:“就在原AVIC1总经理刘高倬宣布开工的瞬间,西飞公司那边的视频一下子就没有了,我们当时就傻眼了,好在西飞公司有代表在仪式现场,不然,面对那么多的媒体,场面会非常尴尬。20分钟后电信公司告诉我们,西安阎良高陵地区的农民工进行野蛮施工,把高陵的光缆挖断了。
还有一些无法预见的灾难性事件的突然发生,也造成了网络的失效,从而中断了中航商飞公司与世界的联系。
2006年12月26日20点25分,台湾南海海域分别发生7.2级、6.7级地震,使众多海底光缆系统陆续发生中断。
目前,飞机制造业正在通过统一的网络平台和信息系统实现世界间的产业协作,数字化改变了他们的生活,但也给他们带来了新的问题,虽然这些问题让人沮丧,但有时一些新问题也充满了戏剧性。2004年5月31日,ARJ21-700飞机的首批结构图纸的电子数据通过CPC平台成功地从FAI传送到西飞公司,这标志着CPC平台全面正式的启用。但是运行不久,FAI运行中心的系统就发出了警告,FAI的管理人员发现了一个非常奇怪的现象,沈飞公司的数据版本始终高于FAI发过去的数据版本,但是,这完全是不可能的,制造厂的数据版本怎么可能比设计院的数据版本还高呢?这完全不合理,究竟哪里出了问题?
“我们发现,沈飞公司的数据版本始终比我们高,奇怪的是每个版本的内容又完全一致,当时这个问题令我们非常沮丧。最终我们发现,导致问题的原因却充满了戏剧性。”叶伟苦笑着介绍说:“在当时,对于大家来讲,CPC平台是个完全新鲜而陌生的事物,沈飞公司的一名系统管理员为了能够熟练的应用它,在两地平台进行对接之后,他就不断地把我们发过去的实时数据进行下载、删除,然后再进入平台去下载、删除反复进行练习,这样就导致了沈飞公司的数据版本始终高于我们,但他并不知道,CPC平台的管理是非常严格的,FAI的网络运行中心确实能够掌管天下,无论ARJ21飞机的数据在哪里出了问题,运行中心随时都能知道。”
FAI副总设计师田剑波为我们举了一个小例子:旅客氧气系统。氧气系统技术规范包括以下主要要求:
应为每个乘客配置氧气面罩,还需考虑怀抱婴儿的氧气需要,增加氧气面罩的配置,在飞机释压时氧气面罩自动放下,同时飞行机组也可人工放下,放下后给机组相应的指示信号,自动放下控制由氧气系统之外的继电器箱实现,继电器的控制信号由航电的DCU(数据集中装置)提供,而决定自动放下条件的座舱压力高度信号由综合空气管理系统的IASC(综合空气管理系统控制器)提供。
如何实现旅客氧气系统的功能,协调与相关系统和设备的关系,找到一个可满足各方面要求的,最合理的方案是系统集成的主要工作之一。
各阶段需进行的系统安全性评估也是系统集成的重要工作,飞机级FHA(功能危险性评估)给出了飞机级各项功能失效的危险等级,旅客氧气系统根据与已相关的失效条件,如“座舱释压时不能为旅客提供氧气”等,进行系统级的FHA,明确系统各种失效模式应满足的失效率要求,从而决定系统的构架——是否需余度配置,失效时是否要警告,如何监控和自检测等。在进行安全性分析时,旅客氧气系统从飞机级和系统级的功能出发,不仅仅分析本系统的设备,还要包括IASC、DCU、继电器、电缆等。在进行软件和复杂硬件DAL(设计保证等级)需求分析时,也同样包括这些设备。
在FAI大场实验室,ARJ21-700飞机航电综合试验室是经常被人参观的地方,实验室的技术人员会认真的向参观者进行讲解:“ARJ21飞机的航电系统由世界著名的航电系统集成商罗克韦尔柯林斯公司研制的,这套航电系统属于世界先进水平。它采用一台双通道的内部装有3块通用的外场可更换模块的综合处理计算机,该综合处理计算机综合了ARJ21飞机的飞行管理计算、导航、驾驶舱通信、主飞行显示计算、多功能显示计算、数字飞行数据采集、快速存取记录器、飞机状态监视、推力管理计算、中央维护计算、数据转换网等多项功能。”
他们尽量能够用语言描述清楚:“模块化是ARJ21飞机航电系统的又一重要特征,模块化是实现结构简化和综合化的基础,也是实现系统重构的基础。集成电路和电子技术的高速发展已经能够使各种完整的功能‘浓缩’于一个标准电子模块之中。全面采用通用的、标准的外场可更换模块,可以使整个航电系统由三级维修变成二级维修,简化了系统维修,减少维修人员和地面维修设备,实现延期的维修或定期维修,从而大大减少了后勤保障费用。”他们知道参观者依然很难理解这些变化对于一架先进飞机来讲,究竟意味着什么。
他们经常会听见参观者的感叹“哎呀”!却很少有人能提出问题,他们只能继续介绍:“ARJ21飞机航电系统具有开放式的系统结构,它的优点是便于构成分布式系统;便于不同厂家生产的、不同型号的计算机或其他硬件之间的互连、互通和互操作;也便于硬件、软件的移植;便于系统功能的增强和扩充。此外,开放式系统结构还支持系统可变规模,有利于缩短研制开发周期,在计划开发、采购、维修及更新时能降低成本。”
航电系统与12个非航电系统的交联功能都将在铁鸟试验台上进行试验。在FAI大场飞控系统地面模拟试验室里,最引人注目的就是飞控铁鸟试验台,它是ARJ21飞机研制过程中进行飞控系统及其相关系统地面综合试验,并支持飞机飞行试验和产品支援必不可少的地面试验设施。
飞控铁鸟试验台都是针对特定型号设计的,为此,国外一些飞机制造公司甚至同一型号的新机种要建有两个铁鸟试验台以供研制使用。铁鸟试验台的使用周期很长,从详细设计的综合试验阶段开始,贯穿研制、生产、飞行试验、适航审定整个过程,并在整个型号生命期内的售后服务、改进改型和事故分析中发挥不可替代的作用。
目前,国外主要航空国家像美国、英国、法国、德国、俄罗斯和日本等国的航空研究单位、飞机制造公司等都拥有自己的多套、多功能和多任务的固定基座和活动基座舱的工程模拟器和飞控铁鸟系统。其中著名的有:美国NASADryden飞行研究中心的综合试验设施ITF;美国的航空电子试验地面支持设施GSF;美国空军EdwardsAFB开发的IFAST及各种专用的综合试验设施;美国海军的F/A-18专用的综合试验设施;A-8B专用的综合试验设施;美国空军在Warner-Robin AFB的F-15专用的综合试验设施和在OgdenAFB的F-16专用的综合试验设施;法国Aerospatiale公司的Toulouse航空试验中心(CEAT),建造的A320和A330/A340的两台铁鸟,各自与具有完备人机界面及全部机载计算机真件的工程模拟器和供电网络试验设备共同布置在一个大厂房内,颇为壮观;意大利的Alenia公司工程部在Torino的系统试验设施;瑞典宇航JAS集团(IGJAS)组建了一个综合模拟试验设施;德国道尼尔公司为DO728建立的系统综合试验室。
在ARJ21-700飞机前机身与中机身、中机身与中后机身之间的对接方法上,FAI与上海飞机制造厂之间也产生了不同的看法。
“我们跟设计部门一起讨论,想用间隙对接或者原来MD-90飞机的框间对接方法,而不是目前这种无间隙对接和框上对接方法,但是,设计部门最终没有同意我们的想法。”上海飞机制造厂总工程师姜丽萍表示说。
“大部件的对接是非常困难的,我们考虑最多的就是飞机机翼和机身的对接方法,要知道,框上对接就是插入对接,要把两个不同的钢体严丝合缝地插上,这比框间对接的方法难度大很多。”上海飞机制造厂副总工程师蒋艰解释说:“ARJ21-700飞机的全机对接方案我们与设计部门、西飞、沈飞和成飞共同讨论了至少半年以上,我不大同意现在的对接方案,因为现在这种对接方法我们从来没有尝试过,首次应用在ARJ21-700飞机上有很大的风险性,对上飞厂也是个巨大的挑战。在制造MD-90飞机的时候,上飞厂已经积累了一些相关的经验,当时,我提供的ARJ21-700飞机方案全机对接方案就是MD-90飞机积累的方案,既不影响性能,又不影响旅客的舒适度,而且,每架飞机的装配时间还能缩短7天左右的时间。”
“不!一定不能再是MD-90飞机的对接方法,ARJ21-700飞机应该有自己的对接方法,一定要实现这个突破,我们一定能够做到。”ARJ21系列飞机总设计师吴光辉对于框上对接的方案非常坚持,“我们必须不断地对自身能力提出挑战,也一定要为ARJ21-700飞机注入新的元素。”
“ARJ21-700飞机的机身有2个设计分离面和4个工艺分离面,4个工艺分离面将机身沿纵向分为5段:机头、前机身、中机身、中后机身和后机身……”FAI副总设计师谢灿军,一边在电脑上演示着ARJ21-700飞机的机身对接方式,一边解释说:“ARJ21-700飞机的机头与前机身、中后机身与后机身之间采用框间连接的形式,就是将前后两段机身的蒙皮和长桁,分别用加强垫板和长桁接头进行连接,对接面位于两框之间。而飞机的前机身与中机身、中机身与中后机身之间则采用的是框上连接的形式,即将前后两段机身的蒙皮和长桁在加强框上进行连接,对接面位于框上……”
“框上对接要求间隙均匀,误差不能超过1-3毫米,但是,要考虑到热胀冷缩的情况,所以,对接面上又必须留有一定的间隙,不仅要求我们,同时也要求西飞公司也要做到很精确。”在部装车间里,蒋艰副总工程师指着等待对接的ARJ21-700飞机的中机身和中后机身解释说。“5米直径的中后机身要用无间隙对接,我们的确很担心,设计要求是无间隙套接,无论是套接过程还是套接以后的调节,都存在困难,而且套接时还必须进行蒙皮间隙调整,滑轨间隙调整、龙骨梁安装位置调整,转折梁对接调整等,都给装配工作带来了相当大的困难。”姜丽萍总工程师解释说:“所以,我们就和西飞公司协调,让他们把ARJ21-700飞机的前机身与中机身的连接处留了400毫米的余量,长绗和铆钉暂时都不铆上。”
“我们还专门设计了一种能够把中机身一头的蒙皮撑开的‘工艺装备’,工人们用自己制作的小插片,一点点地撑开蒙皮,再将对接的部分套进去,然后再拉出来,涂胶后再复位。”蒋艰认为这种方法是一次极大的冒险:“框上对接不仅涉及刚性件的对接,而且还涉及到蒙皮非刚性件的对接,为了保证强度和外观,难度是可想而知的。如果采用框间对接的方法,我只要3天左右的时间,但是,采用框上对接方法我就必须10天的时间才能完成。”
“要知道,目前,ARJ21-700飞机的机械化装配程度并不高只能达到20%,ARJ21-700飞机大部件机身对接是靠手工完成的,而波音公司、空客公司已经达到了80%,我们仅仅停留在人家上个世纪80年代的水平。在这种情况下,要想实现一次性准确对接成功,的确是非常不容易的事。在ARJ21飞机的总装厂房里,摆放着一些黄色的架子,那些就是用于飞机全机对接的工装型架。首先,我们在部装车间形成机头和前机身一段、外翼和中机身一段、尾段和中后机身一段的对接,然后,再将对接好的三段飞机拉到总装厂房里,上到全机对接的工装型架上,最后就通过工人的手摇慢慢将三段飞机靠拢,实现全机身的对接。”姜丽萍解释说:“开始的时候的确很担心,不仅因为我们没有做过,而且,也担心厂际之间的协调能否准确而有效。后来,我们在庞巴迪公司参观时,发现他们也在采用这种对接方式,这样,我们心里就有点底了。现在,ARJ21-700飞机的机翼已经装配到第三架飞机了,情况还是非常好的,毕竟,我们完成了这次挑战。 ”
2007年6月28日,中国首架拥有完全自主知识产权的ARJ21新型涡扇支线飞机在上海飞机制造厂实现了一次性全机对接成功,标志着ARJ21飞机研制生产取得重要突破性进展。历史就是这样,如果你错过了某个瞬间,那么,就只能通过亲历者的讲解与回忆去重新复原历史的画面了,或许,正是这种方式,让人们可以抛开各自所承载的压力,而更加冷静地思考与审视自身。
一定程度上讲,造飞机就是制造“工艺装备”,“工艺装备”准确了飞机制造才能准确。
除了为飞机制造关键的大部件,飞机制造厂还要自己设计和制造用来装配或者制造飞机零部件的工具。在总装车间里,可以看见各种形状各异,甚至是独一无二的工具,工人们称这些工具为“工艺装备”。这些“工艺装备”的范围非常广泛,从小到手握的设备到大型的几十米高的型架;从制造零部件的设备到装配飞机的设备门类繁多。蒋艰介绍说:“这些‘工艺装备’都是上飞厂为ARJ21-700飞机专门设计和制造的,一架飞机能否实现精确的装配,正是由这些‘工艺装备’的设计质量所决定的。它们必须通过苛刻的设计和制造标准,因为,飞机的许多部件必须极精确地安装在一起。这些‘工艺装备’的设计也采用了数字化设计,很多以前需要通过模线、样板才能制造生产的‘工艺装备’,现在通过CATIA数据集,通过产品的数字化信息进行相关的设计、操作来满足生产目的。通过数字化设计,一些需要经过大量讨论和计算的工装,只需要进行相关的干涉分析、强度校核、运动分析、数字模拟就可以解决许多不可预知的问题。”
在复合材料的制造中“工艺装备”的质量就更为重要,西飞国际副总经理许春林介绍说:“复合材料是树脂和纤维,拿在手里是软软的,就像布一样,要想构造出形状,就必须得有个模型,然后,把复合材料一层一层地贴在这个模型上,再固化成型。这个模型就是‘工艺装备’,所以,‘工艺装备’的好坏将直接影响产品的质量。”
“其实,制造中出现的很多问题都与‘工艺装备’的设计、设计的合理性有关,例如,ARJ21-700飞机在做气密试验的时候,发现由于应急门的安装不到位,有1-2毫米的偏差,密封垫的压缩量不足,导致飞机机舱漏气。”FAI设计人员乐光说,“事实上,在ARJ21-700飞机的整个制造与装配过程中,‘四大飞’也是在不断地检验自己的‘工艺装备’设计的是否合理,能否保证飞机正确而精确地制造和装配到一起,这是个自我验证的过程,一个不断迭代修正的过程,也是个正常的过程。”乐光是蒋艰最愿意合作的年轻设计师之一,“因为,他从来不会将问题推卸到,装配现场出现问题时,他总会积极地想办法解决这些问题。”蒋艰说。
“其实,制造中出现的很多问题都与‘工艺装备’的设计、设计的合理性有关,例如,ARJ21-700飞机在做气密试验的时候,发现由于应急门的安装不到位,有1-2毫米的偏差,密封垫的压缩量不足,导致飞机机舱漏气。”FAI设计人员乐光说,“事实上,在ARJ21-700飞机的整个制造与装配过程中,‘四大飞’也是在不断地检验自己的‘工艺装备’设计的是否合理,能否保证飞机正确而精确地制造和装配到一起,这是个自我验证的过程,一个不断迭代修正的过程,也是个正常的过程。”乐光是蒋艰最愿意合作的年轻设计师之一,“因为,他从来不会将问题推卸到,装配现场出现问题时,他总会积极地想办法解决这些问题。”蒋艰说。
在与制造部门接触的过程中,乐光感觉自己学到了很多书本上学不到的东西,更为重要的是,他开始站在制造部门的立场上思考问题,当他对一些问题把握的越来越清楚的时候,他开始思考一些更为有效的解决之道:“比如说,一般的零件表面粗糙,我们考虑以后在零件表面增加织物,那种织物实际上就是为了润滑,因为,原本是应急门直接去压密封条,有时候可能过于粗糙的话压缩量就不到位,同时还能解决耐磨性的问题。有些时候,整个设计看上去都很完美,但是在制造与试验中,就会发现,一个小小的东西就会令一个完美的设计方案前功尽弃,真的是细节决定成败。”飞机设计与制造中的生动与复杂依然令乐光充满自信:“现在,我们想的还仅仅是如何把ARJ21-700飞机的每一个部件、每一个系统安装到位,但是,我们同时也在考虑如何把ARJ21-900飞机设计的更好,更利于制造,更能满足客户要求。”对于每一位年轻的设计师来说,ARJ21项目就像是一个生动的大课堂,在这里,他们不仅能实现专业能力的提升,更为重要的是,他们会综合的思考问题,积极地解决问题,最终成为一名经验丰富的飞机设计师。
所有的问题都会集中在总装的时候出现,在姜丽萍看来,ARJ21项目最难的时候就是在总装的时候,“同样,目前,也是设计部门最艰难的时候,是问题暴露的时候,在这个时候出现问题,并且能够快速地解决问题,这简直是天才才能完成的任务。我们的工人就是这样的天才,在总装现场,他们总会找出非常实用的解决方法,例如:在ARJ-700飞机的翼身整流罩装配时,由于空间限制,从框架往面板上引孔的时候就是采用了工人师傅的创意,使用一种称之为‘芝麻钉’的辅助工具在面板上定出孔心位置,然后进行钻孔,这种方法在很大程度上解决了由于空间限制造成的操作不方便。但是,商用飞机的管理也是非常严格的,工人所有的工作都必须按照程序和工艺文件进行展开,不能有任何的发明创造,在生产过程中,工人的新想法是需要通过与工艺、质保协调,得到认可更改工艺文件后才能实施相关操作。”
即使是制造得再精美的部件,最终却无法组装在一起,那么,之前所有的辛苦都将白费,而这种遗憾和令人懊恼的事情,恰恰是要到总装的时候才集中体现。厂际间的管理协调,也就成了姜丽萍的家常便饭:“研制过程中最头疼的是管理协调,协调的过程也很痛苦。工程设计更改后,零件要重新加工,发回负责生产的制造厂,对于双方来讲这都是非常糟糕的事情。在这种情况下,很多时候需要通过行政命令来协调,单纯依靠合同很难解决问题。”
飞机装配是整个飞机制造过程的龙头,这项复杂的系统工程,涉及飞机设计、工艺计划、零件生产、部件装配和全机对接总装的全部过程。在市场竞争以及日新月异的新技术的推动下,装配技术经历了手工装配、半机械/半自动化装配、机械/自动化装配到柔性装配的发展历程。目前,国外蓬勃发展的柔性装配技术是一种能适应快速研制和生产及低成本制造要求、模块化可重组的先进装配技术,它与数字化技术、信息技术相结合,形成了自动化装配技术的一个新领域。
在总装阶段,由于柔性装配技术的发展,传统的对接平台/精加工台,已经逐渐被由计算机控制的自动化千斤顶、激光跟踪定位系统、激光准直定位系统等组成的柔性对接平台所取代,并在波音公司得到了推广应用。采用柔性对接平台,能使机体装配质量大幅提高,以满足新一代飞机气动外形高准确度的要求;自动控制,操作简便,缩短了装配时间;能适应不同尺寸的机身机翼结构,节省了装配工装的费用。
在姜丽萍心里,她期待着实现数字化柔性装配的日子:“要知道,数字化柔性装配技术是飞机制造技术领域的一次革命性变革,它充分发挥了数字化技术在飞机装配过程中的作用。”但是,飞机装配技术却正是中国飞机制造过程中最薄弱的环节。自动化装配程度不高、熟练工人的短缺同样也延长了ARJ21-700飞机的生产速度,姜丽萍说:“事实上,在应用了数字化柔性装配技术之后,目前,上飞厂的工人才刚刚满足生产的需求,也将能彻底改变以模拟量传递为主的传统落后的飞机制造协调方法。”
在波音公司,波音777飞机在总装阶段已经使用了移动装配生产线,以使这个生产系统更精益且更有效,在生产过程中,波音777飞机以每分钟1.6英寸(4.1厘米)的稳定速度前行。
移动生产线是识别和取消生产系统中浪费的最强大的工具,由于能够使问题容易发现并督促快速解决发生问题的根本原因,所以效率得到极大提高。除了生产率和质量得以提高外,新的生产系统还能够使制造飞机的人员得到更大的保障,工人们工作起来更容易且更安全,零件和工装能够在他们需要时及时精确地送达。类似于外科医生在手术室给病人做手术。为了使波音777飞机装配生产线在总装中移动,波音公司使用了一个与前起落架相连的拖车向前拉动飞机。拖车有一个光纤传感器可沿着车间地面上的白线前行,在装配过程中,机械人员安装诸如座椅、行李箱和其它飞机内部的结构件,还可以进行各种系统的功能试验,这是在商用飞机制造中采用的范围最广的移动生产线。
空客公司A320飞机的总装生产线则采取了站位式生产模式,总共分为4个站位:机身对接;机翼与机身的对接;尾翼与机身的对接工;在机坞站位主要进行最终调试和试验工作。飞机组装时采取“飞机不动人动”的流水线,不同工种工人轮番上阵,进行组装。
空客公司在欧洲的制造工厂包括总装工厂和部件装配工厂,这些工厂以近似同步化的方式生产A380飞机的各个部件并将之装配在一起。空客公司将A380飞机的主要部分——机身、驾驶舱、机翼和水平尾翼分配到了千里之外的不同国家,在互相完全不同的工厂各自独立完成。而且,每一部件必须尽可能地完整,要装配上所有设备、操纵系统和电缆。这些部件被称为“空中客车插件”,只需要在最后一刻,在总装生产线上将它们“插”在一起就行了。没有任何误差的余地,一个直径为5.64米的机身段,允许的差值仅为0.1毫米,空客公司的这种装配方式需要所有参与生产的公司,经过严格的组织和训练,能够达到精确协调的情况下才可以获得预期的效果。
与装配成熟机型生产线的井然有序相比,全新研制的ARJ21-700飞机的总装现场,总是显得手忙脚乱,所有供应商都在抢时间进行系统的安装与调试,甚至,一些装配任务已经排到了凌晨时间才能开始。
“我们的试飞改装是在见缝插针的情况下进行的,从ARJ21-700飞机下线之后,我们就一直在想方设法将我们的测试设备装进飞机。”ARJ21-700飞机试飞总设计师魏志诚对此更有深刻的感受:“飞机试飞需要在飞机上加装一定的传感器,一定的采集系统和一定的技术系统,这样才能整理出数据,形成最后的试飞报告。但是,试飞的改装又是基于飞机有限的空间里进行的,要等到所有的系统设备安装到位之后,才能再看是否还有足够的空间来安装我们的测试设备。”
多数情况下,飞机改装人员会对魏志诚说:“你需要为我们的设备去协调出一个位置,因为,飞机上已经没有安装它们的空间了。”试飞改装涉及到各个专业,而且每个系统都不是独立的,几乎是牵一发而动全身,所以,可以想象,协调的难度是巨大的。“例如,一个设备是为了测试发动机的参数,但是,发动机同时又跨到了航电系统里面,可能还会涉及到了其他很多系统,这种情况下,这个测试设备的安装可能满足了发动机的测试要求,但是却对其余系统产生了影响。这时候,我们就必须想办法解决这些问题,让所有的工作都能顺利进行。最令人头疼的还是测试超临界机翼的电缆,这种机翼翼型空间本身就非常狭小,飞机自身的电缆都很难通过,那么,再为试飞改装的电缆寻找空间,难度是可想而知的。”魏志诚说:“最终,我们还是把位于客舱的12台测试机柜和分布于飞机多个部位的测试传感器全部安装到位,贯串于飞机各个部位,各式各样的测试电缆就有15000米,101号飞机的工作量相当于过去几架新机的测试改装工作量。而且,每一架飞机的测试任务也都不一样,101号飞机主要是对飞机操纵系统的测试,风险性比较大;102号飞机主要测试动力装置和载荷,也就是加载模拟飞机在空中飞行的各种姿态,虽然试飞测试改装工作量会更大,但是试飞风险并不是很大;103号飞机主要测试航电系统;104号飞机最主要的任务就是适航取证,可能还会有像自然结冰等一些补充任务的试飞,具体还是要看项目的进展情况。”
2008年1月14日,在“新型支线飞机决战首飞动员大会”上,参会人员同时发现了一个重要的问题,中航商飞没有宣布明确的首飞时间。起码,霍尼韦尔公司无法在规定的时间内完成飞控系统的调试工作已经是确定无疑的事实了。
AVIC1一直在密切关注着每一条有关波音787飞机延迟交付的新闻,因为,霍尼韦尔公司开发的飞控系统软件正是使这架“梦想飞机”延迟起飞的重要原因……波音787项目第一次延迟,波音公司宣布的原因包括分系统的软件和系统集成问题、部分零件短缺的问题。波音787项目的第二次延迟,波音公司明确承认项目主要问题出在787项目的供应链管理。
从目前波音公司宣布的情况来看,有相当一批风险合作伙伴还没有达到波音公司期望的系统集成能力和管理水平,造成许多系统研制进度的拖延。关于此次延迟,波音公司表示有多达27个分系统未能在通电试验之前完成分系统集成,甚至还有另外20个分系统要在通电试验完成之后才能装机到位。可以看出,波音公司供应商出现了普遍性的项目延迟。除系统之外,结构件方面也出现了很多问题,由于结构供应商向波音公司交付了未完成件,引起总装线上生产管理的混乱。其次,波音787项目全新的供应链结构对波音公司的管理提出了新的挑战,多层次的供应链管理降低了波音公司对供应商控制能力,由于不能有效预见底层供应商进度风险,波音787项目甚至出现了紧固件供应量严重不足而影响组装的情况。
2008年3月28日,中航商飞公司对外界宣布,由于“翔凤”飞机关键系统供应商未能按时提供试验条件,首飞时间向后推迟。中航商飞公司总经理罗荣怀回答记者提问时表示:“我们对首飞的推迟感到有些遗憾。目前,中航商飞公司正努力确保‘翔凤’飞机飞控系统的及时交付,以实现2009年交付客户的预定目标。 ”
对此,霍尼韦尔公司全球副总裁沈达理在接受记者采访时暗示,目前一些国家和地区确有因为政治及其他原因限制相关技术输出的条款,或者有一些人为障碍,但是,霍尼韦尔公司身为一家全球跨国企业,“可以在世界其他地方开发类似的技术和产品……”
2007年11月29日,整个下午,FAI航电室的技术人员都在和柯林斯公司的代表就“翔凤”飞机首飞时航电软件交付的状态与进度问题,进行艰难的交涉。
柯林斯公司代表提出,由于霍尼韦尔公司的飞行控制软件目前出现了问题,即使,柯林斯公司交付了航电软件也是没有用的。何况,目前还有很多关联的数据FAI也并没有提供出来。
于是,一名技术人员拍着柯林斯公司代表的肩膀说:“不管你是从哪里获得的消息,但是,我得告诉你,你的信息并不准确,到目前为止,我们的老板并没有告诉我们哪家供应商出现交付问题,首飞将会推迟。想想看,作为国际知名供应商,如果柯林斯公司落在了别人后面,拖延了整个项目的进度,那可真是一件很丢面子的事情。所以,我们应该一起努力来保持我们目前的名次,要知道,我们目前可是所有供应商中交付最快的。”
显然,这些话起了作用,作为连续3年获得“优秀供应商”荣誉的柯林斯公司最终决定,还是不要以损害公司信誉为代价拖延航电软件的交付进度,但是,对于首飞时航电软件的状态还需要与公司总部进行协商。柯林斯公司的代表离开后,FAI航电室负责人刘永超马上就向总设计师吴光辉汇报了这次谈判的结果。
事实上,FAI所有的人都知道,霍尼韦尔公司的飞行控制软件的确出了问题,根本无法保证“翔凤”飞机的首飞时间,目前,FAI必须稳定住其他供应商不要以此为借口拖延其余系统的交付时间。于是,吴光辉给林左鸣总经理发去了一条短信:“受此事启发,飞控软件事关重大,不到万不得已、不到最后一刻,不能言退,否则全线松劲,项目后果不堪设想……”2007年12月21日,在“翔凤”飞机下线仪式结束后的晚宴上,AVIC1民机部部长汪亚卫拉着林左鸣总经理说:“您现在得去和霍尼韦尔公司的总裁说些硬话了!”
随着“翔凤”飞机的飞行控制系统的延迟交付,AVIC1与霍尼韦尔公司的对话级别也在不断升级。然而,即使林左鸣将话说得再坚决似乎也是无济于事。霍尼韦尔公司承认问题的确出在自己的身上,并且表示,公司也非常看重企业的国际信誉,包括公司与AVIC1的“风险合作伙伴关系”,但是,此刻公司在“翔凤”飞机上能够投入的资源的确是有限的……2007年12月12日,美国《航空周刊与空间技术》报道:霍尼韦尔公司在波音787飞机上的飞控软件在飞行模拟中刚刚通过验证。2007年9月,波音公司曾表示,由于飞行控制软件的缺陷导致首架波音787飞机的首飞时间由8月末推迟到12月中旬。
显然,在霍尼韦尔公司心目中,波音公司的地位远远超过了中航商飞公司。但是,霍尼韦尔公司也的确不愿意得罪中航商飞公司,因为,中航商飞公司背靠的是中国——这个已经拥有全球第二大航空市场的大国,还有中航商飞公司的母公司AVIC1——这个拥有强大制造实力,已经向世界商用飞机制造商行列迈出坚定步伐的航空工业集团。
是啊!谁知道未来的霸主会是谁呢?不过,那是未来将要发生的事情,对于系统供应商的项目团队来说,目前,当然谁的飞机订单多,谁自然会获得公司最优质的资源保障。截至2007年12月29日,波音787飞机的订单数量达到790架;截至2007年12月21日,“翔凤”飞机的订单数量达到171架。
“霍尼韦尔公司在参加ARJ21项目的同时,也在为波音787飞机提供航电与飞行控制系统。引起ARJ21项目进度推迟的直接原因,就是因为我们和波音787飞机的工作产生了冲突,霍尼韦尔公司的大部分人力资源流向了波音787项目,造成了ARJ21项目人力资源不足,最终导致进度拖延。”FAI副总设计师田剑波介绍说。
目前,“翔凤”飞机的首飞构型FAI已经做了很多轮工作,飞控系统一般有两种工作模式:一种是“直接模式”;一种是“正常模式”。田剑波副总设计师详细地解释了这两种模式的分别所在:在“正常模式”下,飞控系统有完整功能,要求硬件资源、外部信号、外部资源都处于正常状态,这样飞控才能完整正常地工作。在“直接模式”下,只提供了对飞机舵面最基本的控制,最纯粹的“直接模式”是不依赖于数字计算机和软件而由纯模拟电路来工作,这也是“翔凤”飞机的设计特点,是“翔凤”飞机飞控系统安全的最根本保障。两个工作模式之间是一个逐步降级的过程,“直接模式”和“正常模式”之间还有一个非常明显的界限是“空速增义信号”,随着空速变化调整驾驶员操纵器件到舵面的传动力,保证飞机在高速和低速的时候都有一个恒定的操纵反应,使飞行员感觉飞机比较好操纵,只要用一个恒定的操作动作、力量就可以了。在“直接模式”下,仅提供了比较粗糙的传动力;在“正常模式”下,随着空速联系的变化,连续的调整传动力得到比较充分的优化。
“‘直接模式’一般对应的是失效状态和飞行故障,如果我们接受霍尼韦尔公司的建议,用‘直接模式’首飞就等于宣布‘翔凤’飞机是在带着故障首飞,所以我们不能接受。”田剑波说:“更重要的还是涉及安全问题。在‘直接模式’下缺少很多功能,例如方向舵的控制权限问题,假设,在起飞的时候正好出现一台发动机停车这种极端的状况,会因为方向舵的控制权限受限而无法纠正飞机的航向,最终会使飞机出现冲出跑道的危险;其次,偏航阻尼器的问题,这也是在‘直接模式’下没有功能,缺少偏航阻尼器会降低飞机的操纵性和稳定性,不仅使飞机的品质降低,也会降低飞行员驾驶飞机的相对安全性。还有很多其他原因导致我们不能接受霍尼韦尔公司的要求。”
“通过模拟飞机真实使用的载荷、环境条件,来考核飞机结构的响应是否符合适航规定的安全标准和设计要求,这就是飞机强度试验的任务,而这些试验将包括:强度试飞、静力试验、疲劳/损伤容限试验、离散源撞击试验(鸟撞)、应急着陆坠撞试验及水上迫降试验等等,而你即将看到的是:ARJ21-700飞机的尾翼静力试验。”中国飞机强度研究所副所长强宝平说:“只有经过了这里的考验,才能证明设计出来的飞机是真正结实的。在飞机飞行情况下,从结构强度上是安全的,保障飞机出现某些问题后,还是可以平稳落地。结构强度至少不会出现,舱门掉了,机体出现窟窿的问题,即使飞机擦地下来迫降的时候,也不会把更大的载荷转移到乘客的座椅上来,对乘客造成伤害。即使是水上迫降,飞机依然能够保证平稳降落,并且在飞机沉下去之前保证所有的乘客全部安全撤离。”
2008年1月24日上午,位于西安阎良中国飞机强度研究所的456厂房内,ARJ21-700飞机的尾翼静力试验正在准备当中。FAI强度设计研究所副所长李凯介绍说:“今天的试验是要考核飞机平尾和方向舵的结构强度,但是,即使试验加到67%的载荷,我们在现场也不会看到明显的视觉变化,要在FAI的监控室里,通过计算机上的实时数据分析才能看见飞机变化的情况。”
此时,厂房里的温度仅有-3℃,非常寒冷。参加试验的人员告诉我,456厂房的特点是“冬冷夏热”,夏天最热的时候,温度计都要失效,根本都测不出温度,而到了冬天,工作一会就能把大家冻得手脚麻木。静力试验的过程非常快,但是准备期却很长,“今天的试验只需要10分钟就可以结束,但是我们的试验人员已经准备了2个月。最烦琐的活就是找着力点,也就是在飞机表皮贴胶布带的点,这是做疲劳试验的关键环节之一。”中国飞机强度研究所全尺寸结构静力/疲劳试验室副主任唐吉运说:“试验前,我们要先将气动力分布载荷及惯性力分布载荷通过5000多块胶布带准确地粘贴在ARJ21-700飞机的结构表面上,这些点都是根据真实载荷情况,通过设计、计算而在飞机上进行准确定位的,每个胶布里又都穿有铝棒,通过几级杠杆系统将胶布带载荷集中到上百个加载通道来实施机械加载,各加载通道采用带测力计的电液伺服作动筒连接到承力架上或承力地坪上,并由计算机按给定的载荷程序,自动协调、闭环控制、分级施加机械载荷到限制载荷及极限载荷。”
此时的ARJ21-700飞机正被“五花大绑”地“捆”在龙门架上,机身上缠绕的应变测量线,就像“胡须”一样长长地垂下来,噢!还有16000多片用于测量应力的应变片,也贴满了整个机身,它们与数据采集装置一起给出应变、应力数据及随载荷变化曲线,供试验分析使用。
现在载荷加到了40%,尾翼看上去似乎没有任何明显的变化,事实上它在变化,在FAI实时监控中心,可以清晰的看见这种变化。FAI强度设计研究所的实时监控中心位于试验现场一角的一个小房间里,当中国飞机强度研究所将测量数据发送过来时,FAI的设计人员便可以在监控中心,实时将试验测量结果与计算结果进行对比:应变监测可以将试验应变曲线与计算应变曲线绘制在一张图上便于比较应变随着载荷加载的变化趋势;位移检测则可以将全机从前到后的变形情况通过位移曲线直接反映在屏幕上,与全机有限元计算的位移结果进行对比,确认全机有限元计算的准确性;部位监测则可以直接将一个计算部位的应变转换成应力进行输出,而且还对安全裕度进行计算,同时推测下一级载荷以及100%极限载荷时的安全裕度,并且对安全裕度及应力曲线进行修正,进而拟合出试验监测部位下一级载荷及100%极限载荷时的合理安全裕度。通过这些实时的监测数据,不但可以现场确认机体结构在试验过程中的应变位移与计算结果是否一致,还可以及时通过对比发现试验是否出现异常,避免在试验中出现危险情况。
所有的这些试验都必须得到中国民航总局飞机适航部门(ADD)的批准才能进行, FAI强度所副所长李凯表示说:“这是国内第一次按照适航25部的要求进行静力试验,并且,FAA也会对重要的试验进行现场目击。例如,2008年3月5日,全机2.5G稳定俯仰67%载荷全机静力试验,此种载荷情况是飞机在空中飞行时出现的最大加速度,这是ARJ21-700飞机首飞前全机最严重试验工况,所以,FAA也派出了代表全程观察了整个试验过程。”在那次试验中,中国飞机强度研究所还特意要求FAI在ARJ21-700飞机的主起落架舱、前机身根部左侧、左侧机翼上壁板、平尾下壁板、垂尾和后机身对接处、中后机身左侧应急门等关键部位设置了八个摄像头,以便通过现场画面来观察机体结构在高载情况下,何时进入张力场,以及进入张力场后,壁板随着载荷的变化情况。
加载至50%,此时,机翼翼尖的变形量已经达到了1米!从数据采集间传输过来的测量数据显示,在45%-50%的加载过程中,后机身与中后机身对接处壁板出现了预期的剪切失稳波纹,这部分结构进入了张力场状态。在继续加载的过程中,这部分结构通过张力场状态依然承受了外界的载荷。进入张力场状态,对于从事强度计算的人来说是一种如雷贯耳的现象,但是,对于第一次接触商用飞机试验的年轻人来说,这还是第一次真正在试验现场看到,他们脸上惊奇而兴奋的表情,与经验丰富的强度人自信的表情则形成了鲜明的对比。现场的试验人员解释说:“飞机蒙皮承受拉压和剪切载荷时,当剪切应力达到临界应力以后,蒙皮就会起皱,此时蒙皮发生了剪切失稳,但蒙皮仍然能继续承载,此时蒙皮受斜向拉伸,我们管这种受力形式的变化称为进入张力场状态。”加载至67%,此时,机翼翼尖的变形量已经达到了1.2米,这就是预期在飞机服役期间可能会遭受的最大载荷,在100%的极限载荷情况下, 机翼翼尖的变形量会到2米。各段主管快速地报告各自监测部位的情况,加载至67%,保持了30秒之后,监测画面上也出现了理想的卸载曲线,至此,宣布了此次试验的成功,这证明ARJ21飞机机体结构强度已经基本能够满足首飞要求。
两个月来,FAI航电试验室主任刘永超和他的同事们,一直在寻找飞控系统与航电系统之间信号传输过程中延迟的1秒时间,要知道,在飞行过程中,飞机响应延迟1秒时间足以导致机毁人亡的事故发生,很多的飞机事故就发生在100、200毫秒的瞬间……任何人都不会想到,竟然是罗克韦尔柯林斯公司的先进仪器“吃”掉了这生死攸关的1秒时间!
“当我们在铁鸟试验台进行飞行控制系统与航电系统的交联试验时,柯林斯公司的设备测试显示,飞机响应延迟了1.5秒的时间。这是什么概念呢?简单的说,就是超出了飞行员对问题做出反应的时间,当飞行员感觉飞机出现问题的时候,他已经没有足够的时间来挽救飞机了,结果只能是摔飞机。正常情况下,信息延迟时间应该在200毫秒以内,我们超出了这个范围7-8倍的时间,”刘永超解释说:“飞控数据更新周期是50毫秒,如果连续3个周期采集到的数据没有发生变化,就代表偏航阻尼功能没有接通,所以,数据必须在150毫秒之内进行更新,那么,1.5秒的延迟时间已经超出这个范围,由此,柯林斯公司认为我们的偏航阻尼功能还是没有调通。这个问题困扰了我们很长一段时间,当时,我们的确不知道问题出在哪。从理论上分析,只能有两个方面的原因,一方面是网络延迟,另一方面就是飞机响应延迟,我们也是从这两方面来着手解决的。”
对网络的测试结果最终证实了大家的猜测,网络传输造成了0.5秒的延迟时间,“我们通过把航电试验室的这两台设备进行合并,减少传输环节,找回了丢失在网络里的0.5秒时间。”刘永超继续解释说:“但是,解决了网络延迟的问题,并没有让我们感到轻松,我们每个人都在想,还有1秒时间到底在哪里?难道真的是飞机响应能力有问题吗?”
“我们将飞机上的方程式与风洞的吹风数据进行反复比较,两者基本吻合,操稳组的专家们也认为根据气动方程获得的仿真数据是没问题的,”刘永超解释说:“他们是飞机的专家,他们说准确我们只能相信他们,可是,我的1秒时间究竟去了哪里?”
当刘永超将铁鸟试验台上的数据和柯林斯公司测试出的数据放大了10倍进行比较的时候,他终于找到了丢失的1秒时间!
“结果完全出乎我们的意料,居然是柯林斯公司那台先进的设备‘吃’掉了这关键的1秒时间,谁都没有想到由于双方设备分辨率的不同,导致了彼此判断结果的差别。”刘永超解释说:“事实上,飞机是能够做出马上响应的,并没有出现1秒的延迟时间,在我们铁鸟试验台的电脑上能够清晰的观察到飞机的响应变化情况,虽然变化幅度不大,但是证明系统的功能是调通的。柯林斯公司的设备尽管先进,但是,图像的分辨率却太小了,所以,他们很难观察到飞机做出来的细微变化,由此导致他们对问题的误判。”
意想不到的障碍不仅仅出现在柯林斯公司的先进设备上,霍尼韦尔公司的飞控软件依然是最棘手的问题,新版本的软件里有15条重要的告警信息依然无法显示。“飞控软件总共包括120多条告警信息,飞机首飞的时候将开放22条告警信息,目前,我们仅仅有7条告警信息通过了,还有15条影响飞行安全的信息不能正确地传输到航电系统中,及时地提示给飞行员,后果同样会导致飞行员发生操纵失误。”刘永超解释说,“目前,霍尼韦尔公司正在对软件进行改进,实质上,这是个正常的反复过程,综合试验就是要发现问题,然后来解决一些在设计阶段没有考虑到,或者在编制程序的过程中遗漏的问题,这是可以接受的,但是,在发现问题后不能及时地进行更新,这个是我们不可以接受的现象。”
ARJ21-700飞机以格尔木机场和九黄机场作为设计临界条件,并用西部57条航线来检验飞机的航线适应性。飞机最大起飞高度是飞机重要的性能指标,是飞机适应性标志之一,对拓展飞机市场有重要价值。飞机最大起飞高度越高,能够起降的机场就越多,对于高原机场较多的我国西部地区及其它高原地区,飞机就更具竞争力。
“根据CCAR-25部的要求,飞机最大起飞高度是飞机单发起飞的最大高度,需要在高原条件下进行飞行演示验证。因此,在ARJ21-700飞机的试飞中也包括了高寒、高原地区的试飞科目,主要是考核高温,高寒,高原环境下发动机跟液压系统的性能。”魏志诚表示说:“很多风险科目的试飞军机和客机都是一样的,但是,ARJ21-700飞机是新研制的飞机,设计过程中有些问题把握的还不是很清楚,这样就给我们试飞带来很多风险,尤其是边界风险科目,如果设计上有一点点的偏差,那么,后果只能是……。”
价值细分成为AVIC1对商用飞机产业进行体制机制创新的一个重要依据与思路:第一步,将一航西飞的机翼、机身专业化生产业务和新舟60项目的整机制造、销售和服务在内的所有业务以定向增发的方式注入上市公司“西飞国际”,并将“西飞国际”更名为“一航民机”;同时将上海飞机制造厂整体注入到中航商飞公司中,中航商飞公司更名为“一航商飞”。第二步,将上市公司“一航民机”向民众增发新股,募集资金,将所募集资金投资到一航沈飞与一航成飞,组建两个专业化的商用飞机零部件制造合资公司。等待时机成熟时,两个合资公司将整体注入上市公司“一航民机”当中。第三步,等“翔凤”飞机进入市场形成销路之后,将“一航商飞”的总装、销售和客户服务等业务以定向增发的形式注入“一航民机”,形成一个除商用飞机研发以外,商用飞机零部件制造、部装、总装、销售和客户服务的完整业务平台。利用这个平台可以在资本市场上不断融资,转而用于商用飞机的技术改造和补充下一代大型客机的研发和制造经费的不足。
按照这种战略实施,目前,中航商飞公司(更名后为“一航商飞”)的职能将有所变化,成为吸收国家投资,以研发为主的项目管理公司,拥有所研制飞机的型号合格证。通过这样一种重组模式,“一航民机”与“一航商飞”实现了商用飞机产业链的价值细分,“一航商飞”专注于新机型的设计与研发;“一航民机”专注于成熟机型的生产、销售和客户服务,以稳定的利润和现金流为抵押,从资本市场上融资,再将所募集资金投入到“一航商飞”中,以支持新机型的研发。
美国国际机械师协会决定让华尔街说服波音公司卖掉商用飞机部门;中国大型飞机专家论证组认为ARJ21项目应该剥离出AVIC1的体系而纳入“中国商用飞机有限公司”旗下。
5年之后,当中国决定启动大型商用客机项目时,最终选择的模式竟与当年美国国际机械师协会的计划惊人的相似。如果,当美国国际机械师协会获知这一消息时,是否还会认为:向中国转让航空技术将会威胁到美国国家安全……
2008年5月11日,中国商用飞机有限责任公司在上海正式挂牌成立,注册资本190亿元,总部设在上海。AVIC1旗下的上海航空工业集团、上海飞机制造厂、上海飞机设计所以及中航商飞公司全部整合进入中国商飞公司, ARJ21支线飞机项目也被转移至中国商飞公司。
显然,价值细分的理念没有得到更多人的理解,中国商飞将飞机研发、销售、总装与售后服务纳入了旗下,而将制造留给了AVIC1,这样在飞机销售出去之前,中国商飞的经济来源只能依赖国家与股东进行投资。中航商飞公司兼并上海飞机制造厂的计划也搁置了,FAI上海、西安两个设计研究所也拆开了。
对此,AVIC1办公厅副主任付明耀在一次接受采访中表示:“企业的兼并和重组必须通过资本市场来实现,AVIC1旗下的第一飞机设计院是中国大飞机的科研核心,由西安飞机设计研究所和上海飞机设计研究所通过行政手段合并而成,没有通过资本市场这个纽带。现在,同样通过行政命令又将FAI分开了,上海飞机设计研究所被打包进入了中国商飞公司。如果,当年是通过资本市场平台对两家设计所进行的合并,今天可能就这样说拆开就拆开吗?”
相比之下,由4个拥有完全不同民族文化背景的国家而组成的空客公司,复杂的公司构成结构完全没有影响到他们找到正确解决问题的办法。
作为新的空客公司的常务董事以及EADS董事会成员之一的诺尔弗加德对于新空中客车公司置身于欧洲宇航防务集团(EADS)与英国宇航公司之下表示说:“我想对空中客车公司来说能够归属于一个拥有其他业务的集团是一件好事,因为,商用飞机业务是一种具有周期性起伏的业务,集团业务的多元化会缓解商用飞机研制中的资金风险。”
1985年,原中国民航总局局长沈图以贪污罪被免职,这使得很多人相信,当年,中国民航总局拒绝运10飞机的主要原因,正是由于沈图接受了波音公司的贿赂,来帮助波音公司打开中国的航空市场。
20世纪80年代,中国民航界形成了一个普遍共识,就是心里感觉欧美的飞机一定比苏联的飞机好,尽管苏联在伊尔-86飞机的宣传上花费了很大力气,中国的航空公司还是不愿意购买。时任国务院领导在一次听完民航部门的汇报后,问道:“既然伊尔-86飞机价格便宜,为什么你们还是不愿意购买?”大家面面相觑,不知该如何回答……
20世纪90年代,中国民航与航空工业部在大型客机的选择上意见也完全不一样,民航总局选择采购波音737-300飞机,航空工业部选择合作生产MD-90飞机。随后,中国民航与中国航空工业界彻底分道扬镳,各自寻找发展的道路。
从1985年开始,中国民航市场门户大开,来自欧洲、美国、苏联的飞机制造商都跑到中国来推销飞机,甚至连加拿大、巴西的厂商也加入了这场群雄逐鹿的争夺,中国民航市场进入“战国时代”。
中国民航业的发展和机队扩张为美国飞机制造业带来了巨大利益,稳定了美国航空制造业数十万人的就业岗位。另外,中国航空公司每年需要从美国购买大量的飞机发动机、航空电子设备及零配件作为备件,中国机场及空管部门也从美国购买大量先进的导航设备。美国航空维修企业也承揽了中国航空公司的大量业务。
2005年,国内各大航空公司订购飞机的总数竟然高达442架,这近乎激进的订单背后是中国民航市场高速的增长,但遗憾的是,中国民航市场的“黄金期”却是属于波音公司、空客公司等国外航空工业企业的,而伴随中国航空工业的只有寂寥与遗憾。
这些问题成为中国航空工业界与中国民航之间长期存在矛盾的重要根源所在。这其中固然有着不可避免的国家间政治的影响,但是,双方在各自领域上的短视行为才是阻碍其合作的最终原因。
飞机机型的规划,正是基于航空公司着眼于未来生存与发展战略的一套复杂的经济计算基础上得出的,是一个航空公司真正的核心的机密。而在当时的中国民航界普遍缺乏科学选择机型的知识和经验,结果就在世界飞机制造商的鼓动下,各航管局所购飞机机型杂乱。复杂的机型在飞机操作、飞行员培训、飞机维修、机场配套设施各方面,都意味着航空公司的成本比使用单一机型要大大增加。随着中国民航改革步伐的加快,从2001年开始,航空公司拥有了更大的自主权,从此,左右中国航空公司购买飞机的决策,才更加注重在飞机机型的选择上。
2008年2月15日,中国民航总局局务会审议同意中国航空工业第一集团公司和中国东方航空股份有限公司共同筹建幸福航空有限责任公司。幸福航空公司的注册资本为人民币10亿元,其中AVIC1以现金出资人民币6亿元,东航以现金出资人民币4亿元。基地机场选择在西安咸阳国际机场,将经营国内航空客货运输业务及相关服务业务,主要采购的运营飞机为“翔凤”系列飞机与新舟60系列飞机,计划在未来8年内达到100架的机队规模。
中国民用航空总局代局长李家祥表示:“民航总局对支线航空的审批一直非常严格,幸福航空公司是个特例,因为,幸福航空公司采购的运营飞机是AVIC1旗下公司自主研制的新舟60飞机和‘翔凤’飞机,属于民航总局特殊政策的扶持。”
AVIC1民机部部长汪亚卫表示说:“从飞机制造商的角度来说,我们非常希望拥有个一个航空公司。在我们设计飞机的时候,会对飞机的性能有一个总体的设想,我们需要有航空公司通过使用来实践,验证出我们设计的飞机的性能。这就是温总理所说的‘飞机是用出来’的意义所在。如果是别人的航空公司,我们总会抱怨‘我们的飞机飞800最好,你非要飞300,肯定经济性不好;我们的飞机适合飞格尔木,你非要飞山东,那样肯定不能实现盈利。’反过来,航空公司也会针对这些问题抱怨我们。所以,我们要通过幸福航空公司的使用将飞机的性能发挥出来,使航空公司实现盈利。并且为ARJ21系列、新舟60系列飞机的改型提供准确的市场需求依据,这对飞机制造商来讲是非常有好处的。”
2008年5月11日,中国商用飞机有限公司在上海挂牌的当天,新华社全文播发了中共中央政治局常委、国务院总理温家宝的署名文章《让中国的大飞机翱翔蓝天》。
文章中指出:“制造出有竞争力的大飞机,重要的是靠人,靠每一位设计人员的智慧和创造力。一个国家的实力是有限的,但人的创造力是无限的。所以,大飞机制造靠国家实力,靠科技的综合能力,但归根结底要靠人、靠设计师。要把国家意志变为人的意志,变为设计师的意志。我国经过半个多世纪艰苦奋斗所形成的比较完整的航空工业体系,一批掌握先进设计技术和有一定实践经验的人才队伍,是研制大型飞机的基础条件和重要力量。现有的设计、科研、试验和生产等宝贵资源,不应该丢也丢不得。”
大部制改革之后,在政府职能还没有真正界定清楚之前,能够进入实质性可操作阶段的“真空时间”里,多头管理,导致中国航空制造业出现了非常多的混乱局面。一面抓紧整合资源,一面快速重复建设,中国航空工业“最后的晚餐”在一片混乱的产业狂想曲中拉开了序幕……
每一个飞机制造厂都认为自己在项目中承担了重要的工作。
原西飞公司总经理高大成说:“西飞公司承担了整机制造任务量的60%以上,而超临界机翼的研制更是ARJ21-700飞机决定成败的一项关键技术。”
ARJ21-700飞机机翼长达13米,是我国首次在航空制造业中采用超临界机翼制造技术,研制过程中,涉及到大型机翼壁板数控加工、数控喷丸成形、化学铣切、自动钻铆、钛合金滑轨零件机械加工和火焰喷涂等一系列关键技术,在国内航空制造业中均属首次应用。
用手抚摸超临界机翼外表面的时候,会感觉到,这个特殊的机翼结构既有弯曲,又有扭转,还有弯折,这些特殊的形状变化都要在一个高强度铝合金平面上同时实现,如何才能做到呢?在西飞公司的喷丸成型现场,西飞国际副总经理许春林,指着一个带有6个喷嘴的机械手介绍说:“就是用这个,在高压空气的带动下,无数的金属弹丸从这个喷嘴里喷射出来,形成一个弹丸流打在ARJ21-700飞机的下后壁板上。每个弹丸打在壁板上都会形成一个微量的变化,多个弹丸打上去之后,就集合形成一个大的变化,从一个点到一个区域,再到一个表面,ARJ21-700飞机下后壁板的外形就是在这些金属弹丸的打击下最终成型的。”
沈阳飞机工业(集团)有限公司副总经理陈永满说:“沈飞公司作为ARJ21新支线飞机主要参研单位,承担飞机尾段、发动机吊挂、无线电架、全机电缆和方向舵研制工作,工作量占整个机体制造的四分之一。”
“ARJ21-700飞机是个全新的飞机,其中,发动机和机身连接的发动机吊挂是一个关键部件,而且,位置处于高温区,采用的材料主要是钛合金和一些不锈钢材料,加工难度和装配精度都要求比较高。”中国一航沈飞民机有限责任公司工程研发中心副主任柳作宇说:“当年在制造MD-90飞机的时候,我们也接触过类似的发动机吊挂,从当时的制造能力和技术水平来说,我们是不敢承担这部分工作的,当年,两架MD-90飞机的发动机吊挂是我们买来的,没有自己制造,而ARJ21-700飞机的发动机吊挂,我们从开始的研制到最后的制造,用了不到10个月的时间就全部完成了。我们一直对完成这项制造充满信心,也相信有能力解决过程中出现的问题,事实上,我们也的确做到了。”
沈飞公司制造的ARJ21-700飞机全复合材料方向舵,是ARJ21-700飞机上唯一的一个全复合材料的结构部件,占到全机复合材料应用量的70%。柳作宇说:“虽然,ARJ21-700飞机复合材料的应用采用了相对保守的比例仅有1%,但是,我们的设计人员与制造人员却在过程中得到了很好的锻炼,毕竟,任何一种先进制造工艺的应用,最终体现在飞机上的都是设计水平和制造水平的一个综合能力。”
从上个世纪70年代初开始,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,金属材料在积极响应复合材料挑战的过程中,也在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。
“ARJ21-700飞机的方向舵是左右两块板子扣在一起,中间除了有梁和肋进行连接之外,其余全部是空的,你可以想象一下,飞机在空中飞行的时候,就要靠这个中空的方向舵来转弯,所以,对结构强度的要求是非常高的。”在ARJ21-700飞机的方向舵的制造现场,沈飞公司复合材料制造中心工程师李景钰介绍说:“为了保证结构的受力和外形不发生变化,我们就在两层板中间放进一个蜂窝夹心,来保证稳定良好的结构性能,但是,制造难度却是非常大的,例如,如何保证蜂窝不窜动,如何保证蜂窝不发生塌陷等一系列的问题,在整个这个研制过程中,问题层出不穷。光是解决蜂窝窜动的问题,就废了4、5个部件,作为技术人员来说,我们的主要工作,很重要的一部分就是在想办法一步步解决这些问题,最后制造出一个标准完美的产品出来。”
中国一航成飞民用飞机有限责任公司总经理陈良驹说:“成飞公司采用数字化的工装设计制造技术、数字化的协调技术以及数字化的装配技术,提高机头制造精度,由于成飞公司在大型整体结构件高效数控加工、大型复杂薄壁零件数控精密加工、喷丸成型、液压成型工艺等技术方面取得重大突破,使ARJ21-700飞机机头制造质量也达到了较高水平。”原成都飞机制造有限公司总经理罗荣怀说:“机头是三维曲面过渡结构非常复杂,制造难度也非常大,旅客登上飞机,第一眼看到的就是飞机的机头,如果产品的质量非常粗糙,那么会让旅客产生非常不安全的感受,所以,对机头的质量要求是非常高的。而且,飞行员的视野感觉,飞机的操作系统的安装,所有这些问题的协调也都集中在机头上,即使在这样的情况下,我们还是提前5天交付了ARJ21-700飞机的机头。”
而在上海飞机制造厂总工程师姜丽萍眼里,上海飞机制造厂最大的能力提升正是在于能够很好地对供应商进行控制与管理:“ARJ21-700飞机的每个部件如何按照同一标准生产,能够实现准确无误地装配起来,这都是我们总装厂控制、协调的。在ARJ21-700飞机装配的整个现场,从零件制造到部件装配,从工艺到质保,从制造到验收,所有的这些都由M立方系统进行管理控制。”
上海飞机制造厂已经不再满足于继续扮演飞机总装的角色,他们表示,不仅要制造拥有最复杂曲面结构的飞机机头,甚至,希望制造难度最高的飞机机翼。作为中国商飞公司旗下唯一的飞机制造厂,优势的地位支撑着上海飞机制造厂直接向一直以来由西飞公司所代表的,中国商用飞机最高机翼制造水平,发起挑战的决心。
众所周知,机翼制造技术是飞机制造的核心技术,而机翼翼盒的制造技术又是机翼制造中的核心技术。2007年7月31日,西飞公司向空客公司交付了第一架A319飞机的机翼翼盒,媒体对此报道说:“A319飞机机翼翼盒是迄今为止,中国航空企业生产的最大的空客系列飞机部件,也是技术含量最高、生产难度最大的部件。机翼的制造和装配技术难度在飞机整体技术难度中所占比例超过三分之一,目前,空客公司拥有世界上最先进的机翼制造技术,而中国是空客公司在欧洲以外与之开展机翼合作项目的第一个国家。”
拥有主制造商身份的中国商飞公司希望打破航空工业现有的产业格局,更多的按照自己的意愿选择供应商,这与上海的航空产业规划也产生了一些碰撞。
2008年7月6-9日,中国商飞公司董事长张庆伟在对江西省的航空企事业单位进行调研的行程中就曾表露出,希望重新调整ARJ21项目现有制造任务分工的想法。
尽管在航空制造业内被称为“罗老大”的原成飞公司总经理罗荣怀,现在已经出任中国商飞公司副总经理的职务,但是,这似乎并不能保证成飞公司在ARJ21项目中能够继续维持原有的工作份额。罗荣怀并不是中国商飞公司里唯一的副总经理,另外一位来自昌飞公司的副总经理,也同样希望能为昌飞公司多争取一些工作份额。在张庆伟对南昌公司进行调研的时候,昌飞公司就提出,希望中国商飞公司考虑,将ARJ21-700飞机机头的制造任务转由他们来承担的要求。对此,张庆伟也表示,期望和厂所共同研究、探索,建立战略伙伴关系。
接下来,沈阳飞机工业集团有限公司(沈飞公司)也碰到了相同的情况。
2008年6月1日,张庆伟一行对哈尔滨飞机工业集团有限公司(哈飞公司)进行调研,在得知哈飞公司经过20多年的发展和积累,已经掌握了先进的复合材料技术,形成了设计、制造、实验、检测等手段齐全的复合材料发展体系之后,张庆伟表示,希望将ARJ21项目中由沈飞公司负责的复合材料方向舵的任务分工,调整由哈飞公司来承担。哈飞公司也借此机会提出,希望能在大型客机项目中也承担一部分复合材料制造业务的愿望。
而在此之前,沈飞公司已经与中航商飞公司在ARJ21项目上进行了长达8年的项目合作,为ARJ21-700飞机的研制承担了部分资金,在飞机即将实现首飞交付客户的时候,传出这样的消息不免令沈飞公司高层领导有些沮丧。但是,一直以来,辉煌的历史成就养成了沈飞公司骄傲的心态,陈旧的思维惯性,并没有使他们意识到自身正处于一种微妙、敏感的商业竞争中。
在一航沈飞民用飞机有限责任公司ARJ21项目室主任王树哲看来,ARJ21-700飞机的研制对于沈飞公司的制造能力仅仅是个检验的过程,“也就是说,通过ARJ21-700飞机能够证明,我们完全有能力承担大型飞机部件的研制工作。”出于对自身能力的自信,即使是听到了或许会失去参与大型客机研制机会的消息,也并没有使沈飞公司产生加速变革的迫切愿望。“因为,沈飞公司的制造能力就是沈飞公司的制造能力,无论哪个公司来做,都要面对重新提升自身制造能力的现实,必须达到同一个标准才可以。”王树哲表示说,“专业化发展应该是向更精更好的方向去发展,而不应该是不断地因为重建而产生浪费。”
事实上,沈飞公司基本上没有受过市场竞争的冲击,一直以来,不间断的军品任务对企业的生存始终起到了支撑的作用,即使在军工企业普遍生存最艰难的时候,他们也有军品任务维持企业员工的生活。经过专业化整合,即将启动的与庞巴迪C系列飞机的合作,又为沈飞公司在商用飞机产品上开辟了新的发展空间。
在中国商飞公司看来,与一个心有旁骛又骄傲的供应商合作,一定不会快乐。相比之下,哈飞的吸引力不仅体现在复合材料制造能力上。然而,面对新一轮航空工业重组,哈飞公司产生了诸多困惑,与巴西航空公司合作的ERJ-145飞机生产线已经后继发展乏力,那么,引进ERJ-190飞机生产线的设想能否被中国航空工业集团公司与中国商飞公司所接受,以及与空客公司合作的复合材料中心能否进入实质性的操作,无一不充满变数……
哈飞公司复合材料生产线总面积达到7万平方米,形成了复合材料构件、复合材料旋翼、金属结构胶接三条生产线,拥有国内最先进复合材料制造设备。在370号厂房内,哈飞公司工程制造部副部长高大伟介绍:“我们生产的全复合材料机翼,采用了整体化设计和大面积整体共固化工艺制造技术、超长大尺寸部件的成型变形控制技术,这些技术成果在国内具有创新性。将复合材料应用技术由次承力结构应用提高到主承力结构应用,也大幅提升了复合材料技术水平。复合材料蜂窝夹层与层板混合结构共固化成型工艺也获得突破,解决了成型工艺的难点问题……”
即使拥有国内唯一一台用于大型尺寸零件制造的大型数控自动铺带机,热压罐、固化炉、超声波蜂窝铣床等多项国内领先的复合材料成型加工设备,但是面对目前三分之一仍处于闲置中的厂房和设备,听着各省市纷纷策划建设复合材料生产基地的信息,高大伟也不免对这个产业的未来充满困惑……
沈飞公司的骄傲难免导致对其制造实力与发展趋势产生批评,但是,业内复合材料领域的专家也给出中肯的评价,哈飞公司的产品主要以直升机系列为主,而沈飞公司的产品主要以战斗机、支线客机为主,产品性能对复合材料的设计与制造要求彼此存在着明显的差异,沈飞公司具备制造大型复合材料结构件的能力。
在空客公司内部一份针对中国复合材料工程制造能力的调研评价总结报告中显示,从设备条件,复合材料经验,复合材料知识,工业成熟度4个方面,对中国哈飞公司、沈飞公司、西飞公司、成飞公司进行整体打分,总分为20分的情况下,哈飞公司总分为8分,设备条件得分最高;成飞公司总分为10分,工业成熟度得分最高;西飞公司总分为8分;沈飞公司总分为10分,复合材料经验得分最高。
2008年9月1日,张庆伟一行对沈飞公司进行了调研,原西飞公司总工程师、现任沈飞公司党委书记杨尤昌介绍说,通过国际合作,沈飞集团公司软硬件技术迅速提升,建立了数字化异地协同设计制造环境和数字化制造体系及工作流程;建立了复合材料生产线;拥有完整的钛合金加工能力水平最高的生产线;先进装配技术广泛应用。原成飞公司总经理、现任中国商飞公司副总经理罗荣怀坦言,多年没有来沈飞公司了,沈飞公司的发展令他吃惊。他充分肯定了沈飞公司在产品质量、贯彻工艺标准、钛合金成型、工艺优化等方面取得了突破性进展,为ARJ21-700飞机做出了突出贡献。
1981年,为了与波音公司进行零部件转包生产合作,西飞公司用了一年的时间进行技术改造。1981年12月,西飞公司通过了120项考核,提高了工艺和管理水平,获得了制造波音飞机零部件的资格认证铜牌,从此,开始了与波音公司零部件转包生产的合作。1984年,中航技与波音公司达成协议,由西飞公司转包生产100个B-737垂直安定面,此次,波音公司只提供图纸,材料采购以及工装制造都将由西飞公司完成。这标志中国航空工业具备了大部件制造商的资格。继西安、上海之后,航空工业开始有意识的进行整体布局,沈阳、成都逐渐参加到转包生产的布局中来。由于沈飞公司、成飞公司在国家重点项目中已经接受了更多的锻炼,所以转包生产的起点更高。成飞公司一开始就承担了麦道公司飞机机头的转包生产,至此,航空工业的专业化分工布局成形。专业化带来高质量,高度熟练带来低成本,在转包生产的过程中,“四大飞”不仅全面提高了技术管理水平,而且形成了各自的制造优势。尤其是西飞公司,更是在A320飞机项目上牢固树立起了机翼供应商的世界地位。如果,不继续对西飞公司的专业化地位进行扶持,任由地方政府另起炉灶,必然给国家带来巨大损失。
混乱的局面并未到此结束,工信部国防科工局也有了新想法。他们认为,目前,有关复合材料研究,沈阳飞机设计研究所的水平远高于西安飞机设计研究所,他们表示,要把大型客机项目设计中有关复合材料的课题从西安飞机设计研究所转移到沈阳飞机设计研究所所进行,并且,由沈阳飞机设计研究所进行复合材料的机翼设计而由哈飞公司负责制造。
然而,空客公司的调研评价报告则认为,目前,中国航空工业仅仅西安飞机设计研究所显示了真正的工程化能力,但是,却缺少与制造的集成能力。
对此,林左鸣表示说,复合材料是一项新技术,虽然应该集中全行业的优势将其发展起来,但是,我也同意在两个企业间进行适度的竞争。
敏感的媒体在中国商飞公司挂牌的仪式现场感受到了微妙的变化,受到邀请的记者多数都是常年与航天工业打交道的,而不是航空工业所熟悉的记者;“翔凤”的名称与标志已经从ARJ21-700飞机宣传手册上被删除了;在介绍运十飞机的时候也刻意回避了总设计师马凤山来自于西飞公司的历史……
中国商飞公司的成立使众多航空工业企业在大型客机项目中的角色发生了根本性的转变。一名中央委员,两名中央候补委员,中国商飞公司董事会的构成在国资委辖下的150家中央企业中恐怕也是绝无仅有的。未来,中国商飞公司与整合后的中国航空工业集团公司,彼此之间究竟是父子关系还是兄弟关系?中国商飞公司会不会进一步整合中国航空工业集团公司旗下的企业?这些问题随即成为媒体追逐的焦点。此外,“航天工业的成功经验能否助力大型客机项目取得商业成功?”这个问题也颇受媒体关注,相对于航空工业而言,中国航天工业还是一支未经过市场竞争锤炼的队伍。另外,由大部分国防科工委机关人员组成的中国商飞公司能否摒弃政府机关的“衙门作风”,而建立起商业精神,专家与媒体对此都表示出极大的担忧。与此同时,ARJ21-900飞机的延迟启动也为支线客机系列化发展的思路蒙上了一层阴影。而目前,最大的变数还在于,ARJ21-700飞机是否会因为体制突变,责任主体转移而最终夭折?
就是在这种情况下,林左鸣出任了中国商飞公司副董事长的职务,并且承担ARJ21项目总指挥的责任,直到ARJ21-700飞机实现首飞之后才可卸任。林左鸣代表AVIC1表达了航空工业的态度:“成立中国商飞公司是党中央、国务院的重大决策,我们坚决拥护。在大型客机项目上,我们要当好供应商的角色,也就是说要当好配角,打好助攻,以竞争的姿态,积极承担任务,坚决完成国家交给我们的任务。AVIC1员工的每一言、每一行,都要时刻体现国家意志,都要以国家利益为重,都要始终牢记我们是中国的航空人,肩负着民族和国家振兴的历史使命,我们高举的只有一面旗帜——五星红旗,我们高唱的只有一首战歌——国歌。我们必须有这样一个理念和信念,振兴民机产业是全国人民共同的事情,我们都要坚决拥护党中央、国务院的决策,要团结一心,全力拼搏,全力配合,努力让中国人自己的大飞机早日飞上蓝天。”
中国商飞公司注册资本为190亿元人民币,国有资产监督管理委员会以现金出资60亿元,占注册资本的31.58%;上海市人民政府以现金出资50亿元,由上海国盛(集团)有限公司代表出资,占注册资本的26.32%;中国航空工业第一集团公司以现金和实物出资40亿元,占注册资本的21.06%;中国航空工业第二集团公司以现金出资10亿元,占注册资本的5.26%;中国铝业以现金出资10亿元,占注册资本的5.26%;宝钢集团以现金出资10亿元,占注册资本的5.26%;中国中化集团以现金出资10亿元,占注册资本的5.26%。AVIC1以第一飞机设计研究院上海分院、上海飞机制造厂、中航商用飞机有限公司、上海航空工业有限公司四家单位评估后的净资产作为部分出资。这四家单位的资产评估下来最少也在40亿。“意味着按照现在的股权比例,就算按照最低的评估数值40亿计算,AVIC1不但不需要再给中国商飞公司20亿的现金,中国商飞公司还必须退还AVIC1一部分现金。”汪亚卫介绍说:“最后林总决定,反正都是国有资产,总之按照有利于中国商飞公司发展去做,四个单位的总资产就按照20个亿评估吧,AVIC1再给中国商飞公司20亿现金。最后,实际资产评估为24.5亿,中国商飞公司象征似地返还几个亿就算了。即使按照最低资产评估方案,AVIC1都白送给了中国商飞公司很多资产,这不能不体现航空工业对大型客机项目的支持。”
一张40多人的科技人员名单在中国商飞公司挂牌仪式结束后就交到了林左鸣手上,这是中国商用飞机公司开出的第一批调用西安飞机设计研究所工程技术人员的名单。这份名单在大家心中异常沉重,事实上,大型运输机的研制也非常缺少成熟的工程技术人员。
不久,西安飞机设计研究所的十几名技术人员也提出了调到中国商飞公司的要求,半年之后,抽调西安飞机设计研究所参加大型客机论证的17名技术人员中,又有7人经西安飞机设计研究所挽留无效提出辞职。“预计后面还会有人效仿,这给我们大型运输机研制队伍造成很大的冲击,”现任西安飞机设计研究所所长方玉峰最担心的事情还是发生了,“经过协商,我们决定将抽调参加大型客机论证工作的技术人员全部召回,加紧研制大型运输机。”
究竟是什么原因令这些技术人员做出放弃参加大型运输机项目,做出离开西安飞机设计研究所的决定呢?据中国商飞公司内部人员介绍,在中国商飞公司一名处长的工资待遇能够达到月薪2万,良好的工作环境与工资待遇,恐怕是航空工业内任何一家企事业单位所不能比拟的。
西安,再次面临工程技术人员流失的风险,这无论是林左鸣还是已经出任了中国商飞公司总设计师的吴光辉,都不愿看到的现象。这也是林左鸣痛下决心,坚决向东部沿海发达地区全面挺进的根本原因。或许,吴光辉也没有忘记自己曾经为西安飞机设计研究所第一次实现人才稳定而付出的努力,本是同根生,而今天却要掠夺资源。一面是大型运输机、一面是大型客机;一面是富国强军的使命、一面是国家意志的体现……
1996年,当罗荣怀到麦道公司参观的时候,他看见工人们都蹲在墙角晒太阳,甚至,没有人在意他的胸前佩戴的是空客公司的标志。那时他心里就断言,麦道公司完了!多年之后,罗荣怀再次感受到了这种焦虑。中航商飞公司在一种不可名状的气氛中等待着国家的最后决策,是否并入中国商飞公司,似乎历史又回到了1998年……
当国家决定将上海飞机设计研究所并入中国商飞公司的时候,根本没有遇到几年前合并成立FAI时的阻力。无论是西安还是上海,没有任何人对此表示抗议或者不理解。上海飞机制造厂娴熟地撤掉AVIC1的标志,换上了中国商飞公司的标志,这些年来,上海飞机制造厂似乎已经习惯了不断的变更自己的隶属关系,无论是隶属上海市还是隶属于航空工业;无论是合并进入中航商飞公司还是合并进入中国商飞公司;无论是制造支线客机还是制造干线客机。他们不会像西飞公司那样去积极地寻找市场,他们的意识相当纯粹,严格按照麦道公司的质量标准就能生产出最安全的飞机;只要不因为飞机制造的质量问题令他们在同行面前出丑就好。因为,他们经常因为发现了西飞公司的一些问题,而导致各方领导对西飞公司大发雷霆,如果,他们也出现了制造质量的问题,那么,支持他们的领导一定会很尴尬,这令他们倍加谨慎。或许,这些年来,上海飞机制造厂从来就没有试图在行业内找到自己的归属感与认同感,当问题出现的时候,往往推委、指责、倾轧取代了协商与共同努力。
2008年5月20日,ARJ21-700飞机101号机,在进行液压系统回油导管机上地面耐压试验时,出现了燃油泄漏现象;5月29日,上海飞机设计研究所发出总师决定单——《决定〔2008〕5号-关于101架机液压导管耐压试验泄漏问题的处理决定》,要求对ARJ-700飞机101架机已装机液压导管进行全面拆卸检查,并于6月20日前完成所有不合格产品的全部更换工作。最终,不符合工艺规范的87根液压导管全部被拆卸了下来,专家评审组的意见认为,此次燃油泄漏的原因是由于液压导管加工不满足现行压接工艺规范要求,造成管袖压接不足,最终脱落所导致的。
这批被拆卸下来的液压导管全部都是由西飞公司按照旧有工艺规范制造的,得知情况后,AVIC1积极地配合了中国商飞公司的决定,林左鸣亲自致信ARJ21项目现场副总指挥罗荣怀:建议,除撤下西飞公司的导管之外,对ARJ21-700飞机上所有导管都要撤下来进行严格的质量检查,确保飞机不带隐患上天。
上海飞机制造厂认为西飞公司制造的导管,管端口加工粗糙存在制造质量问题;而西飞公司则认为,用于ARJ21飞机的“无扩口导管标准”为国际上广泛应用的成熟标准,按照供应商提供的设备和工艺参数所编制的工艺规范,是可以作为导管制造的指导文件,在上海飞机制造厂没有对ARJ21-700飞机导管的旋压工艺清洁度,光洁度,倒角端面等做出定量要求的时候,西飞公司按照国际标准的工艺规范生产出来的导管不应该被视为制造质量问题。专家评审组对问题的处理也提出了相应的建议,首先,应该对工艺制造过程做进一步加强机理分析的研究,优化工艺参数;其次,还应该进一步理解和完善工艺规范;最后,对工艺参数偏差而造成的产品问题,要协商出切实的检查判断依据。
张庆伟非常重视这次的导管问题,他要求总设计师系统编制技术归零报告,西飞公司编制导管制造的质量报告,就事论事,组织其他单位的专家对两份报告进行评审,并且要求开展质量整顿。得知导管问题之后,林左鸣马上赶往西飞公司专门调查导管的制造流程,亲自对每一个工序都进行严格的检查,并决定召开AVIC1的质量工作会议,让刚刚出任西飞公司董事长的孟祥凯在会议上专门对导管问题做出说明。
国内媒体将“航天少帅”的美誉送给了年仅47岁的张庆伟,之前曾任国防科学工业委员会主任。由政府官员担任企业董事长,由航天工业领导航空工业,媒体对于国家的决策有着多种猜测与不同的解释。最普遍的一种观点认为,这代表着国家的意志,体现了国家对大型客机项目的重视程度,同时,也传递出国家对航空工业的质疑。
《中国改革报》的一篇题为《给大飞机项目加点“企业家精神”》的文章写到:“这位中央企业最年轻的董事长最大的心愿就是让中国人上天揽月,并努力在2020年建立中国的太空站。他也曾表示‘不论在什么岗位,担任什么职务,永远都是新起点’。这一次比航天工程更为复杂的大型客机项目工程已经摆在他面前,航天工业属于纯粹的国防工业,不直接面对竞争性的产品市场,取得成功有其特殊性,而航空工业作为国家战略性产业,呈现的是投入高、风险大、回报周期长的特点,短期内不容易取得显著的业绩。能否带领航空人去迎接这个挑战,也许张庆伟应该拥有更多的创新精神与冒险精神。”也有一些坊间猜测,认为这是张庆伟在接替工业与信息化部部长职位之前的关键历练期。事实上,张庆伟非常恼火媒体对他任职航空工业的经历视而不见,在每次接待国家领导视察时,他总会主动表示,“其实,我最早就是搞航空的,毕业后就一直在西安飞机设计研究所工作,后来才去搞航天,现在我又重新回来搞航空了。”
中国商飞公司接手ARJ21项目之后,非常强调“三总师系统(总指挥、总设计师、总质量师)”在ARJ21项目上的权威性。总设计师系统发放EO(工程更改指令)是技术决策的最高指示,任何单位不允许以各种理由拒签,EO签署中遇到的问题由总工程师系统和运行中心协同处理。而在导管问题之后,“三总师系统”又过渡到“两总师系统(总指挥、总设计师)”。总指挥系统侧重计划、进度、考核,除此之外的所有问题都由总设计师系统负责,更加重申了总设计师系统在项目中的主导作用。
在国际商用飞机制造领域,项目经理制度则是被普遍推崇的一项管理制度,当项目出现问题的时候,首先辞职的就是项目经理甚至是CEO,而很少听说撤换了项目的总设计师。例如,由于A380飞机的延迟,空客公司就先后撤换了三任CEO;波音787项目也更换了项目经理。AVIC1通过ARJ21项目的实践,也相应地建立起了能够与国际供应商对等的管理层次。然而,从现在开始,所有的人都要开始适应中国商飞公司新的管理制度。
航天工业成立初期在型号研制上采用的就是总设计师负责制,总指挥起到条件保证、计划综合协调的作用,保证总设计师的技术决策得以实现。1984年国务院、中央军委发布《武器装备研制设计师系统和行政指挥系统工作条例》后,航天工业开始实行行政总指挥负责制,总设计师对总指挥负责。但坚持了总设计师对技术负全责,突出了总设计师技术上的领导作用,行政指挥系统以设计师系统为主线全面组织工程的实施。
中国商飞公司秉承了航天工业“总设计师当家”的传统,并且,按照这一传统对中航商飞公司、上海飞机设计研究所、上海飞机制造厂在ARJ21项目中的关系进行了重新的界定。
“总设计师当家”未必不是一个解决问题的方法,长期以来,航空工业各厂所之间互相倾轧,在此之前,中航商飞公司的确很难协调上海飞机设计研究所与上海飞机制造厂之间的关系,设计与制造之间的争执也层出不穷。而在新的体制下,作为总设计师单位,上海飞机设计研究所拥有了绝对的决策权,设计人员不仅要设计图纸,还要对上海飞机制造厂的制造环节进行指导,甚至,细致到该用什么样的设备、如何来进行制造都要指导得非常清楚,这对他们自身的能力提出了更多的挑战,也迫使设计部门更主动高效的解决问题。与此同时,中国商飞公司还重新任命了上海飞机制造厂厂长,由原中国航天科技集团公司第七研究院院长贺东风担任。贺东风是中国航天科技集团公司知名的管理专家,自然对“总设计师当家”的体制非常适应。上任后,他主动到西飞公司进行调研,把办公桌就摆在了“翔凤”飞机的组装现场,他表示说,虽然自己完全不懂飞机制造,但是愿意在实践中学习。在铁腕管理下,上海飞机制造厂也一改往日对工程问题各持己见的态度,重新对自身角色进行定位。
员工们明显感到企业有钱了,有能力承担起一些重要研究设施的资金投入,而不再像AVIC1当年那样在资金状况上捉襟见肘,需要通过资本市场融资来解决资金不足的问题。中国商飞公司正在加速进行设施建设和提高员工待遇,国家还会有更多的资金投入进来。似乎已经没有人在不断的提醒“要降低成本”,唯独ACAC的财务总管却一度吵着要调回AVIC1。
相比之下,ARJ21项目的经费依然紧张,中国商飞公司与AVIC1在飞机制造的定价方法上又出现了一些分歧。制造厂纷纷表示,现在最大的困惑在于,中国商飞公司提出的这个定价方式,应该是从“翔凤”飞机开始研制时就进行风险共担的价格控制,但是,目前,“翔凤”飞机成品价格的80%-90%都基本上固定了,零件的加工方式,材料选择的成品,这些都是固定的,这个时候再采用中国商飞公司的定价方式,就会与实际产生的制造成本差距很大,不但制造厂之前的投资补偿不回来,而且,亏损额还会越来越大。实际上,当年制造厂与中航商飞公司探讨定价方式的条件并不成熟,当时,“翔凤”飞机的设计图纸还没有确定下来,双方只能根据概念设计,参考国际上其它的产品,初步确定了研制批的价格,对于飞机批产阶段的价格只是做过一些探讨,并没有作为最后的定论。
在这种情况下,中国商飞公司与AVIC1联合成立了价格审核组,共同研究和审核飞机的制造价格。同时,为了不影响工程的进展,双方签署了一项协议,在协议中先签署一个双方都能接受的价格,等审核组把价格定好后再签署正式的合同。
2008年6月,中国商飞公司下属的上海飞机设计研究所向航空、航天的企业、研究所、院校,各省市的航空院士、专家学者广泛地发出了邀请函,参加中国商飞公司召开的“大型客机项目论证动员会”。实际上就是大型客机的可行性论证,主要包括大飞机的总体技术方案、项目的经济型论证、产品客服配套、公司可用资源规划以及所需国家政策等多方面内容。据新浪航空一篇《中国大飞机公司挂牌:是里程碑还是无字碑?》的文章介绍,前来拜访的人数远远超过了中国商飞公司的预料,有的院校把知名院士,各个专业的专家都带来了,一个院校就达到好几十人。各省市也很积极,省长、市长亲自去找张庆伟。一时间,中国商飞公司的大门几乎都被踏破了,而且还有些没有受到邀请的人士也慕名而来。规模的扩大令中国商飞公司措手不及,为了缓解混乱的场面,中国商飞公司对院校教师参与的资格临时做出了限制,在具有5年以上工作经验的基础上,附加了高级工程师或副教授级别的限制条件。林左鸣也给中航工业集团下属院所的领导打电话,要求他们务必派出实力最强的技术力量,积极参与“大型客机项目论证动员会”。中航工业集团旗下近30家企业,200多人参加了这次会议,很多厂、所都是总设计师和行政领导亲自带队,力求能够从大型客机研制的现实需要上,为中国商飞公司提供最优质的设计力量。西飞国际董事长孟祥凯,甚至还在上海现场举行了新闻发布会,他向媒体介绍了西飞公司在飞机制造业的实力,并表示说:“西飞公司将以几十年商用飞机研制经验和体系,全部物质资源和无形资产,不遗余力支持大型客机研制,希望能够系统地参与大型客机的研制,更多地承担任务。”
这是中国商飞公司自5月11日挂牌以后,第一次公开而广泛地与行业内外进行接触,然而,在这次会议之后,也有国内媒体对中国商飞公司给出了“衙门色彩浓厚”的评价。而在中国商飞公司成立大会的现场,按照职位高低排座位的现象,又让春秋航空公司董事长王正华“在欢欣鼓舞的同时,也产生几分担忧”。他在《航空报国重在实用》的博客文章中表示:希望未来在大型客机项目研制中,交通部、民航局和航空公司的业务、技术领导应该发挥更大的作用,而不能只是按职务高低排座位,因为,这些部门未来才是大型客机真正的管理者和实际使用者。至于,此前所听到的,中国商飞公司将以波音787飞机、空客A350飞机等220座以上双通道飞机为研发目标的议论,航空公司的几位同行都颇感诧异,目前,我国100座级的客机尚未进入批量生产,150座级的客机还没有启动研发,怎么可能一步就进入220座级的客机呢……
对于中国商飞公司完全脱离航空工业体系之外独立发展的模式,国内金融机构对此也颇为关注,并且也产生了一些困惑。现代军事技术与民用技术紧密相连,在美国国防部军用关键技术列表中的18个通用技术领域中,大部分都与主要的民用技术有直接关系,剩下的一些领域也被称作受直接与主要民用工业相关技术领域的“支持”。
部分金融机构的分析师认为:“这种与军事航空工业彻底剥离的形式可能会使设计部门与总装部门无法获得军事领域的先进技术与经验,要想降低研制成本,节约运营成本,提高生产效率,恐怕是不大可能的事情。”众所周知,上海飞机设计研究所几乎没有独立完成顶层设计的能力,并且,“翔凤”飞机的售后服务团队还没有真正实战过。相比之下,中国航空技术产品进出口总公司已经在海外建立了相应规模的备件仓库与保障体系,具有了较为丰富的售后服务经验,即便是如此,中国的售后服务理念也远远没有发展到向波音公司那样完备。工程化经验的积累将是个极其漫长的过程,技术壁垒的现实应该使我们意识到,在强调采用成熟系统设备的同时,人才队伍的成熟程度更值得关注。
最好的设计力量并没有参与到大型客机项目的研制中来,脱离军民融合的模式不可能真正做到降低应用最新技术的成本,因为,很多的先进技术都是在军用飞机上应用成熟之后,飞机制造厂商才敢在商用飞机上应用。众所周知,波音公司之所以敢在波音787飞机上大面积的应用复合材料,完全是出于他们在军用项目上积累的丰富经验,这就是波音公司敢于引领飞机制造业革命的底气。喷气式商用飞机的研制也是源于美国获得了二战时德国科学家的一些风洞数据。还有一些鲜为人知的事件,波音公司曾经成功而隐蔽地帮助NASA解决了一些技术上的困境,所以作为回报,波音公司可以享有NASA的一些国家投资的研究成果,这些都能保障波音公司能够在商用飞机研制上使用先进的技术,如果脱离了军民融合的方式,恐怕波音公司会不止一次的到达崩溃的边缘。这也正是波音、空客在政府补贴方面打口水仗的原因。
事实上,波音、空客都了解商用飞机的研制必须依靠军用产品的技术与经济优势,军民融合是这个行业发展的规律,而日本则是更重视军民两用技术的开发与应用。在参观波音公司生产线是,汪亚卫就注意到,波音公司就是军民混线,预警机生产线与商用飞机是共用一条生产线的。所以,一些分析人士认为,选址上海,以加大技术开发成本与研制成本为代价而换取资本融资的优势,显然不是最佳之举。
另外一些金融分析师认为,目前,中国商用飞机公司还没有具备自身造血的能力,甚至很长一段时间都需要国家资金的支持。他们表示:商用飞机制造行业对现金流的需求是巨大的,通常情况下,在获得飞机订单的时候,航空公司只会交付一点订金,启动用户还会进一步享受特殊的优惠政策,这段期间是公司大量花钱的时候。波音公司在研制波音747飞机的时候,首席财务官就曾对飞机总设计师说“你的工程师们每天要花掉500万美元”。直到飞机开始交付了,制造商才能看见资金回报,但是,要想达到盈亏平衡点又需要艰苦的销售与相适应的制造能力,卖出太多或者太少的飞机都会给公司带来麻烦。与飞机制造环节相比,研发环节资产风险系数很高,需要大量的现金流作为支撑,利润回报周期最长,如果没有新的投资价值来吸引是很难让投资机构参与其中的。
日前,法国赛峰、普拉特惠特尼、霍尼韦尔、罗克韦尔柯林斯等世界知名系统供应商都已经陆续派专家抵达上海,与中国商飞公司大型客机联合工程队就飞机的发动机以及关键机载系统进行交流。与此同时,中航工业集团副总经理张新国也匆匆赶到上海,他向中国商飞公司董事长张庆伟表示,希望能够借鉴“翔凤”飞机在供应商选择上的经验与教训,“不要完全选择国外的系统供应商,而是要让中国的发动机与机载系统企业也能参与到大型客机的研制中,带动中国商用飞机发动机与机载产业的发展。”
但是,中国商用飞机公司的想法似乎又回到了中航商飞公司当年在ARJ21项目上选择系统供应商的思维上:配套产品一定要是国际一流的、一定要有适航证;拉动航空机载产业不是我们飞机制造企业应该承担的责任,而是应该由政府、由中国航空工业集团来承担……
在资金匮乏情况下,中航商飞在“翔凤”飞机上全部选择国外系统供应商,也是确保商业成功而不得不做出的艰难决定。当年系统供应商用“最惠条款”获得了“唯一供应商”的权利,为此,中航商飞在研发费用上节省了大量的资金。但是,500架的订单保证,却使国内发动机与机载企业,连参与ARJ21-900飞机项目的机会都失去了。追求商业成功,中航商飞的这种选择完全可以理解,而AVIC1却不能不考虑中国航空机载产业的发展。
当时,AVIC1作为中航商飞的母公司,完全有权利通过让中航商飞在招标中压低供应商价格的方式,迫使供应商不得不选择将一部分业务转包给国内的航空产品配套企业,或者是通过在国内建立生产线等方式来达到降低成本的目的。然而,在大型客机项目中,AVIC1的身份发生了本质的变化,不再是主制造商的身份,也无法再将ARJ21项目中这种有效的商业模式进行下去。如果,AVIC1下属的航空产品配套企业想获得持续发展的机会,那么,他们就必需同国际知名系统供应商来竞争在大型客机项目中的工作份额。显然,如果,不是在强有力的国家意志、集团意志的推动之下,国内的企业是根本不可能获得参与项目的机会,而中国的航空产品配套产业也将永远无法进入世界商用飞机产业链中……
波音公司、空客公司在全球的供应商大约有1.5万家,如果研究一下世界航空产业名录就会发现,这些产业几乎全部集中于美国、加拿大、德国、法国、英国、日本和意大利。目前,在世界商用飞机产业链中,中国航空工业仅仅通过转包生产的形式,参与了其中很小的一部分工作。2007年世界航空、航天100强统计数据显示,这100家企业的产值是4800亿美元,但是,飞机制造商的产值仅占其中的四分之一,更大一部分产值来源于航空产品配套产业链,如发动机、机载设备、航空材料等领域。
常年以来,中国的机载产业一直集中在军机领域,因为受到采购数量的限制,这些企业没能在规模生产中得到技术的提升。如果他们能够参与到以批量生产为特征的商用飞机领域,将会彻底改变中国机载产业目前的现状。
在总结“翔凤”飞机供应链实效的经验时,AVIC1坚定不移地相信,只有提升中国企业的技术实力才是破解这种贸易壁垒的有效途径,中国要发展大型商用飞机,就必须发展自己的核心“飞机配套”产业。
“商用飞机工业的产业化发展,离不开航空发动机企业、航空设备系统企业和航空材料等,这些‘飞机配套’企业的产业化发展。国外航空工业产业化发展的成功经验就是‘飞机配套’企业已经从体制上跳出了航空产业的附属地位,走上了产业化、专业化、国际化发展的道路。”林左鸣在一次接受记者采访时说:“以ARJ21项目为例,共有主要供应商22家,国内3家,国外19家。国内这3家是机体部件供应商,无一例外都具备承担波音、空中客车类似飞机部件生产任务的基础。国外的19家,如GE、利勃海尔、霍尼韦尔等,都是动力、空调、航空电子等领域一类或多类产品面向国际市场的专业供应商。他们都拥有自己的产品的知识产权和完全公开透明的产品系列,以自己的专业能力服务于全世界航空、航天、船舶、核电等各领域的用户。他们面向更广阔的市场,及时向各种用户提供的优质产品和服务,寓自身发展于广泛领域的发展之中,在产业化发展的环境中构筑了强大的市场竞争优势。而国内与军机配套的发动机和机载设备企业,虽然相当一部分也有较强实力,但长期囿于狭小的国内军机市场,缺乏自我发展能力,缺少适用于民用飞机的产品系列。”
“歼10战斗机虽然显示中国军用航空机载设备有了高技术水平,但商用飞机机载设备很多连国内适航证都没有拿到,更不用说美国联邦航空管理局的适航证。”汪亚卫说,“近年来,我国的电子工业取得了巨大进步,国产航空电子系统已越来越成熟,但还仅限于军用,民用航空电子基本是进口的。国内机载厂所通过ARJ21项目上进行的多层次国际合作,将在系统总体设计能力、系统集成能力、制造工艺及技术、核心技术解决能力、核心设备研制能力、系统综合验证测试能力、系统研发综合管理能力等方面都得到重要的学习机会,使中国机载电子系统技术得到快速发展。”
2006年7月11—13日,AVIC1商用飞机发动机和机载设备适航取证培训班在成都举办,来自AVIC1旗下的45家单位参加了培训,这被看作是AVIC1旗下发动机、机载设备企业主动融入商用飞机产业链的一次有效尝试。培训期间,中国民航总局适航司、中国民航西北管理局的官员、专家就材料、零部件、发动机和机载设备合格审定与认可、随机批准、美国和欧洲的适航管理等内容做了详细讲解。
航空电子是AVIC1的核心资产,AVIC1决定对旗下第一飞机设计研究所、沈阳飞机设计所、成都飞机设计研究所的航电业务资源和中航雷达与电子设备研究院、洛阳光电设备研究所、上海无线电电子研究所、西安飞行自动控制研究所、西安航空计算技术研究等5家机载航电院所整体资源进行整合,按现代企业制度组建中航航空电子有限公司。
2007年9月25日,中航航空电子有限公司在北京正式成立,标志着中国航空航电发展模式由设备、子系统的研发向大系统研发和集成的转变,有利于集中国内航空电子先进技术和优质资源,开展国产商用大型客机航电系统及设备的研发,提高国际知名度和开拓国际市场。
林左鸣在致辞中表示:“航空电子系统作为现代作战飞机的重要组成部分,所占价值比重越来越大,同时,商用飞机发展对航空电子的需求也同样强劲。随着电子技术、信息技术、网络技术、软件技术和微电子技术等高新技术飞速发展,推动着航电技术向模块化、标准化、结构化、软件化和开放化快速演变,从而进一步推动航电系统向综合化、智能化、信息化、网络化、自动化和一体化方向全面发展。这种发展的新态势决定了现代世界航空电子企业的体制已经进行了重大改革和创新。这种重大改革和创新的特征是根据现代战争的需要进行适应性变革,立足于价值链对价值链的竞争。以资本化运作为手段进行重组整合,构建全价值链的集成能力,从而有能力为用户提供一个完整系统的‘一站式’服务。美国二十几家最大的军工企业,重组后只剩下三家顶层的制造商,构建了一个全新的军工体系:材料供应商、器件制造供应商、分系统集成制造供应商、产品集成商,而且产品的集成商又发展为服务集成商。”
“以中航光电为例,产品不错,在国际航空市场有竞争力,但是我们没有规模,没法做到产业化,关键是规模不够,你做到游刃有余是很困难的。按照IBM董事长郭士纳的话说,你不是一头大象,你跳舞跳得再优美没人看你,所以你一定要做到一定程度,现在我们要求往中低端覆盖,这就要解决从技术到商业上的成功。”林左鸣认为,商业上的成功是中国军工企业产业化发展的难题,而资本市场是最好的试金石。2007年11月1日9时25分,国内最大的光电连接器专业化企业——中航光电科技股份有限公司在深圳证券交易所大厅敲响了开市钟。
“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。”
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?”
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。”
不可回避的问题在于,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。
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。
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。
波音公司与空客公司在中国走的是完全不一样的路。波音公司与中国航空工业的合作范围非常宽广,从制造、改装维修及售后服务等领域,可以说中国的制造商已深入到波音公司飞机制造业的整条产业链中。而空客中国公司总裁博龙则在接受英国《金融时报》采访时表示,与中国航空工业的合作和卖飞机密不可分,“中国不能只是一个销售地点,你不能指望中国购买数百架飞机而不在中国设厂,飞机制造商必须将更多的生产业务转移到中国以争取当地的订单。”早在2005年末,空客公司就向自己的供应商下达了一项承包商标准,其中要求自己的一线供应商必须将部分工作交给亚洲国家,例如中国和印度来进行生产。空客公司负责采购策划方案的副主管克劳德亨利对此解释:“如果不遵守这项要求将会面临‘高额的罚款’。”这个硬性规定是空客公司与中国、俄罗斯乃至其他国家建立合作关系的“行动计划”。
另外一些观察人士更提醒说:“实质上,伸向中国市场的这些‘橄榄枝’,真正的目的还在于,一方面是转移研制成本,而另一方面则是为了持续不断地分化和削弱中国的航空制造业。《美国航空航天》杂志透露,空客公司把A320飞机总装生产线设在天津,也有争夺航空技术人才的潜在含义,军机设计人员也必然受到极大的冲击,因为,中国航空工业的基地都是地处偏远的东西部地区,在人才竞争上根本不具备优势。面对这种状况,中航工业提出“战略东移”,融入区域发展经济圈的举措,与其说是一种积极发展的选择,不如说是一种对于潜在危机的无奈应对。
2007年3月16日晚,美国加州贝弗利山上,一所豪华别墅中正在举行着一场小型晚宴。晚宴的主人是国际金融租赁公司董事长兼总裁史蒂文乌德沃尔哈齐,与他共进晚餐的,都是美欧航空业的重量级人物,这次晚宴的话题与中国研制大型客机有关。“他们想要坐到驾驶舱里,绝对不会只甘当配角,他们想要当奥斯卡的主角。”乌德沃尔哈齐指的是中国,“虽然我现在还不会预见到他们将取得巨大的商业成功,但是我认为他们已经种下了希望的种子。”
对于波音公司与空客公司应该如何应对,乌德沃尔哈齐给出了两种对策:“一种是‘防御性’的,而另一种则是‘进攻性’的。‘防御性’就是要确保波音公司与空客公司作为最终组装者、市场营销者的角色,尽量能拖多久就拖多久。至于‘进攻性’就是在技术上实现一个大的飞跃,波音公司与空客公司如果能够在新的替代机型技术上有一个大的飞跃,就没有人能够超越你们了。”对于这两种对策,乌德沃尔哈齐认为,任何一种对策都可能在波音公司替换波音737飞机以及空客公司替换A320飞机时发挥作用,也就是2015年的时候。
2008年11月5日,珠海航展举办7届以来,中国人民解放军空军一改往日神秘、低调的风格,首次与中国航空工业集团公司联手举办了第一个“中国航空日”活动,就在“中国航空日”当天,当歼-10战斗机擦着A380飞机呼啸而过的时候,哈飞集团与空客公司关于将在哈尔滨建立复合材料飞机零部件制造中心的谈判和西飞公司与空客公司关于空客A319/A320机翼四阶段项目的谈判,都相继因为空客公司的强硬态度而使陷入谈判僵局。随后,中航工业遗憾地向《环球时报》独家透露了这个消息。对此,有业内人士指出,空客公司在谈判中的表现充分表明了西方航空巨头担心出现新的强大竞争者,试图阻止中国航空工业的崛起。
西飞公司总裁孟祥凯在接受记者采访时表示,西飞公司对于空客公司提出的,由西飞公司、天津和空客公司成立合资公司制造A319/A320飞机机翼的要求“不能接受,也不感兴趣”。因为,西飞公司完全有独立承担制造空客A319/A320飞机机翼的能力,建立合资公司的模式只能使项目进程更加复杂,不但会进一步恶化双方合作的现有局面,甚至会影响到空客公司与中航工业的合作局面。
西飞公司/中航技公司分别于1999年、2002年和2005年与空客英国公司签署了A319/320机翼翼盒组件的制造交付合同:空客英国项目一阶段(前、后缘四组件)、二阶段(后缘组件)和三阶段(翼盒总装)。目前,西飞公司正在与空客公司洽谈的是A319/320 机翼四阶段项目(机翼总装)。
据西飞公司国际合作部执行经理黄航介绍,2007年7月-2008年7月,按照空客公司的要求,西飞公司向空客公司提交了多次报价,但是,空客公司始终表示“不能接受”西飞公司的报价。基于项目大部分工作量在天津完成,西飞公司总裁孟祥凯一行于2008年8月26日访问天津,为了向空客公司表示西飞公司的合作诚意,加速机翼四阶段项目的进展,孟祥凯决定,机翼四阶段项目100%工作量在天津完成。中航工业也同意,在天津投资建厂的大部分费用由中航工业来承担。2008年9月7日,西飞公司向空客公司提交更新后的报价。9月9日,双方在北京谈判,空客表示“感谢西飞公司吸收了投资费用”,但认为价格仍没有达到空客的目标价。10月21日,西飞公司收到空客图鲁兹国际合作副总裁戴丹利写给西飞公司总裁孟祥凯的信件,空客公司决定“由自己制造机翼,关闭西飞公司机翼四阶段的报价”。10月24日,孟祥凯给戴丹利回信,再次表明西飞公司的合作诚意,同意接受空客公司的目标价,放弃汇率保护条款,希望能与空客公司继续讨论合同条款,以便在珠海航展上签约。10月28日,戴丹利回信:感谢西飞公司最终无条件接受了空客的目标价,但考虑到制造周期,翼盒III阶段上速率现状及中国航空公司客户要求等因素,空客公司建议,由西飞公司、天津市以及空客公司成立合资公司制造机翼。至此,中航工业一位不愿透露姓名的人士表示:“司马昭之心,路人皆知!事实上,空客公司在A319/A320机翼项目上从来就没打算真正和中航工业合作。”
与此同时,哈飞公司与空客公司进行的复合材料飞机零部件制造中心合资项目的框架合同第四轮会谈,也因为空客公司外派人员的费用和工作包定价方面存在差异而使项目陷入僵局。
哈飞公司总经理曲景文在接受记者采访时表示,中方一再声明,制造中心合资项目完全是企业之间的商业行为,项目必须具备盈利性。
据哈飞公司国际合作处处长刘辉南介绍,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。根据双方框架合同,对于空客外派人员的费用,分为两种分摊方式,第一,空客派出到合资公司的工作人员的费用由合资公司承担;第二,空客的技术支持人员的费用分别由空客和哈飞承担。目前双方,对此原则没有分歧。主要的分歧在于空客外国专家人员补贴类费用名目过多,而且要包含家属费用,甚至要包括未婚伴侣的费用,个别项目费用也过高,例如:空客要求外派人员费用要包括安家/搬家费、旅费/休闲旅游费等。另外,关于补贴性费用的支出和管理双方也存在分歧,空客要求委托国际性的代理公司进行管理,中方的原则是谁支付费用谁进行管理。
在费用问题上的巨大分歧最终导致了两项谈判陷入僵局。有业内人士指出,这两项合作并不涉及空客公司向中航工业转移先进技术,完全是为空客飞机大举进入中国市场给政府的产业主管部门一种心理安慰式的做秀。这次谈判陷入僵局的背后,实际上反映了国际航空巨头对中国航空市场战略的重大调整,从限制前提下的表面合作转入以扼杀中国民族航空工业的直接竞争。