2023年5月28日，我國國產(chǎn)大型客機C919執(zhí)飛上海至北京航線，圓滿完成首次商業(yè)飛行。長期以來，中國老百姓一直夢想著能夠乘坐國產(chǎn)的大型客機�，F(xiàn)在，這一夢想終于實現(xiàn)了。
C919的商業(yè)首飛，意味著其完成了從產(chǎn)品到商品的轉變，將正式接受民航市場的嚴格檢驗和考驗，是中國民航工業(yè)也是中國航空工業(yè)發(fā)展歷程中的一件大事，將永遠載入中國民航史乃至世界民航史史冊。
研制C919有多難
大飛機是一個國家科技水平、制造能力、經(jīng)濟基礎和綜合國力的集中體現(xiàn)。C919的研制風險大、任務重、周期長，面臨著一系列巨大困難和挑戰(zhàn)。
一是人才隊伍方面。C919的研發(fā)是一項極其復雜且涉及多學科交叉的系統(tǒng)工程，直接參與設計、制造、客服、試飛等環(huán)節(jié)的人數(shù)將近上萬人。然而作為C919的研制單位，中國商用飛機有限責任公司（以下簡稱中國商飛）成立之初僅有3800余名員工。
長期以來，中國民機生產(chǎn)制造人才隊伍總體偏弱。在初成立的幾年里，中國商飛從北京航空航天大學、西北工業(yè)大學、南京航空航天大學等國內老牌航空院校集中招聘了大量來自不同專業(yè)的應屆大學生，但在核心技術研發(fā)方面卻面臨著設計人員年紀輕、經(jīng)驗不足的困擾。有資料顯示，C919研發(fā)期間，中國商飛大多數(shù)設計人員年齡都不足30歲，缺乏將復雜系統(tǒng)整合到整機的經(jīng)驗。其中，民機制造中的試飛員、試飛工程師等特殊人才匱乏現(xiàn)象尤為突出。
人才隊伍的培養(yǎng)是一個長期過程。近年來，我國加大了對航空業(yè)基礎技術研究的投入。通過C919型號任務的洗禮，目前中國商飛的員工人數(shù)已達到近萬人，發(fā)展成為一支集設計、研發(fā)、制造和營銷于一體的高素質民機人才隊伍。
二是精細化管理方面。C919的研制不僅需要技術創(chuàng)新和技術攻關，更需要開展管理創(chuàng)新。C919于2007年立項，中國商飛于次年正式成立。成立初期，中國商飛曾一度面臨人力資源管理的巨大挑戰(zhàn)。面對任務艱巨的C919項目，中國商飛除了在公司層面進行總動員外，還從全國工業(yè)界和科研界調配了大量技術骨干，聚集了當時全國航空領域的頂尖高手。大批高素質專業(yè)人才集中攻關、精誠合作，有力保障了科研進度。
C919投資巨大，研發(fā)進度存在不確定性，因此，研發(fā)和生產(chǎn)成本管控至關重要。要想在未來民航市場上占有一席之地，單機成本控制十分關鍵，在設計過程中必須“精打細算”，嚴格控制每一個環(huán)節(jié)，否則就會導致單機生產(chǎn)成本攀升，影響飛機未來的市場競爭力。
此外，作為中國民機事業(yè)的主力軍，中國商飛在型號研制中不斷探索，建立了適應性與動態(tài)性相結合、項目與職能相平衡、管理要素完備到位的項目組織。根據(jù)產(chǎn)品分解邏輯，公司在C919項目上先后成立了600余個集成產(chǎn)品開發(fā)團隊，有效推進了型號研制任務。
三是技術方面。C919的設計非常復雜，必須滿足安全性、經(jīng)濟性、舒適性和環(huán)保性等技術要求，僅設計過程就耗時7年之久。
C919的零部件數(shù)量高達數(shù)萬個，每個零部件的加工精度要求都很高。C919 機體尺寸大、外殼蒙皮厚度薄，裝配易變形。因此，在進行大部件對接時，跨尺度測量精度和定位必須十分準確。裝配中，需要在部件上制孔達百萬個，對于不同材料部件采取的制孔方案又不盡相同，裝配工藝難度很大。如果多個零件存在不同程度的精度誤差，那么數(shù)萬個零部件裝配出來的飛機，必定會出現(xiàn)質量問題。為此，大型客機的制造通常要采用計算機控制加工、柔性裝配定位等大量精密制造技術。
大型客機的材料要求堅固且重量輕，這是確保飛機安全性和經(jīng)濟性的必要條件。C919大量采用先進的復合材料和鋁鋰合金等新型輕質材料，但這些材料往往涉及更為復雜的工藝且價格高昂。
大型客機的測試也非常嚴苛。為確保C919的安全飛行，其測試囊括了眾多項目，具體包括全機靜力試驗、關鍵部件疲勞試驗、“三鳥”聯(lián)動系統(tǒng)測試試驗、失速試驗、高寒高原飛行試驗、自然結冰試飛、擦尾試驗以及鳥撞試驗等。
四是適航方面�，F(xiàn)代民機項目的研制，除了經(jīng)濟性和舒適性以外，最重要的還是安全性。民機的適航性就是飛機的安全水平，適航審定能力是決定民機成敗的關鍵因素。目前，歐洲航空安全局（EASA）與美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）頒發(fā)的適航證為大多數(shù)國家所認可。C919商業(yè)運營前最大的難關，就是要通過極為繁雜嚴苛的歐美適航標準認證。
目前，中國商飛已建立起符合要求的適航管理體系，并采用信息化手段進行標準化的適航取證過程管理，開發(fā)了包含適航規(guī)章數(shù)據(jù)庫管理模塊、型號合格適航取證任務定義模塊、適航當局協(xié)同管理模塊和適航工作管理模塊等在內的適航信息化管理系統(tǒng)。現(xiàn)在，C919飛機型號已經(jīng)獲得了中國民航局頒發(fā)的型號合格證。
C919的技術路線
飛機制造是指按設計要求造出飛機的過程，通常僅包括飛機機體零構件制造、部件裝配和整機總裝等，也就是大家理解中飛機骨架和外殼等機體結構的制造和組裝。動力裝置、機載設備、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、儀表、附件等，則由專門廠商制造，一般不列入飛機制造范疇。盡管如此，上述系統(tǒng)、設備、附件在飛機上的安裝以及與各系統(tǒng)的連接、電纜和導管敷設、系統(tǒng)功能調試仍屬于飛機總裝的工作，是飛機制造的重要組成部分。
C919的技術路線有三大特點。
一是“主制造商+供應商”模式。C919采用國際通用的“主制造商+供應商”模式，作為國產(chǎn)大飛機的主制造商，中國商飛負責C919的設計研發(fā)、系統(tǒng)集成、總裝制造、適航取證、客戶服務和市場營銷等工作。機體結構和機載系統(tǒng)設備則由中國商飛在全球范圍內選擇和管理供應商，具備完全自主知識產(chǎn)權。其中，C919機體結構由中國商飛設計，由國內中國航空工業(yè)集團有限公司（以下簡稱航空工業(yè)）所屬的幾大航企共同制造。
有數(shù)據(jù)顯示，國內外共有近300家企業(yè)參與C919項目，供應商既包括通用、霍尼韋爾等大牌海外航空企業(yè)，也包括大量本土公司。
“主制造商+供應商”模式最大的優(yōu)勢在于能夠最大限度聚集和利用國內外資源。中國自主設計、全球采購，一方面能利用國外成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗，一方面使國產(chǎn)企業(yè)穩(wěn)步跟進，最終保證整體供應鏈的安全穩(wěn)定。
二是機體結構國內制造。C919的機體結構主要包括機頭、前機身、中機身（含中央翼）、中后機身、后機身、外翼、垂尾、平尾、活動面等部段，由中國商飛自主設計，航空工業(yè)所屬的幾大航企、航天材料及工藝研究所、西子航空等單位共同制造，并由中國商飛負責總裝。
作為C919最大的機體結構件供應商，中航西飛承擔了C919中機身（含中央翼）、外翼盒段等工作包的研制與生產(chǎn)任務，在整個飛機結構中占比超過35%；航空工業(yè)成飛作為C919機頭的唯一供應商，負責機頭的研制與生產(chǎn)；上飛公司承擔C919平尾以及部分中機身（含中央翼）的批量生產(chǎn)任務，同時負責飛機的部裝和總裝；航空工業(yè)沈飛民機承擔了后機身的研發(fā)；起落架艙門來自航空工業(yè)哈飛；前機身、中后機身來自航空工業(yè)洪都。
飛機制造的主要流程包括工藝準備、零件制造、部件裝配、總裝調試等。對于C919機體結構而言，這些制造流程均由中航西飛、航空工業(yè)成飛、上飛公司、航空工業(yè)沈飛民機和航空工業(yè)洪都等參與C919制造的廠商獨立或協(xié)同完成。
三是合資模式、項目合作與自主研發(fā)。C919項目在系統(tǒng)和設備招標時，鼓勵國內外企業(yè)合作成立合資公司，并且優(yōu)先選擇合資公司的產(chǎn)品，其中一個重要考慮就是借機推動國內相關領域的技術進步。
目前，在許多核心領域，國產(chǎn)大飛機對國外的依賴程度仍然比較高，如飛機的動力系統(tǒng)、航電飛控系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、起落架等十幾個關鍵領域都有外企介入甚至主導。不過，在外企介入或主導的部件/系統(tǒng)供應鏈中，中方企業(yè)也廣泛參與其中。這種參與最常見的一種形式就是控股以及和外企組建合資公司；另一種方式是中企和外企并行，獨立開展產(chǎn)品研發(fā)，預留B計劃作為備份，以備不測。
在C919各核心系統(tǒng)研制方面，近幾年，中國企業(yè)正在通過合資模式、項目合作和自主研發(fā)快速追趕，國產(chǎn)化比例顯著提高。
C919的科技創(chuàng)新
C919制造凝聚了當代諸多頂尖的高新科技，涉及氣動、結構強度、材料、電子、控制、發(fā)動機以及制造技術等工程領域，是一項龐大而復雜的系統(tǒng)工程。C919在設計、制造裝配與結構選材、測試技術等方面開展了一系列科技創(chuàng)新。
在設計方面，和同類的A320neo和B737MAX相比，C919的客艙更加寬敞，加上先進的環(huán)控、照明設計以及更大的觀察窗，可為旅客提供更好的舒適性；C919采用的電液動作系統(tǒng)使其在動力資源上具備更大的靈活性，增加了冗余性，提高了安全性；C919對機身外形進行了優(yōu)化設計，減少了氣動阻力和油耗，增加了經(jīng)濟性；相比于A320neo和B737MAX的6塊玻璃，C919擋風玻璃只有4塊，機頭氣動阻力更小，飛行員視野更加開闊。
在制造裝配方面，中國商飛總裝制造中心浦東基地相繼建成了全機對接裝配、水平尾翼裝配、中央翼裝配、中機身裝配和總裝移動5條先進生產(chǎn)線，采用自動化制孔、鉆鉚設備、自動測量調姿對接系統(tǒng)等先進設備，實現(xiàn)了飛機的自動化裝配、集成化測試、信息化集成和精益化管理。此外，3D打印技術也在機艙裝飾、窗框等制造環(huán)節(jié)得到應用。在結構選材方面，C919首次大規(guī)模應用先進材料，如第三代鋁鋰合金材料、先進復合材料在機體結構上的用量分別達到8.8%和12%，顯著減輕了飛機結構重量，提高了經(jīng)濟性。
在測試技術方面，自2017年首飛成功至2022年底，C919在適航認證期間開展了大量試驗測試及試飛科目，具體包括飛機全機靜力試驗、全機疲勞試驗、系統(tǒng)功能試驗、航電試驗、電源系統(tǒng)試驗、電氣系統(tǒng)通電試驗、起落架收放試驗、對飛機結構氣密性檢查的氣密淋雨試驗、考驗客艙氣密性與增壓極限載荷驗證試驗、APU開車試驗、發(fā)動機點火試驗、滑行試驗、發(fā)動機反推試驗、失速試飛、自然結冰試飛、擦尾試驗、鳥撞試驗、雷擊測試、全機應急撤離演示試驗、極端天氣測試、側風試飛、濺水試飛、最大剎車能量審定試飛等。
在這些試驗中，我國科技人員對一些試驗測試經(jīng)驗不足，缺乏相關案例作參考，這就需要自力更生，勇于探索和創(chuàng)新。譬如，面對C919的飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)和電源系統(tǒng)測試，科研人員們大膽地將“鐵鳥”“電鳥”和“銅鳥”試驗系統(tǒng)集成起來，“三鳥”聯(lián)動開展測試，最大限度地保障了C919的飛行安全。
C919的未來
一是深耕國內民航市場，形成品牌效應。作為一款全新的機型，C919在國內航線商業(yè)運營中，特別是在“磨合期”內，難免會出現(xiàn)各種各樣的問題。要通過各種措施將出現(xiàn)問題的可能性降低，杜絕安全事故，保證安全飛行，形成中國民機的知名品牌。同時，做好國內民航市場，為未來開拓國際市場積攢口碑。
要不斷提升飛機維護保障水平，飛機飛到哪個城市，維修維護系統(tǒng)就覆蓋到哪里；虛心學習和借鑒空客、波音機隊的維護保障經(jīng)驗與規(guī)章制度，確保飛機的安全性。要做好人員培訓，不管是飛行員、機組人員、地勤人員、維護保障人員、管理人員還是技術支持人員，培訓工作都要跟上。業(yè)務上要嚴格要求，思想上要作風硬朗，持證上崗、寧缺毋濫，要杜絕人為因素導致的航空事故。在商業(yè)運營中仍需不斷對機型進行完善，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、糾正問題，進而充分發(fā)揮飛機的優(yōu)越性能。
二是國產(chǎn)化替代工作刻不容緩。從構成來看，C919主要由機體、發(fā)動機以及飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、燃油與液壓系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、高升力系統(tǒng)等機載系統(tǒng)組成。機體結構，即機身、機翼和尾翼等部件占整機價值量的40%左右，其制造由航空工業(yè)下屬的航企承擔�？梢哉f，C919的機體結構基本實現(xiàn)了全國產(chǎn)化。
但機載系統(tǒng)方面，國產(chǎn)大飛機對國外的依賴程度仍比較高，比如飛機的動力系統(tǒng)、航電飛控系統(tǒng)等十幾個關鍵系統(tǒng)都有外企介入甚至主導，盡管中國企業(yè)通過合資模式和項目合作方式也參與到了其中。在動力方面，目前C919唯一的配套發(fā)動機為美法合資CFM國際公司生產(chǎn)的發(fā)動機，國產(chǎn)配套發(fā)動機尚在研制中。因此，C919發(fā)動機和核心機載系統(tǒng)的國產(chǎn)化工作已刻不容緩，勢在必行�！�
（作者系同濟大學航空航天與力學學院教授）