“中国制造2025”案例分析
中国从建立装备制造基地,到制造门类齐全的装备,已经开始走向世界,一批实业报国的中坚力量,肩负大国使命,冲破国际垄断,走自主创造之路,平衡的砝码向中国制造加力,关乎国家命脉的装备制造能力,让国家的经济安全得到保障,一个新的创造时代正在开始。
1.国产大飞机项目起步
中国制造产业正在从低端向中高端进军的路上,但是,生产大型民用飞机一直是我们难以突破的屏障。中国大飞机制造的起步、腾飞与发展,就成了中国加快制造强国的一个缩影和样板,所以回顾大飞机制造的历程对我们有很大的启示。
大飞机一般是指最大起飞重量超过100吨的运输类飞机,包括军用大型运输机和民用大型运输机,也包括一次航程达到3 000公里的军用飞机或乘坐达到100座以上的民用客机。当然这个标准也不是统一的。目前我国把150座以上的客机称为大客机。能够造出国产的大飞机一直是几代中国人的梦想。
直到目前,洲际大型民用飞机市场还是波音和空中客车的天下。为何在世界诸多工业强国和经济体中,只有俄罗斯、美国和欧盟国家三大经济体能够制造民用大型飞机?过去的30年,中国大手笔购买飞机,付给波音与空客公司的美元无以计数。中国成为从波音和空客两家购买均超过1 000架飞机的最大市场之一。根据预测,未来20年,中国新增飞机总数为5 363架,一架1.5亿美元的波音747,给波音公司带来的利润是3 000万美元!
我国科研人员一次次地尝试、探索,历经几番浮沉。毛主席和周总理曾对发展我们自己的大飞机制造业有所考虑,“运-10”就是在他们的大力支持下,我国自主研制的第一架大型民用喷气式客机。
“运-10”项目于1970年启动,全国21个省市的262个单位参与了研制,1978年完成飞机设计,1980年9月首次飞行成功。此后又进行了各种科研试飞。到1985年,拥有178个座位的“运-10”共飞了130个起落,170个小时,最远航程3 600千米,最大时速930千米,最高飞行升限11 000米。国际航空界对“运-10”的研制成功给予高度关注。1980年,路透社载文说:“在得到这种高度复杂的技术后,再也不能把中国视为一个落后国家了。”然而,令人遗憾的是,这样一个本来可以让中国走上自主创新之路的项目,最终由于种种原因遭遇“下马”,中国失去了一次发展大型飞机的机遇。“运-10”的下马,不仅仅是扔掉了一架飞机,更是使中国从此抛弃了好不容易搭建起的民用客机产品研发平台。结果,中国的技术能力与美国、欧洲的技术能力差距在过去20年间越拉越大,更是造成了中国再进入民用飞机领域时所遇到的门槛不断抬高。
到20世纪80年代中期,我国对民用飞机工业发展重新制定了“三步走计划”。第一步是装配和制造部分干线飞机。当时主要是与美国合作,在上海组装麦道82和麦道90系列飞机,技术由麦道公司提供,不幸的是后来麦道公司破产了。第二步与国外合作,联合设计研制100座级飞机。1996年,中国航空工业总公司与欧洲空中客车、新加坡科技公司签约联合设计生产100座级飞机AE-100的协议,但1998年空中客车公司终止了这个项目。第三步是到2010年实现自行设计,制造180座级干线飞机。可惜的是,这三步走最终没有走下去,中国老一代领导人和航空界的梦想没有实现。我国自主研制大飞机当时仅比空中客车晚两年起步,如今空中客车已经成为与波音并肩而立的民用航空业巨人,而我国的一些航空企业则不得不依赖波音和空客的发包工程寻求生存的空间。
2.C919实现新的突破(https://www.daowen.com)
今天,在中国商飞上海飞机制造有限公司的草坪上还停放着一架白色涂装的飞机,它就是1980年首飞的“运-10”,飞机前的石碑上镌刻着四个字——“永不放弃”。正是这种精神,激励着一代代飞机制造工程师。进入21世纪,大飞机作为重大专项,被列入国家中长期科学和技术发展规划纲要,中国大飞机又开始登上世界的舞台。于是,大型运输机运-20、水陆两栖飞机AG600、大型客机C919号称中国大飞机“三剑客”横空出世。
每当中国推进自己的大飞机制造时,西方媒体就冷嘲热讽。1999年中国推出的新舟60(MA60)50座级双发涡桨支线客机,被西方媒体贬低形容为“极其危险”。运-12也没有逃过类似的嘲讽,西方甚至给这款飞机起名为“死亡陷阱”。C919更是遭到贬损,航空业内最有影响力的美国《航空周刊》刊载文章称,“中国商飞工程师、中层经理人和管理者根本没有商用飞机的制造经验”,断言“几乎看不到中国商飞会将其中程商用飞机C919送上天的希望”。对于中国声称在8年内要制造出像波音737的飞机,该文章的作者说,“在北京首都国际机场登上C919飞往成都或上海,我不相信我能活到那一天”。就这样,C919在质疑与猜测声中启程。
2015年11月2日,中国自主研制的C919首架大型客机从中国商用总装下线。它标志着中国高端制造业的一个历史性突破,也标志着中国人梦圆大飞机。C919大飞机项目从设立到首次起飞,历时10年。这期间,C919完成了118个试验项目,经过了低滑、中滑、高滑在内的21次滑行试验。2017年3月,C919通过了专家技术评审,4月又通过了放飞评审。2017年5月5日,C919在众人的见证下在上海浦东机场试飞成功。中国自己的大飞机成为国际民用航空市场上新的竞争者。
3.C919的自主创新
C919是中国继运-10后自主设计的第二款大型民用飞机。它的自主创新体现在四个方面。第一,飞机的总体方案是我们自己定的,没有任何外国人参与。第二,飞机的气动外形是我们自己设计、自己试验完成的。第三,飞机的机体,从设计、计算、试验到制造全是中国人自己做的。第四,系统集成是我们自己完成的。一些人曾质疑说中国只是自己设计了图纸和做了个机壳,机载关键系统包括发动机、航电系统都是采购别国的,并得出结论说C919是“组装货”不是“自主研发”。
事实上,这些说法大多是因为人们对大飞机制造工程情况并不了解。就拿机头、机身、机翼和机尾几大部分来说,这可不是什么简单的机壳,它是对设计、制造有极高要求的工程产物。其中机翼部件被英国飞机制造商称为“飞机的灵魂”,正是飞机的机翼决定了飞机的起飞重量、运营效率和经济性。要知道,飞机性能的两个决定性因素一是空气动力升阻比(空气动力效率),另一个因素就是飞机的重量。在设计阶段,中国设计师的目标就是要将C919机翼的重量控制超越波音的水平,而空气动力效率要达到空客的水平。中国飞机空气动力学专业领域顶尖的100名专家组成的团队,为C919共设计了500副翼型。目前用在C919-101上的机翼是经过数轮结构测试优中选优的翼型,经过欧美多个国家的风洞试验,得到国际同行们高度评价,其升阻比、巡航特性、失速特性等几项重要指标均超越同类机型。
为了减轻重量降低油耗,C919在600项零件中使用了复合材料,如铝锂合金,复合材料使用量占飞机结构重量的20%,机翼使用的复合材料——钛合金占到10%左右。而同类机型(波音737和空客A320)占比远远低于C919(21世纪初,波音这一比例仅占比10%)。事实上,波音飞机有65%左右的零部件都是在波音公司所在地以外的地方采购的,波音777和波音767的整个机身是在日本不同的工厂制造的,有的发动机是在法国制造的,大部分飞行操纵系统、前缘装置、电气和液压系统是北美生产的,这就是当下飞机制造业主流的“主制造商+供应商模式”,大家一起分摊开发费用和风险。
一架大飞机由400多万个零部件紧密组成,把各个零部件在同一时间从世界各地集中到一起并组装成飞机,这比让飞机飞起来还难。所以,系统集成并不意味着把国外的零部件或者材料买回来就能变成飞机,如果人人都可以把买来的部件组装并让它飞起来,全世界大飞机市场就不会只有两个巨头了。
与实施任何一项大工程一样,制造大飞机就是一项系统工程,制造者的核心能力就是工程的集成能力,系统集成本身就是集成创新,它包括将自己的核心硬件与软件等技术、设计和主供模式创造性地融为一体,这是任何人难以模仿的。当然,集成制造者并不意味着不能进行独立的零部件生产和研发,这是分工的产物,集成制造者对各种零部件是非常熟悉的,它会对零部件商提出自己的功能和技术要求,并对其核心技术也有部分的掌握,从这点看,中国与波音和空客比起来仍有差距。要知道波音公司已经有一百年的历史,年轻的中国大飞机制造工程师在国际舞台上竞争仍任重而道远。