要做一個強國,就一定要把裝備制造業(yè)搞上去,把大飛機搞上去,起帶動作用、標志性作用。十七年前,《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》發(fā)布,明確將“大型飛機”列為16個重大專項之一,次年大型飛機研制重大科技專項正式立項,同年運-20與C919兩款大飛機相繼立項,那一年《大型飛機方案論證報告》提出了“大運、大客協(xié)同發(fā)展”。
時光荏苒,如今運-20與C919都已經漸入佳境,前者已經實現(xiàn)大批量交付列裝,并形成了整建制作戰(zhàn)能力,后者也翻開了商業(yè)運營的新篇章。
運-20與C919雖然都是大飛機,但二者的體量卻是相差甚遠,前者起飛重量達到了179噸,如今已經服役的完全體運-20B則是220噸級,C919的最大起飛重量則是72.5噸,數(shù)值相差3倍有余。
C919作為窄體單通道干線客機會是一款成功的機型,因為國內98%的航線距離都在4000公里以內,C919完全可以滿足市場所需,但僅僅如此是不夠的。
據(jù)波音公司的市場分析報告披露,不斷增長的需求將使中國成為全球最大的航空市場,包括今年在內,未來20年中國市場將需要8560架新客機,其中支線客機350架、窄體單通道干線客機6470架、寬體客機1550架、貨運飛機190架,總價值約11萬億人民幣,這還不包括約5萬億人民幣的航空服務市場。
在所需新飛機中,寬體客機數(shù)量雖然相對較少,但就比例來看依然有18%,考慮到寬體客機的價格遠高于窄體客機,總價值占比將超過30%,而這還僅僅是國內市場需求,如果著眼全球航空市場,市場價值將再上一個數(shù)量級,這么大一塊蛋糕,我們如果不吃,那就得讓別人吃。
世界航空市場長期被波音、空客兩大巨頭占據(jù),給人一種針插不進水滴不進的感覺,但我們不信這個邪,C系列客機的命名就宣示了我們在未來世界民用航空市場中實現(xiàn)三足鼎立新局的雄心壯志。
面對波音空客兩大巨頭數(shù)十年積累的龐大存量資產,C系列客機要實現(xiàn)逆風飛揚自然是道阻且長,但道雖遠行則必至,我們的底氣源于兩個方面,一方面是我們勢必將擁有全球最大的航空市場,可以培育壯大國產民機,另一方面則是航空工業(yè)技術積累的今非昔比。
為了構建更為完整的大飛機產業(yè)體系,早在C919尚未首飛之際,另一款真正意義上的大型民用客機C929就已經啟動研究,從型號名稱來看,它應當是一款有290個座位數(shù)的大型雙通道寬體遠程客機,可以對標波音787-9、空客A350-800。
近10年來,C929的型號名稱經歷了從C929到CR929再到C929之變,名稱之變見證了中國航空工業(yè)的實力之變。
近日,官宣消息首次確認C929已經實現(xiàn)型號立項,研制工作處于初步設計階段,并瞄準2030年前后首飛,它將是我國第一款洲際噴氣客機,而且有三款子型號,從基本型到縮短型到加長型,座位數(shù)覆蓋250至350,航程可達1.2萬公里,其中標準型最大起飛重量247.5噸,比運-20B的220噸級最大起飛重量還要重還要大,而C929會大比例應用復合材料,在這種背景下,可以想象這款飛機究竟有多大。
在型號立項之前,C929就已經有了很多研制進展消息,比如全尺寸復合材料機身壁板工藝件試制成功、復材前機身攻關全尺寸筒段下線、CJ-2000AX驗證機項目進展順利等。
其中,復材前機身全尺寸筒段直徑達到了6米,與之對比,標準載客量369人的空客A350-1000飛機的筒段直徑是5.96米,因此可以預期C929的發(fā)展前景遠不止型號名稱所展示的那樣,因為它還有加長型。
C929與C919相比,后者走的是一條“中國設計、系統(tǒng)集成、全球招標,逐步提升國產化率”的發(fā)展路線,前者能否復刻這條路線呢?答案可能是不行,因為C929必須要有足夠高的國產化率,這是一個不以人的意志為轉移的事實,一個顯而易見的事是,國際市場上能為C929供應發(fā)動機的廠商極為有限。
發(fā)展航空,動力先行。C929的設計理念是低油耗、低噪聲、低排放,從一開始就放棄了四發(fā)方案,而是雙發(fā)配置,這就意味著1臺發(fā)動機要當2臺發(fā)動機用,不僅對推力有極高的要求,在此基礎上還要實現(xiàn)一系列的節(jié)能減排目標。
國際市場上能滿足C929設計要求的發(fā)動機只有兩款,一款是羅羅公司的遄達7000發(fā)動機,另一款是GE公司的GEnx-1C發(fā)動機。遄達7000發(fā)動機存在推力不足的問題,GEnx-1C發(fā)動機則存在研發(fā)時間不趕趟的問題。
要想實現(xiàn)2030年前后首飛C929的目標,唯一的選擇可能就是配置國產長江-2000大涵道比渦扇發(fā)動機,這也意味著該型發(fā)動機比長江-1000發(fā)動機更可能獲得商業(yè)上的成功,因為后者完成研發(fā)之時已經度過了C919的生產高峰期,也是不趕趟,長江-2000則不同,它極有可能比C929機體研發(fā)進度更快。
長江-1000雖然最終可能難以獲得商業(yè)成功,但它所走過的研發(fā)路徑,以及培育的供應鏈、人才團隊皆是長江-2000逆勢反超的基石,長江-1000可以解決我國民用大涵道比渦扇發(fā)動機的有無問題,而長江-2000則將直接瞄準世界領先水平。
為了推動240噸級的C929,長江-2000發(fā)動機起飛推力超過35噸,具有低燃油消耗、低排放、低噪音、高可靠性、長使用壽命、低維護成本的產品技術特點,多項指標優(yōu)于現(xiàn)役同類型發(fā)動機產品。
超過35噸起飛推力的長江-2000有多強?作為對比,運-20B配置的渦扇-20推力是14噸至16噸,按最大值算,長江-2000也是渦扇-20推力的2倍有余。就風扇直徑看,長江-2000發(fā)動機是約3米,渦扇-20則是2.3米,可以說是一款巨型渦扇發(fā)動機,1臺長江-2000能頂兩臺渦扇-20。
推力增大是需求使然,長江-2000還將集合通用與羅羅兩大發(fā)動機巨頭之所長,就是應用“碳纖維復合材料葉片”以及“齒輪傳動”,這兩項技術的應用就足以確保該型發(fā)動機在同級別產品中獨占鰲頭。
民用發(fā)動機為了追求燃油經濟性,通常有更大的涵道比更大的風扇直徑,相較于軍用發(fā)動機減重壓力更大,因此通常采用空心鈦合金葉片,而碳纖維復合材料葉片的重量則更輕,同時擁有更好的耐沖擊能力,還有成本優(yōu)勢。
據(jù)公開報道,早在兩年前某單位就成功交付了長江-2000大涵道發(fā)動機所用的復合材料葉片。
在材料方面我國其實并不弱,比如我們還有比碳纖維復合材料葉片綜合性能更好的多款金屬基復合材料葉片,這些將作為下一代發(fā)動機的技術儲備。
齒輪傳動則是對標世界領先的一項關鍵技術,傳統(tǒng)民用大涵道發(fā)動機的風扇與渦輪是通過傳動軸剛性連接,這樣一來就存在矛盾,渦輪為了提供更高的能量需要提高轉速,但是風扇在追求大尺寸的同時需要適當降低轉速,目的在于降低葉尖線速度,以及葉根載荷,如果能將風扇與渦輪通過某種連接方式加以分離,則可以化解矛盾,齒輪傳動就是一個很好的辦法。
通過在風扇與渦輪之間設置齒輪傳動裝置,就可以調節(jié)兩者的轉速,這樣一來更有利于提高發(fā)動機的涵道比,風扇可以做得更大,更有利于節(jié)省燃料,實踐表明此種辦法可以降低20%的燃油消耗,這就是核心技術突破帶來的效益。
據(jù)公開報道,早在去年某單位承研的長江-2000項目的首臺風扇驅動齒輪箱試驗任務順利完成,該齒輪箱具有傳遞功率大、工作轉速高、功率密度高的特點,是新一代航空發(fā)動機動力系統(tǒng)的重要設備。
更令人振奮的是,C929并不是終點,今年年初某單位的公開報道中就指出“C939也已經上馬”,根據(jù)型號名字面意思理解,這將是一款可以對標空客A350-1000 和 波音-777X,載客390人、航程1.5萬公里、最大起飛重量超300噸的超大型寬體客機。
十多年前我們就說了,要A、B、C三足鼎立,實踐表明我們當然不只是說說,坐擁全球最具價值航空市場的中國民用航空業(yè),勢必會重塑全球航空制造業(yè)格局,這是可以預見的未來。
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