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专访|中科院院士曹春晓:C919量产机成功首飞背后的故事

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即将交付东航的C919客机首飞成功,这次首飞成功有何特殊意义?距离投入运营还有多远?中国科学院院士曹春晓为大家解读。

撰文/记者 段然(实习记者) 图文编辑/陈永杰

新媒体编辑/李云凤

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从首航到运营:吾将上下而求索

北京科技报:如何评价C919量产机首飞成功的意义?

曹春晓:大概是5年前,同样是5月份,我参加了C919原型机的试飞活动。那时C919项目处在一个非常关键的时刻,原型机首飞的意义非常重大,首飞之后还需要进行各种各样的试验,通过多个科目的飞行和验证,整个项目才能达到现在的状态。

相比之下,这次是即将交付用户使用的机型首飞,那就有了另外一层意义:即C919作为产品投放市场前的一次重要布局,产品要交货了,要实现商业化了。

目前东航购买了首批5架C919,这5架中,我们就要对即将交付给用户的首架飞机进行试验,来验证作为真正交到用户手中的产品是否真正满足相应的需求。就如同飞机发动机一样,在量产出来但还未交付之前,要进行发动机试车工作。这个阶段,厂家和用户就会根据具体协议,具体安排试飞项目,来共同完成验收。

当然,这次量产机首飞之后的工作,不会像原型机首飞后那么复杂。但交付验收前的飞行试验还是很重要的,毕竟这是C919走向商业化的第一步,以后就要投放市场,投入航线运营,总体而言这次首飞成功还是一个很关键的阶段性成果。这说明经过过去长达5年的原型机试飞工作,C919各项指标已经达到能够交付使用的状态。一旦后续的试飞科目通过了,首架飞机就可以真正交到用户手中。我认为这次首飞是C919实现商业化与市场化的一个重要里程碑。

北京科技报:从此次首飞成功,到正式实现商业飞行,C919项目中间还需要完成什么样的程序?

曹春晓:现在面临的主要问题是:C919要拿下适航证,需要得到国内和国际航空有关部门的认可。当然,考虑到现在所面临的复杂国际局势,要取得其他国家的适航证,还有很长路要走。

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自力更生:梅花香自苦寒来

北京科技报:C919这种民航客机是一款市场化的产品,很多核心供应商都是国外企业,未来是否存在提高国产化率的需求呢?

曹春晓:那是当然,虽然大型民航客机是复杂的系统性工程,也并不要求所有零部件都要用上国产产品,但关键的核心零部件与材料还是要追求国产化。

▲目前C919部件的供应商(图片来源于“52赫兹实验室”)

特别是发动机部分,C919项目在引进国外先进发动机的同时,我们国产的长江-1000A发动机也在加紧研制中,目前进展也比较顺利。提高C919的国产化率非一日之功,这需要一个过程,但这个过程需要加快,一旦关键的核心零部件无法推出自己的产品,那么整个项目在国际上就可能面临被别人“卡脖子”的尴尬境地,相关工作很可能就推进不下去了。

目前C919使用的是美国与法国联合研制的LEAP-X1C型涡扇发动机,出于民航客机市场化的需求,这一引进是非常必要的。但同时,我们必须要有自己的供货商,一方面,我们可以凭借我们的产品,在与国际厂商谈判时获得讨价还价的底气。另一方面,一旦出现国际供货渠道阻断等极端情况,不必担心整个生产供应链出现问题。

目前随着试飞工作的不断深入,C919项目正在不断努力提高国产化率,尤其是面临目前复杂的国际局势,就更要立足国内,加快国产化的进程。其实国内其他产业也是一样的,但航空工业领域国产化的问题更为突出,因其相当高的科技含量,整个研制与生产的难度非常高,这种情况下,我们就更应该做好自主研制工作,真正拿出自己的东西。

北京科技报:在C919项目上马前,我国在大型民航客机研制方面积累了哪些经验?

曹春晓:很多成就都是在原有的成果与经验基础上不断积累而来,在原有的基础上再进一步提高,根据新的发展需求来产生新的思路——这是一个必然过程。

具体到C919项目上也是如此。这个项目的研发经验,一定程度上来源于当年的运10项目,即由上海方面牵头的708工程(编者按:1970年8月21日,经周恩来总理批准,国家计委、军委国防工业领导小组,批准了航空工业领导小组提出的《关于上海试制生产运输机的报告》,向上海市下达了大型旅客机及其发动机的研制任务,并纳入国家计划。至此,代号“708工程”的运十客机工程,正式立项上马。)我本人也直接参与到了这个项目工作中。我的专业领域是钛合金材料,因此运10的发动机——涡扇-8的研制工作我就参与了很多,与上海和其他地方的有关单位合作,一起负责了钛合金材料的研发工作。而涡扇-8发动机里,钛合金材质的叶盘与叶片等零部件很多,我负责了很多诸如钛合金锻件加工等方面的研制工作,当然叶面临了很多技术难题,必然如何保证锻件均匀的金相组织,这一技术细节决定了发动机叶盘与叶片的性能优劣。我和同事们共同努力,最终都解决了这些问题,还取得了一些工艺方面的创新。

▲我国自主研制的运10飞机(图片来源于新浪科技)

到最后,涡扇-8都已经装在运-10飞机上,并成功进行了试飞。可惜的是,这个项目最终还是下马了。但并不能因此认为我们先前的努力都白费了,包括后来在总装美国麦道-90客机这个项目上,我们有吃亏的地方,也有相应的收获。实际上,我们所做过的研制工作,对以后的C919项目是有不少借鉴意义的。

北京科技报:大型民航客机发动机的研制难度体现在哪些方面?

曹春晓:首先是设计,从发动机的风扇,到燃烧室,再到涡轮部分,整个设计的协调配合过程非常关键。设计工作要保证性能指标要达到要求。其次是所用材料,航空发动机对所用材料的要求非常高,既要重量轻,还要耐高温与耐腐蚀,相比于飞机的其他部分,发动机部分的相关指标要求就相当的高,特别是发动机后部的高温部件。

目前,我国在高温合金材料方面已经研发了好几代产品,基本实现了国产化。最近,我们又推出了钛铝金属间化合物材料,这种新材料与常规钛合金材料相比,轻量化优势更加明显,能够替代一部分传统的如镍基合金一类的耐高温合金材料。

总体而言,民航发动机是科技含量很高的产品。在国外,就每单位质量的价格而言,民航发动机相比于其他工业产品都是最高的,因此要实现民航发动机的国产化,花费的努力之大可想而知。

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展望未来:直挂云帆济沧海

北京科技报:相比于波音737,空客A320这类主流机型,C919拥有哪些优势?

曹春晓:首先,C919项目上马,距离当时我们搞708工程时已经又比较长的一段时间了。在这段时间里,现代航空科技发展很快,我们就能够吸收更多更新的先进技术成果。波音737和空客A320研制与生产工作都比较早,特别是波音737的研制甚至能追溯到上世纪60年代,虽然近年来进行了很多改进,但由于整体设计是比较老的,所用的新技术和新材料就不太多。而我们的C919项目就能够应用更多的新材料、新工艺和新理念,比如复合材料和钛合金材料的使用比例就比较高。值得一提的是,C919也使用了全新材料——铝锂合金,这种先进材料能够极大减轻飞机的自重,同时增强机体的强度与刚性。

其次,C919也具有一定的价格优势。波音737和空客A320的单机造价都超过了1亿美元,从性价比上看,C919确实具有一定的竞争力。

北京科技报:除了C919项目,中国商飞也公布了未来的C929项目。您对我国国产大飞机的未来有什么期待?

曹春晓:第一,当务之急是要加紧推进商业化,实现批量生产,尽快投入航线运营。我们在大飞机这个领域才刚刚起步,以后肯定还会遇到各种困难,但我们还是要尽最大的努力,实现大飞机的商业运营,为我国在这一领域争取到有利的竞争地位。

第二,在C919的基础上发展更大的双通道宽体客机也是非常必要的,这就是目前我国也在抓紧研制的C929项目。我们虽然称C919为“大飞机”,但这种“大”也只是相对于其他支线飞机而言的概念。与波音777这类远程宽体客机相比,C919还不算真正意义上的大飞机。

▲C929想象图(图片来源于新浪科技)

第三,进一步提高大飞机的国产化率,关键零部件、材料和技术一定要立足国内,避免被国外“卡脖子”。

最后,我有一点个人的心愿:我希望有朝一日能真正坐上我们中国自己的大型民航客机。我以前乘坐的都是国外生产的客机,这一点总归让我感觉有些遗憾。我今年虽然已经88岁了,但身体还不错,我真心希望能够在有生之年,坐上我们自己研制的客机,翱翔在祖国的蓝天,俯瞰祖国的锦绣山河,到那时我也就心满意足了!

出品:科普中央厨房

监制:北京科技报 | 北科传媒

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评论
无限探索者
少傅级
希望能够坐上我们自己研制的客机,翱翔在祖国的蓝天,俯瞰祖国的锦绣山河,感受我国民航科技的发展成就。
05.25
科普科普,个人增长知识的摇篮!
学士级
我国在高温合金材料方面已经研发了好几代产品,基本实现了国产化。为中国的发展点赞!
05.25
薪火传承
学士级
坐上我们自己研制的客机,翱翔在祖国的蓝天,俯瞰祖国的锦绣山河,快乐满满!作为中国人的底气满满!
05.25