作者:曹春晓 来源:《科学新闻》 发布时间:2013-10-30 16:29:42
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曹春晓院士:国产大飞机C919首飞不会太晚

 
还记得美国人发明的飞机首飞是在1903年。但仅6年之后,出生于中国广东年仅26岁的冯如就让自己设计制造的飞机成功飞上天,而且与当时国际上先进飞机的水平相当。那时候,孙中山专门看过他的表演,还题词强调要“航空救国”。
 
20世纪50年代开始,中国在研制歼击机等军用飞机方面不断取得显著成绩,但是很多年过去了,我们还没有自己的大飞机。所以,今天国家如此重视国产大飞机的设计制造,是一个很好的机遇。如果我们不抓住大好的机会,会遗憾一辈子。
 
首飞宁可延后一年
 
国产大飞机上天是全国上上下下特别是航空人的梦想和愿望。C919的首飞时间要延后至2015年,引起了很多人的困扰,认为是不是大飞机的设计制造出现了什么困难?
 
其实大家不必担忧,C919并没有出现什么不好解决的问题,它的首飞时间不会太晚。中国第一次设计制造现代的大型客机,最重要的是要给设计、制造、试验工作留有足够的时间,一步一个脚印地完成,才能保证首飞能够马到成功。
 
现在已经完成了C919的初步设计和详细设计,正在制造零件和部件。除此之外,还要在地面上做很多实验,才能保证C919顺利飞上天。所以从这点来说,我个人非常赞成首飞宁可稍微延后,不能一味地赶进度,有时候过分强调进度会忽略一些重要的技术问题。
 
美国空客、波音在设计制造上有很多年的经验,但是波音787、空客A380都在首飞后不断出现各方面的问题,所以进度一拖再拖,拖了很多年,导致订货商的意见很大。这说明高科技产品的技术难度很大,难免出现这样那样的问题。所以对于中国来说,第一次搞大客机,应该特别重视在技术上下功夫。
 
材料国产化率将不断提高
 
国产大飞机并不是要求大型客机用的材料全部国产化。我们希望C919具有较高的材料国产化率,而目前C919的材料国产化率并不理想。
 
但是首飞时的材料国产化率不太理想是可以允许的,因为首飞主要是考验飞机设计(含材料选用)是否合理。
 
国际上商用飞机都采取全球采购的策略。所以,在国内条件不成熟的情况下,有些材料是可以采购国外的。但我认为关键材料应尽早具备国内自主供应的能力,即在全球采购各种关键材料的供应商名单中都应先后出现我们国内的供应商。国内厂商什么时候研制成功符合要求的材料,就什么时候把他们列入供应商的名单。
 
虽然目前C919的材料国产化率比较低,但是目前我国有很多厂商都在积极研制铝合金、钛合金、复合材料、钢等各种材料,因此国产化率是会不断变化和提高的。
 
在整体材料技术水平上,我们要赶上最先进的波音787、空客A380还需要一个过程。但是跟150座的空客A320和波音737相比,我们的材料选用还是有一定竞争力的。
 
飞机的选材水平主要取决于钛合金、复合材料等先进的高比强度材料的选用比例,比例高的话飞机的性能就好,结构重量更轻,飞得更快、更高、更远,油耗也更少。C919现在使用的钛合金比波音737和空客A320都要多,是飞机结构重量的10%左右,而波音737是2.2%、空客A320是4.5%左右。
 
C919的复合材料用量目前高于波音737而稍低于A320。C919还用了较多的铝锂合金,进一步减轻了飞机重量。铝锂合金是以铝为基,加入了适量的锂,从而提高了比强度和比刚度等性能。所以我们在材料上还是有一定竞争力的。
 
材料发展在现代飞机研制当中起重大作用,尤其是关键材料将会直接影响飞机的安全性、经济型、舒适性和环保性。因此必须尽最大努力、尽快研制出关键材料,保证中国大飞机工程顺利发展,否则将来会受制于人。
 
自主研制发动机
 
在发动机方面,首飞时和其后相当一段时间内将购买和采用国外先进的发动机。但这不是长久之计。
 
不少专家把航空发动机喻作飞机的“心脏”。把中国航空发动机中存在的一些问题喻作“心脏病”。发动机的难度在某种意义上来说更大,其中材料的难度也更大,这是因为材料的工作条件更苛刻:超高的温度和转速等。
 
我几年前在《航空学报》上发表了题为“一代材料技术,一代大型飞机”的文章,现在看来还应强调“一代材料技术,一代航空动力”这一重要概念。
 
中国商飞正式成立前我就是国务院批准的大型飞机方案论证委员会委员之一。我们在论证时就提出,必须要做自己的国产发动机,并确定大飞机重大专项的重要内容之一就是自主研制大型客机用发动机的验证机,这是因为验证机是研制发动机十分重要的第一步。
 
大飞机方案这么定了,后来也这么做了。现在验证机主要的零部件和试验件已经设计出来并下发了图,有的已经有了锻件或正在机械加工。
 
但是,大家一定要考虑到,发动机研制所需的程序很多,难度很大,还需要严格符合中国和国际的适航条例,因此需要有一段时间才能在国产大型客机上装上自主研制的国产发动机。
 
强国梦的一大步
 
总体来说,中国大飞机重大专项立项虽然过程是曲折的,但却是强国之路前进中非常重要的一个决定。
 
大飞机的产业链非常长,能带动国民经济建设和国防建设的飞速发展。如果中国能够自行设计制造大型飞机,这是中国成为高科技为主的创新型国家的重要标志。
 
之前,中国在军用发动机上已经取得较大的发展,也还存在一些问题,但现代大型客机用的发动机在中国还是第一次自主设计制造,这个任务是相当艰巨的。
 
但国家当前这么重视,投资也不少,我相信不久的将来,大家就会看到我们自己设计制造的材料国产化率较高的大飞机,而且用的是自己设计制造的国产发动机。那时候,我们的强国梦就往前跨进了一大步。■
 
(作者系中国科学院院士、大型飞机重大专项咨询委员会委员。)
 
《科学新闻》 (科学新闻2013年第10期 观点)
 
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