國產(chǎn)大飛機C919將跳動的“3D打印”的國產(chǎn)芯

“中國大飛機，去年就實現(xiàn)首飛了。我在國外也聽說了。但我跟你說一點——中國目前還造不出大型客機用的發(fā)動機！”前不久，一位某國外航空公司的董事表示。作為華人，他希望中國的飛機制造產(chǎn)業(yè)能盡快提升到新高度，這樣，他投資的這家航空公司在機型上或可有更多選擇。但對于中國造不出大型客機發(fā)動機一事，令他對C919似乎信心不足。

這位外航董事所說，也對也不對。早在20世紀70年代末80年代初，中國就造出了可供大型客機使用的發(fā)動機。但隨著運-10大飛機項目的下馬，國產(chǎn)大型客機發(fā)動機渦扇-8最后也隨之下馬。回首往昔，中國確實早已制造出大型飛機發(fā)動機，但是從經(jīng)濟性等角度看，還無法投入商用。

但是，據(jù)南極熊了解，在研發(fā)過程中，中國航發(fā)商發(fā)先后突破了鈦合金寬弦高空心率風(fēng)扇葉片、鋁合金大型薄壁風(fēng)扇包容機匣、3D打印燃燒室燃油噴嘴等多項試制關(guān)鍵技術(shù)，2018年5月18日首臺發(fā)動機驗證機CJ-1000AX在上海點火成功，初步驗證了各部件及相關(guān)系統(tǒng)的功能和匹配性，后續(xù)將開展發(fā)動機整機初步性能摸底試驗。C919用上國產(chǎn)發(fā)動機的日子近了。

恰如CJ-1000AX的研發(fā)者中國航發(fā)商用發(fā)動機有限公司在網(wǎng)站首頁所掛出的“使命與愿景”所言——“提供商用大函道比渦扇發(fā)動機系列產(chǎn)品和相應(yīng)服務(wù)，成為商用航空發(fā)動機全球主制造商之一”，無疑，這家位于上海蓮花南路3998號的企業(yè)的夢想，是讓國產(chǎn)大飛機跳動“上海心”，甚至成為全球有影響力的商用航空發(fā)動機供應(yīng)商。

點火，意味著什么？
“近日，我國自主研制的大客發(fā)動機驗證機（CJ-1000AX）首臺整機在上海點火成功，核心機轉(zhuǎn)速最高達到6600rpm�！币粍t短短的產(chǎn)業(yè)動態(tài)消息，由國家工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)司發(fā)布在官網(wǎng)上，似乎沒有引起太多關(guān)注。

然而，這恰恰是一次非凡的點火，意義極其重大！航空發(fā)動機被譽為制造業(yè)領(lǐng)域“皇冠上的明珠”�？此撇⒉皇�分巨大的發(fā)動機，實則完全可以看出一個國家的工業(yè)綜合實力，包括工業(yè)底蘊、技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)化能力、發(fā)展前景……

”上世紀80年代開始，中國航天開始在世界上有些名氣，并承接了一些外國衛(wèi)星發(fā)射生意。”一位老航天專家表示，“火箭發(fā)動機確實也考驗一個國家的工業(yè)能力，但要知道——那是‘一錘子買賣’，一次性的，飛上天后就報廢了。換句話說，只需要做到功率足夠大，能夠把火箭發(fā)射到指定位置就行了。當(dāng)然，這一能力在1980年代的中國來說，已經(jīng)很了不起了。而航空發(fā)動機與此不同，它是反復(fù)使用的。造不造得出相應(yīng)功率的發(fā)動機是一回事，能不能投入商業(yè)運營——噪聲是否低到符合適航審定要求？可以正常使用的時間是否達到商業(yè)價值平衡？等等問題，需要工業(yè)制造能力來給出答案！”

目前世界上能夠造出商用級別航空發(fā)動機的，無非美國通用電氣（GE）、英國羅爾斯·羅伊斯（Rolls-Royce）和美國普拉特·惠特尼（PW），頂多再算上法國賽峰（SAFRAN）旗下的斯耐克瑪(SNECMA)。如今世界上主要的客機生產(chǎn)廠商——波音、空客，包括巴西航空工業(yè)公司、龐巴迪等等，在發(fā)動機領(lǐng)域幾乎都是向這幾家訂貨。中國商飛也是如此。

國家大型飛機重大專項專家咨詢委員會委員吳興世先生告訴《新民周刊》記者：“早在2010年的巴黎航展上，中國商飛所屬的上海飛機制造有限公司與CFM國際公司正式簽署C919大型客機項目推進系統(tǒng)合同，商飛選擇CFM國際公司作為C919項目國外唯一的推進系統(tǒng)供應(yīng)商。CFM國際公司研發(fā)的LEAP-X1C發(fā)動機，將成為C919大型客機唯一啟動動力裝置。”

CFM國際公司，即為法國斯耐克瑪與美國通用合資的一家公司。LEAP-X1C發(fā)動機，是基于CFM-56改進而來的一款發(fā)動機。CFM-56普遍采用在波音737和空客A320上，自1979年投入使用以來，已交付近20萬臺。

LEAP-X1C發(fā)動機是一款新型渦扇發(fā)動機，較之CFM56，將減少16%的燃油消耗。而一旦該發(fā)動機與新的飛機技術(shù)相結(jié)合——譬如飛機機身采用新材料而更輕盈，燃油消耗將進一步降低。

換言之，如果不研制中國自主知識產(chǎn)權(quán)的商用大飛機發(fā)動機，通過主制造商-供應(yīng)商模式，僅用進口發(fā)動機，某種程度上也能造出國產(chǎn)大飛機。而飛機發(fā)動機工業(yè)，與商用飛機制造本身相比，完全是另一套體系，一個艱難程度不亞于甚至更高于大飛機項目的大工程。

航空發(fā)動機行業(yè)具有高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險、高壁壘的特性。目前，研發(fā)普通單臺發(fā)動機的投入在10億到30億美元，時間周期為10年到15年。從1960年代開始，圍繞三四家航空發(fā)動機巨頭，全球此行業(yè)的主要制造商和供應(yīng)商不超過25家。

同為航空強國的俄羅斯，在航空發(fā)動機領(lǐng)域，特別是在民航客機所用發(fā)動機領(lǐng)域，確實落后于美國和歐洲英法等國。有報道稱，西方的民航發(fā)動機使用壽命，動輒達到一兩萬小時， CFM56-3型發(fā)動機使用最長時間達到21529小時。而俄制此類發(fā)動機的平均壽命僅三五千小時。俄羅斯的問題還在于——隨著蘇聯(lián)解體，原本分散在各加盟共和國的航空工業(yè)被拆分得支離破碎。譬如航空發(fā)動機工業(yè)，許多核心部門在烏克蘭。隨著俄烏關(guān)系緊張，俄羅斯更難以獲得丟在烏克蘭的航發(fā)技術(shù)。

2018年4月16日，俄羅斯《獨立報》報道稱，英國羅爾斯·羅伊斯公司計劃為中俄聯(lián)合研發(fā)的CR929遠程寬體客機提供發(fā)動機。文章稱，目前無論俄羅斯，還是中國，都無法為這款中俄聯(lián)合研制、在中國組裝的客機提供具有競爭力的發(fā)動機。

2017年5月成立的、總部設(shè)在上海的中俄國際商用飛機有限責(zé)任公司，確實有CR929遠程寬體客機的研制項目，但目前中俄商飛并沒有對羅爾斯·羅伊斯公司的表態(tài)發(fā)表評論。俄羅斯方面則稱，其計劃研發(fā)的PD-35發(fā)動機，或?qū)⒂?023年完成驗證樣機的研制工作，2028年可能投入批量生產(chǎn)，未來準備用于CR929客機。

該公司為國產(chǎn)寬體客機配套的CJ-2000系列發(fā)動機研制工作亦已啟動。而這，或許就是CR929的國產(chǎn)版發(fā)動機了。

中國為何在可以在國際市場買到發(fā)動機的同時，發(fā)展國產(chǎn)大客機發(fā)動機？
2016年，國家制造強國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會公布的一組數(shù)據(jù)，給出了國產(chǎn)大客機發(fā)動機一旦研發(fā)成功，可在商業(yè)領(lǐng)域獲得的好處——“未來十年，全球渦扇、渦噴發(fā)動機累計需求總量將超7.36萬臺，總價值超4160億美元；渦軸發(fā)動機累計需求總量超3.4萬臺，總價值超190億美元。”同時，“國內(nèi)干線客機對大型渦扇發(fā)動機的市場累計需求總量超6000臺，總價值超500億美元�！�

如果僅僅是為了在4000多億美元，甚至僅是500億美元的市場中分一杯羹，如今發(fā)展國產(chǎn)大客發(fā)動機，在時間上來說是非常緊張的。畢竟，設(shè)計、制造、驗證審定，包括商業(yè)合同，這一系列流程走下來，即便其中沒有差池，也會經(jīng)歷好多年。CFM56當(dāng)年花費七八年時間才得以走向市場。即便具有后發(fā)優(yōu)勢，國產(chǎn)大客發(fā)動機也不可能一蹴而就。換言之，中國即使想在這十年周期內(nèi)分得航空發(fā)動機的一杯羹，也不會分到很多。

但中國人仍然要去研發(fā)國產(chǎn)大客發(fā)動機，因為自己擁有這一制造能力，與受制于人，完全是兩個概念。

吳興世說：“雖說是執(zhí)行主制造商-供應(yīng)商模式，可是，在飛控、燃油、液壓、航電等系統(tǒng)，商飛都會選擇一個B角，發(fā)動機系統(tǒng)亦然�！�

CJ-1000AX首臺發(fā)動機驗證機整機在上海點火成功，標(biāo)志著中國大中型商用航空發(fā)動機制造跨進了一個新紀元。此前，航空發(fā)動機是“卡脖子”瓶頸，這一次中國航發(fā)商發(fā)加快了核心技術(shù)攻關(guān)、搶占了產(chǎn)業(yè)制高點。未來，一旦發(fā)生A角無法登場的情況，B角將立馬解決問題。而國產(chǎn)大客發(fā)動機有朝一日能被國際市場所接受，其意義比之C919乃至CR929進入航空公司服役不遑多讓。

一個臺階一個臺階的登攀
CJ-1000AX由中國航發(fā)商發(fā)負責(zé)研制，直徑1.95米，長3.29米。該發(fā)動機包含風(fēng)扇/增壓級、核心機、低壓渦輪和附件傳動機匣裝置，由近35000個零組件組成。CJ-1000AX在上海點火成功，意味著中國的大型客機發(fā)動機工業(yè)，即將投入激烈的國際競爭。

提及中國的大型客機發(fā)動機，許多人會想到1979年定型的國產(chǎn)渦扇-8發(fā)動機。渦扇-8發(fā)動機就是在上海研發(fā)出來的。其作為為國產(chǎn)大飛機運-10配套的發(fā)動機，曾是運-10的“心臟”之一，先后飛到北京、烏魯木齊、鄭州、合肥、廣州、昆明、成都、拉薩等地，累計試飛130次，飛行時間170小時，各項性能達到設(shè)計指標(biāo)。

但隨著運-10的下馬，渦扇-8項目亦下馬。原因是多方面的，但根本的一個原因在于——造得出能夠使用的飛機和發(fā)動機，并不意味著投入商用能夠賺錢。二十年彈指一揮間。由國產(chǎn)大型客機C919項目上馬，為國產(chǎn)大飛機配備“中國心”，發(fā)展出國內(nèi)的航空發(fā)動機供應(yīng)商，成了題中之義。

2009年1月18日，由中國航空工業(yè)集團公司與上海煙草集團有限責(zé)任公司、上海電氣（集團）總公司、上海國盛（集團）有限公司共同出資組建中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責(zé)任公司，簡稱“中國航發(fā)商發(fā)”。在選擇國外發(fā)動機生產(chǎn)商為C919服務(wù)的同時，國產(chǎn)大客機發(fā)動機驗證機項目于此始啟動，然后開始了一個臺階一個臺階的登攀。

2013年由概念設(shè)計階段轉(zhuǎn)入初步設(shè)計階段。2016年7月4日和5日，工業(yè)和信息化部在上海組織召開大型客機發(fā)動機驗證機項目初步設(shè)計評審暨轉(zhuǎn)入詳細設(shè)計階段會議。由中國工程院院士劉大響擔(dān)任主任的評審委員會經(jīng)過兩天的認真質(zhì)詢、評審后認為，大型客機發(fā)動機驗證機項目初步設(shè)計階段研制工作已基本完成，形成工程圖7800余張，技術(shù)報告2700余份，完成部件系統(tǒng)試驗423項，根據(jù)試驗結(jié)果完成工程圖優(yōu)化2300余張，更新技術(shù)報告500余份，發(fā)動機總體技術(shù)方案合理可行，達到了既定目標(biāo)，可以轉(zhuǎn)入詳細設(shè)計階段。

2016年12月，中國航發(fā)商發(fā)與中國商用飛機有限責(zé)任公司簽訂C919飛機系列動力裝置意向書，被正式確認為C919飛機國內(nèi)動力裝置提供商。

2017年4月，中航發(fā)向中國民用航空適航審定中心遞交了為國產(chǎn)大飛機配套的唯一國產(chǎn)動力CJ-1000A項目適航工作聯(lián)系函。

半年多以之后，2017年12月，CJ-1000AX首臺整機完成裝配。2018年3月30日，其在上海臨港總裝試車臺完成了全部調(diào)試工作。4月3日通過了試驗前評審，之后落實專家代表提出的各項意見建議后，首次點火，一次成功。

在研發(fā)過程中，中國航發(fā)商發(fā)先后突破了鈦合金寬弦高空心率風(fēng)扇葉片、鋁合金大型薄壁風(fēng)扇包容機匣、3D打印燃燒室燃油噴嘴等多項試制關(guān)鍵技術(shù)。近日首次點火一次成功，初步驗證了各部件及相關(guān)系統(tǒng)的功能和匹配性，后續(xù)將開展發(fā)動機整機初步性能摸底試驗。

從2013年之前的概念設(shè)計階段，到如今點火成功，開始整機初步性能摸底試驗，中國航發(fā)商發(fā)遵循“主制造商－供應(yīng)商”研制模式，積極拓展國內(nèi)外供應(yīng)商資源網(wǎng)絡(luò)，依托中國航空研究院上海分院構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新體系，目前已有110多家全球合作伙伴參與中國商用航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)，涉及產(chǎn)品研發(fā)、制造、原材料以及試驗測試等領(lǐng)域。

融入世界，未來，將有可能讓中國航發(fā)商發(fā)成為國外飛機制造企業(yè)的供應(yīng)商嗎？目前看，一切皆有可能。


來源： 新民周刊