陳新

(資料圖片僅供參考)

北京時間2023年5月28日10時33分，中國東方航空MU9191航班于上海虹橋機場起飛，于12時31分順利抵達北京首都國際機場，之后穿過了象征民航最高禮儀的“水門”。國產大型客機C919全球首次商業(yè)載客飛行取得圓滿成功。C919從2007年立項到2017年首飛，再到如今實現商業(yè)首飛，外國媒體一直高度關注這一重大事件，稱此舉印證了中國領先的工業(yè)實力，標志著中國航空制造業(yè)水平邁入了新階段。

然而，全國人民普遍自豪雀躍的同時，也有個別人說C919“黃皮白心”，除了外殼，里面裝的全是外國的東西，是組裝貨，而非國產。

這種論調，太不自信。事實上，C919就是一款貨真價實的國產飛機，是一款自主翱翔的天空麗影！

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先進的“眼睛”和“翅膀”

C919要的不是漂亮，而是要達到或者超過世界先進水平的氣動特性。唯此，方能在速度和經濟效益方面勝過同類機型一籌。

憑什么說C919是貨真價實的國產飛機？

C919總體方案自主制定；氣動外形自主設計、自主試驗完成；機體設計、計算、試驗、制造自主完成；航電系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、空氣管理系統(tǒng)等由美國通用電氣、柯林斯、霍尼韋爾等國外知名供應商與中國企業(yè)合作生產完成。

相比于磚、瓦、水泥、鋼筋之于建筑商，航空制造業(yè)的難度也在于集成。

大型民用客機的耐用率與經濟性非常重要。這既是信譽，更是生命。因而不僅對氣動布局的要求非常嚴苛，而且對機體的要求也是既要有可靠的結構強度，又要盡可能輕便。要獲得一個最優(yōu)的氣動布局，除了要進行風洞模擬以外，甚至要動用超算模型。

C919獨特且先進的地方甚多。

先說風擋玻璃。

C919機頭只有4塊風擋玻璃，而波音737系列、空客A320系列飛機則有6塊風擋玻璃。C919這樣的設計不僅僅意味著飛行員的視野更為廣闊，而且這也是科技先進性的成果。

一架飛機要在風雨雷電、冰霜酷暑，以及綿長的歲月里穿行，風擋玻璃用幾塊、用多大，并非隨心所欲。這牽涉到材料學、空氣動力學等諸多方面的科學，如果飛機在空中出現風擋玻璃破碎或脫落，將會是致命的。

民航客機巡航高度通常在海拔7000至12000米之間，這個高度的上限高于地球上的最高峰珠穆朗瑪峰。當飛機到達這個高度時，客艙內外壓差一般會有8倍左右。為了讓客艙內的壓力適宜人體呼吸，飛行員會在巡航的過程中通過相關設備對客艙增壓。假如風擋玻璃突然破損或脫落，整個客艙就將瞬間失壓，稀薄的空氣及人體內外太大的壓差，輕則會讓人失去意識，重則可能引發(fā)人的肺部炸裂。

再有，風擋玻璃破損的一瞬間，飛行員若未系安全帶的話，很容易被拋出駕駛艙之外。同時，由于氣壓差而產生的外吸力，也會將飛機儀表盤、控制面板等損壞。繼而，飛機自動駕駛功能也隨之失去，飛機要繼續(xù)飛行，就得靠飛行員手動駕駛才行。

風擋玻璃損壞之后，除了失壓對飛行員和飛機本身造成極大的傷害以外，還有隨之而來的低溫、大風以及強烈的噪聲：駕駛艙內的溫度能迅速下降到零下40攝氏度左右，而飛行員在正常情況下駕駛飛機時穿著多為短袖；飛行員在座艙內能感受到的大風有龍卷風般的撕扯感；就算暫時抗住了嚴寒和龍卷風的摧殘，以及稀薄的氧氣的折磨，意識還勉強清楚，巨大的噪聲也影響與地面的聯系。

再說機翼。

機翼雖然看上去很骨感，卻很有力量，單薄的身軀肩負著飛翔的重任，被稱為“飛機的靈魂”。飛機能夠飛起來，升力就來自于機翼。除此以外，機翼還兼具油箱、動力傳遞橋梁等作用，決定著飛機的起飛重量、運營效率和經濟效益。

既要講求高速度，又要講求小阻力的現代飛機，對機翼的氣動性要求非常高。

C919的機翼修長漂亮，翼尖優(yōu)美地上挑，像美女舞蹈者的纖纖素手。但C919要的不是漂亮，而是要達到或者超過世界先進水平的氣動特性。唯此，方能在速度和經濟效益方面勝算同類機型一籌。

為此，中國商飛上海飛機設計研究院總體氣動部氣動設計與分析室超臨界機翼設計攻關團隊，集中了國內外50多名氣動設計專家、教授，在缺乏基礎，又面對國外技術封鎖的情況下，歷時3年，先后設計繪制了2000多幅機翼圖紙，700多幅小翼圖紙，以及400多幅帶吊掛、發(fā)動機短艙的一體化機翼圖紙，然后通過大量實踐，無數測試，不斷比對，以及科技分析之后，才確定了最終方案——國際前沿、國內首次使用的超臨界機翼。

在這個過程中，甚至動用了天河二號超級計算機幫忙。

當然，理論分析先進、科學，實際情況是不是如此還說不好。直到機翼設計完畢，將制作成型的超臨界機翼運到歐美多個國家的風洞進行試驗，得出其聲阻比、巡航特性、失速特性等幾項重要指標均超過競爭機型時，大家的心才踏實了。

超臨界機翼相比于傳統(tǒng)客機的翼型，可以減少5%的飛行阻力，這就意味著使用這種機翼的飛機相比于傳統(tǒng)飛機能一定程度地提高飛行速度，節(jié)省燃油消耗，運營時的經濟效益也會有相應的提高。

復合材料的使用是現代飛機先進性的標志之一。

復合材料在波音787、空客A350上得到大量使用，C919的設計，也應用了包括8.8%的第三代鋁鋰合金材料和12%的先進復合材料。這既是首次在國產民機上運用先進材料，也是C919與國際上同類機型在機材選用上的最大區(qū)別和顯著優(yōu)勢。

新材料是航空航天技術的用材發(fā)展方向，其中鋁鋰合金是近十幾年來航空金屬材料中發(fā)展最為迅速的一種材料，也被認為是目前航空航天最理想的材料。

第三代鋁鋰合金在C919上的使用，使飛機的自身重量得到相應的減輕，運力增加7%，經濟效益也隨之增加。

2

敏銳的“大腦”與“神經”

光纖能將信息基本無損地從地球的這一端傳到地球的另一端，這幾十米距離算什么？

除了機殼，C919先進的航電系統(tǒng)的設計與集成，由C919副總設計師周貴榮和他所帶的團隊自主完成。

航電系統(tǒng)涵蓋通信、導航、綜合顯示、核心處理、飛行管理、語音和數據記錄等多個子系統(tǒng)，使飛行員與飛機實現人機對話，并顯示機上所有系統(tǒng)的狀態(tài)、故障告警及應急處置等。

中國商飛與波音、空客在航電系統(tǒng)上的研發(fā)一樣，都采用“主制造商-供應商”模式，即主制造商進行航電系統(tǒng)的頂層策劃，完成需求定義、功能定義、架構設計、接口設計等工作，并根據實際情況選擇供應商完成設備和分系統(tǒng)開發(fā)。

將新研制的飛機的航電系統(tǒng)全套外包給供應商，也不是不可以。但航電系統(tǒng)是飛機的大腦和神經中樞，如果這一核心技術的集成能力不能掌握在主制造商自己手中，不僅不能體現主制造商的核心制造能力，所制造的飛機在激烈競爭的民機市場上亦會受制于人，難有競爭優(yōu)勢。

周貴榮充分認識到航電系統(tǒng)集成能力對主制造商的重要性，當C919項目研制剛剛開始之時，他就即刻著手其航電系統(tǒng)工程的基礎研究，并建立需求開發(fā)及需求管理平臺，規(guī)劃包括系統(tǒng)功能定義、架構設計、接口設計、系統(tǒng)綜合試驗環(huán)境開發(fā)、機載軟件設計開發(fā)、網絡系統(tǒng)研究及綜合模塊化航電系統(tǒng)研究等多項關鍵技術攻關。

內無經驗，外被封鎖，怎么辦？雖感茫然，但他也有信心。

經過大量研究和思考，他決定將C919的航電系統(tǒng)拆分為8個工作包，然后由國內外不同的供應商完成工作包的開發(fā)工作，中國商飛主導進行需求和功能定義、工作包之間的接口設計及綜合試驗驗證，完成航電全系統(tǒng)的集成任務。

經過幾年努力，他和團隊為C919航電系統(tǒng)建成了一整套設計流程和工具方法，形成了自主的系統(tǒng)設計研發(fā)能力和研發(fā)體系，并建立起完善的供應鏈。

C919航電系統(tǒng)的核心處理系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、機載維護和飛行記錄系統(tǒng)，由中航工業(yè)航空電子公司與美國通用公司合作研制；綜合監(jiān)視系統(tǒng)由中航工業(yè)雷達與電子設備研究院與美國柯林斯公司合作研制；大氣數據與慣性基準系統(tǒng)由中航工業(yè)凱天電子公司與美國霍尼韋爾公司聯合研制；通訊與導航系統(tǒng)由中電科航空電子公司與美國柯林斯公司聯合研制；客艙核心系統(tǒng)、客艙娛樂系統(tǒng)由中航工業(yè)測控所、中電科航空電子公司與美國柯林斯公司及法國泰雷茲集團聯合研制。

航電系統(tǒng)的研制遵循需求的驗證和需求的確認兩個原則。這兩個原則是美國自動化工程師協(xié)會發(fā)布的關于民用飛機和系統(tǒng)開發(fā)指南的核心，它包含飛機需求從上而下進行各層級分解、追溯和自下而上的綜合集成過程。

也就是說，在確定了飛機的需求以后，還要通過分析、評審、仿真和試驗的手段，來對需求進行確認和驗證，以保證需求的正確性、適用性。

這個驗證的過程其實就是系統(tǒng)的集成試驗。

為了保證C919航電系統(tǒng)集成試驗的自主完成，周貴榮帶領團隊從2009年就開始了綜合驗證關鍵技術的攻關，2011年又啟動了仿真與測試集成技術的研究項目，并于2013年交付了綜合試驗臺，2015年1月又交付了航電與飛機系統(tǒng)全功能綜合試驗臺。

除了建立自主研發(fā)的航電系統(tǒng)綜合驗證平臺，周貴榮還很重視機載軟件的自主開發(fā)，認為機載軟件如果交給供應商來做，不僅不好控制經費，還會使研制、試驗的進度受制于人。

因而在C919立項之初，他便決定自主開發(fā)軟件，在上海飛機設計研究院航電部設置了航電機載軟件開發(fā)室，并相繼成功開發(fā)了電源系統(tǒng)信號轉換等軟件，科室還通過了軟件能力成熟度集成模型的國際認證。

通過自主創(chuàng)新和研發(fā)，他們陸續(xù)掌握了項目的技術細節(jié)，發(fā)現和解決了大量技術問題，積累了技術經驗，形成了相應的技術方案、方法。

航電系統(tǒng)要完美地實現飛機在實際飛行狀態(tài)下的各種功能，就必須先在試驗室環(huán)境下，盡可能全面逼真地測試其工作狀態(tài)，并完成系統(tǒng)聯試。

這又一個難題：在真實飛機的大小尺寸上，航電系統(tǒng)信號可以順利傳輸，但試驗室各設備不僅沒有按照飛機的真實比例1∶1制作，而且航電系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)的試驗室并沒有挨在一起，彼此間的距離相隔幾十米，這樣的信號怎么傳輸呢？信號“路損”的結果將令試驗無法進行！

這可難壞了大家。

不過很快，周貴榮便有了辦法：光纖能將信息基本無損地從地球的這一端傳到地球的另一端，這幾十米距離算什么？

于是，他將試驗時的電信號轉換為光信號，通過光纖傳到設備終端，再在設備終端將光信號還原為電信號，實現信號的遠程無損傳輸，從而攻克了各系統(tǒng)試驗室遠程協(xié)同聯試的關鍵技術和手段，建立了支持飛機級聯試的互聯設施——綜合試驗廠房數據互聯平臺。

這一平臺不僅在C919“三鳥聯試”中發(fā)揮了重要作用，也為未來型號的遠程系統(tǒng)聯試提供了技術支持。

航電試驗室承擔著航電子系統(tǒng)的集成驗證和航電系統(tǒng)與飛機其他各系統(tǒng)之間的交聯驗證，主要目的就是發(fā)現問題，解決問題。

技術研發(fā)的過程，就是一個破解迷霧的過程。周貴榮發(fā)現，在試驗的最初階段，由于沒有記錄和評估的工具，重復勞動比較多，他又帶領團隊開發(fā)了航電系統(tǒng)問題報告軟件，使問題、進度、負責人、處理進展等一目了然，為設計、試驗、供應商及不同系統(tǒng)專業(yè)之間搭建了一個便捷、準確、高效的平臺。

飛行控制系統(tǒng)，是指飛行器在飛行過程中，對飛行器的構形、飛行姿態(tài)和運動參數實施控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用來保證飛行器的穩(wěn)定性和操縱性、提高完成任務的能力與飛行品質、增強飛行的安全，以及減輕駕駛員負擔。

飛行控制系統(tǒng)大致分為人工控制系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)?？刂苾热莅w機的俯仰、滾轉和偏航控制，增大升力和增加阻力控制，人工平衡調整，直接力控制，以及其他改變飛機的構形控制。自動飛行控制系統(tǒng)是對人工控制系統(tǒng)的協(xié)助或代替，分為自動或半自動控制。

有人說，C919的飛行控制系統(tǒng)是從美國霍尼韋爾公司進口的。霍尼韋爾公司是C919飛行控制系統(tǒng)的供應商不假，但該公司從一開始就被美國相關部門盯住，不許出口技術，因而C919的飛行控制系統(tǒng)完全靠中國商飛自主研發(fā)，霍尼韋爾只負責將中國商飛在研發(fā)過程中設計好的算法與方案予以實現。

對于中國商飛科技人員自主設計的飛行控制系統(tǒng)程序是否合適，霍尼韋爾公司的合作態(tài)度僅限于兩個字的表達：“Yes”或“No”，卻不告訴你為什么可行，或該如何糾正不行。因而如果在程序設計的過程中出現故障，只能由中國商飛的設計人員自己去分析、定位并更改。

C919飛行控制系統(tǒng)的主飛控作動器由中航工業(yè)自控所與美國派克公司聯合研制；主飛控電子系統(tǒng)由中航工業(yè)自控所與美國霍尼韋爾公司聯合研制；高升力系統(tǒng)由中航工業(yè)慶安集團與美國穆格公司聯合研制。

C919采用雙側桿正桿飛行控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)的特色在于采用了兩種不同構型的4個獨立主飛行控制系統(tǒng)，包括兩個常規(guī)液壓動作系統(tǒng)和兩個電-液動作系統(tǒng)。采用電-液動作系統(tǒng)，在動力資源上具備更大靈活性，增加了冗余性，提高了安全性能。

最后，C919研制了更先進的全時全權限電傳操縱系統(tǒng)和先進的主動控制技術。這種技術是高綜合、高安全、高復雜度的關鍵機載系統(tǒng)之一，其中多項屬于民機研制的核心技術，也是美國政府明令禁止出口的技術。

3

自主的“武林秘籍”

中國商飛手里既有C919的“準生證”，有C919的“懷胎”過程，有C919的“出生證”，還有取名字的專有權利，那么C919這個“孩子”到底是誰家的，不是一目了然嗎？

飛機制造商并非必須擁有所有部件的生產能力，而重點在于對飛機的總體設計、系統(tǒng)集成、關鍵技術攻關、適航取證等決定知識產權的元素的掌控。

“一個時裝設計師，他買來布料、針線及做時裝的各種附件，然后自己設計出一件時裝，這件時裝的知識產權當然是屬于這個設計師的。布料、針線、附件的生產者，以及棉花的種植者，不僅不能對這件時裝的知識產權提出主張，甚至在時裝的展示與出售的過程中還直接被忽略。飛機的研制同樣如此?！?/p>

這是時任C919項目常務副總設計師、現任中國商飛寬體客機總設計師陳迎春打的一個比喻。這個比喻很形象。

長期以來，波音公司、空客公司等國際主流飛機制造商研制飛機都采取“主制造商-供應商”的模式，都會向國際供應商采購系統(tǒng)然后集成，以降低成本。所以C919向全球采購零配件、采購系統(tǒng)，并非特立獨行。

中國商飛作為“主制造商”并非簡單地從市場上買到什么元器件就裝什么元器件，而是自己設計好飛機后，需要什么元器件，向系統(tǒng)供應商提出相應要求，使其按照自己的設計要求來配套生產。中國工程院院士、中國商飛首席科學家、C919總設計師吳光輝曾多次在媒體上進行了解讀。

有兩個硬性指標能體現一架新研制的飛機的知識產權：型號合格證和生產許可證。這兩張證掌握在誰的手里，誰就擁有自主知識產權。C919的這兩個證都掌握在中國商飛手里。

自主知識產權的屬性還有三大要點：一是研發(fā)團隊是哪國的，二是產權歸屬哪國，三是研發(fā)的關鍵環(huán)節(jié)由哪國科研人員完成。

C919整機產權屬于中國商飛，研制時是以中國商飛的團隊為核心，飛機的設計、總裝、試飛、銷售等關鍵環(huán)節(jié)的權屬，也由中國商飛完成，而且中國航空工業(yè)集團公司和中國商飛均參與了飛機核心的航電、飛控、發(fā)動機等的研制。

也就是說，C919的總體設計由中國商飛完成，需要什么規(guī)格的系統(tǒng)及零部件由中國商飛決定，符合要求的系統(tǒng)及零部件到來之后，由中國商飛進行集成。

總體設計對研制一款大飛機來說，極其重要。沒有總體設計，即使把全世界最好的發(fā)動機、機身、飛控、電傳等拿來，也無法組合在一起。

而且，C919的市場選型、性能指標制定以及系列化發(fā)展，都由中國商飛說了算。

中國商飛手里既有C919的“準生證”，有C919的“懷胎”過程，有C919的“出生證”，還有取名字的專有權利，那么C919這個“孩子”到底是誰家的，不是一目了然嗎？

在自主設計方面，中國商飛是以時間為序，一步步艱難走過來的：

2010年完成C919聯合概念定義和聯合定義；2011年完成初步設計；2012至2013年，詳細設計、全面試制、綜合試驗工作全面展開，并完成機體結構生產數據發(fā)放……

在此期間，因技術封鎖、江湖孤立而被迫閉關修煉以求通關的中國商飛，獨立完成了30項、6000次風洞試驗，94項材料性能研發(fā)試驗，119項結構、強度研發(fā)試驗。

飛機設計研制是一項科技攻堅的大型工程，這也是決定功夫高下，甚至生死存亡的任督二脈的自行打通過程。在C919飛機的研制中，中國商飛研制人員不僅針對先進的氣動布局、結構材料、強度設計和機載系統(tǒng)等絕世功夫的擁有，進行了102項關鍵技術的攻關，同時還對C919高度模塊化和綜合化的航電系統(tǒng)、帶包線保護功能的全數字電傳飛控系統(tǒng)、飛機發(fā)動機一體化設計、電傳飛控系統(tǒng)控制律設計與主動控制技術等關鍵技術進行了攻關。

文無第一，武無第二。市場的比拼從來就如武林爭霸。巔峰對決高下之分，其實就在于細節(jié)，在于一招之差的制勝。這一招如何修煉而來，人家當然不會告訴你！這是“武林秘籍”，是知識產權，是華山論劍的“獨門絕活”。

我國采用“主制造商-供應商”的大飛機研制模式，還有一個原因，那就是中國大飛機的未來是面向全球市場的，必須達到國際標準，否則閉門造車研制出的飛機安全性得不到保證，就難有中國以外的用戶。

針對C919不是國產貨的說法，我們可以這樣設想一下：假如制造飛機像組裝電腦一樣買來配件拼湊起來就可以了，那么多國家，那么多航空公司，那么多飛機租賃公司，為啥不買來配件組裝飛機供自己使用，而要去購買飛機？

同樣，買來配件組裝便能造出飛機，讓其在天上飛，那全球也絕不會只有波音和空客兩家大飛機制造商了。能賺錢、能省錢的事，還不趨之若鶩？

一架C919客機，有700多根線纜、2300多根導管、總長近80公里管線，零部件總數達250萬個，把這么多零部件按照復雜的結構“組合”在一起絕非易事。

因而，毫不夸張地說，C919是真正意義上中國擁有獨立知識產權的現代大型客機。