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我国大型飞机发展战略研究报告

来源:用户分享 时间:2025/6/1 13:56:15 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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自己对原产品的逆向工程就造出能够使用的发动机,其中的技术学习能少吗?

通过上述分析可以清楚地看出,运10的下马标志着中国大型客机开发平台的丧失,而事实也证明中国民用航空工业的技术能力由此而陷入萎缩状态。单纯从产品的优缺点角度来讨论这个问题,只能是推脱责任的做法。抛弃运10是自毁长城的行为,是一个永远不能忘却的历史教训。但是为什么要这样自毁长城?问题就出在有人总是要反对自主设计和自主开发。

二、第二个教训:分歧的根本点是依赖外国设计还是自主设计二十年来的根本性战略问题是什么?

围绕着要不要上大飞机以及如何上的问题,决策的相关各方已经争论多年了。目前有关的争论主要体现在四个方面:(1)有关飞机大小的“干、支之争”(先上支线飞机还是先上干线飞机);(2)有关发展大飞机平台的“军、民之争”(先从军用运输机开始还是直接上客机);(3)有关生产选址的“东、西之争”(项目放在上海还是陕西);(4)有关航空工业发展道路的“自主开发与合作合资之争”。这些争论如此纷繁,难免使决策者有点雾里看花的感觉。其实,混乱产生于这样一种情况,虽然许多人声称是在讨论大飞机的发展战略,但其实是在讨论战术问题。因此,澄清思路的关键是区分清楚哪些是战术问题,哪些是战略问题。 从运10下马到今天为止的二十年间,中国民用航空工业发展的根本性战略问题究竟是什么?事实给予的答案其实很简单,就是要不要走自主设计的道路。从这个战略基点出发,对上述各种争论进行梳理分析就会发现:主张先上支线飞机的主要理由是中国目前还干不了大飞机,所以应该先易后难;主张先上军用飞机的主要理由,除了怕民用挤了军用的想法外,更重要的是可以仿制俄罗斯的伊尔76;主张把项目放在西安的主要理由是那里已经拥有军机平台,仍然是想走仿制俄式飞机的路。因此,持续了20多年有关中国民用航空工业发展之路的种种争论,在本质上无非是依赖外国设计还是依靠自主设计的两条路线之争。

回顾历史,运10的下马标志着自主创新的发展道路遭到否定,中国民用航空工业从此走上一条把希望寄托在外国技术上的道路。运10刚刚试飞成功,三机部(航空部)就有了替代运10的合资计划。1981年2月11日三机部以三飞(1981)179号文向中央财经小组上报《关于运十飞机进展情况和下一步安排的请示》提出替代运10的方案是引进美制DC9-80飞机,但因民航总局不要DC9-80而未能立项。以后又由上飞从1985年开始执行与美国麦道公司合作组装25架麦道82飞机的项目。

当时仍然有人主张运10的平台不应该被抛弃,提议在运10的基础上发展一个新干线机型(据说是类似波音737吨位的运16,装载两个发动机)。但当这个项目报上去后,当时的国务院领导表示“此事不必再议了”(指的是已经开始合作组装麦道82了,其它不要想了)。于是自主设计的道路被彻底堵死。麦道82是中国第一个整机合作项目,截止1994年先后共交付35架给航空公司使用,其中5架返销美国环球航空。

鉴于麦道82合作只是一个单纯组装外国飞机的项目,航空部于1986年底提出一个通过国际合作来“开发”干线飞机的计划。当时中方分别向波音、麦道和空客三大公司发出项目建议书,波音、麦道很快响应,但空客没有回音。1988年,中方先与波音进行了为期四个月的联合可行性研究。但由于麦道82组装项目的牵掣,最后中方还是决定与麦道合作。这就是1995-2000年合作生产麦道90的项目。麦道90项目被称道的是其国产化率达70%,并获得美国FAA生产合格证(PC)的延伸。但这种没有自主知识产权的“国产化”实际上弱不禁风:1996年底波音兼并麦道公司后,于1997年在全公司范围内关闭麦道90生产线。1998年,经国务院同意,中方要求把原定生产的20架麦道90减为2架。于是,打通的麦道90生产线只生产了2架就草草收场,致使麦道90项目血本无归。项目尚未完结,波音就通知中方销毁所有的技术资料与图纸。

组装外国整机之路走不通,就走零部件转包生产之路。据说这样可以学习技术、走全过程、培养零部件体系,从而拥有整机生产能力。这种想法幼稚之处在于没有意识到加工工艺技术和零部件生产与总体设计和系统集成完全是两码事。此外,波音和空客对转包生产控制十分严格,布局分散,任何一个国家都不可能通过转包学到全套部件技术。“为了学技术”就必须不断接受新的部件工作包,往往在前一个转包没有上规模收回成本的时候,就不得不开始接受下一个转包,中国的转包生产入不敷出。转包最多只能解决部分生产人员的吃饭问题,根本谈不上振兴我国民机工业。

当整机组装和转包生产的国际合作之路都无济于事后,合资合作的“试错”项目又从干线转向支线飞机。当1992年国家承诺拨款100亿元后,航空工业部门提出100座的AE100项目,计划通过谋求与国际知名商用飞机公司合作,通过获得外国技术支持来开发中国的飞机平台。但在中方采取甘当“小学生”的态度后,选定的合作对象空客公司却要价越来越高,甚至在商务谈判中每谈一次都要收取“技术转让费”(因为要向“小学生”们介绍应该怎样造飞机),最后因为久拖不决,不了了之。100亿元的拨款在花掉一小部分后被国家收回。

在AE100失败的刺激下,航空一集团从2000年开始执行自主总体设计的ARJ21(原计划70座,后加到80-90座)的新支线项目,计划到2006年飞机下线。此后,德国道尔尼、加拿大庞巴迪和巴西三家公司都提出与中方合作。最后航空二集团与巴西达成协议,在哈飞合作研制支线飞机。

以上就是从运10下马以后,二十年中国民用航空工业发展的简单情况。其发展趋势是,项目的座级越来越小(运10是187座,麦道82是147座,麦道90是150座,AE100是100座,ARJ21原定70座),但代价却越来越高(运10实际投资5.4亿,麦道82项目盈亏持平,麦道90血本无归,AE100预算100亿,ARJ21预算50亿)。完全印证了图1的逻辑。 自主设计是发展大飞机的关键战略环节

中国民用航空工业二十年失败之路提出一个重要的问题:为什么依赖外国技术、回避自主设计的道路走不通?一些人说,因为中国的技术基础不行,这种技术不行,那种技术也不行,所以不能造出飞机。我们姑且把这种说法形象地称为“砖头论”,其基本观点是,如果你不具备所有的砖头,大楼就建不起来。但“砖头论”仍然不能回答前面的问题:为什么依靠外国的设计和砖头,大楼还是没有建起来?为帮助理解为什么“砖头论”是错误的,以下对飞机的设计技术进行一个简短的分析。

事实上,对于像飞机(特别是大型客机)这样高度复杂的产品,其产品开发的关键不是对某种单项技术的掌握,而是综合各种技术的能力。这种“综合”集中体现在飞机设计的总体方案上[4]。但在航空工业,总体方案指的是飞机型式(机型)的总体方案,所以飞机设计的起点还不是总体方案,而是型式的选择。选择飞机型式实际上就是形成产品概念的过程,其实质是对产品设计所要达到目的的规定。很显然,产品概念不完全是由技术决定的,而同时取决于对产品所承担的任务的定义(任务的参数包括载客数量、航程等等)。更一般地说,对于面对竞争性市场的产品而言,产品概念必须包括对市场需求的考虑,或者说产品概念是技术的市场概念。

总体方案是实现型式选择的技术方案,而实现这个技术方案的过程就是飞机的设计过程,它分为三个阶段。第一阶段是总体设计阶段,即总体方案的设计阶段。这一阶段主要确定飞机主要部件的尺寸,主要的性能、主要的技术。飞机总体设计的关键环节是空气动力布局、结构布局、机身机翼外形和部件系统布局等。该阶段需要大量的风洞试验。第二阶段是技术设计阶段。这一阶段就要把总体设计的每一部分的部件打样设计,即把每个分系统的大体布局和设计要定下来,如动力系统、操作系统、电气系统、空调系统、燃油系统等等的布置。第三个阶段是细节设计阶段,在此阶段要绘制出所有可供生产的图纸。要求对每个部件都了解,每个技术要求都要写出来。

在由这三个阶段组成的研发过程中,以人/时指标衡量的工作量是一个逐渐上升的曲线。第一个阶段工作量消耗较少,但技术含量高,主要由高级设计师来完成(各系统的专家也会参与总体方案的讨论,从本专业的角度提出对总体设计的要求)。到部件设计阶段,工作量增大,因为需要每个专业领域的专家参与设计。第三阶段的工作量是最大的,包括大量的图纸绘制、总装制造、试飞等。

理解飞机的设计,有两点需要把握。第一,飞机的设计是工程综合[5],而综合意味着为达到设计任务(产品概念)的要求进行“妥协”(compromise,或译为权衡)。当飞机的总体方案定下来之后,次级的技术方案实际上具有多种组合。不同的组合方案没有绝对的优劣(即绝对的惟一性),只是根据产品的目的对不同的布局和结构强度特点、不同的部件系统接口规范进行选择,遵循的是优先级算法,然后对组件、材料、技术做出选择和权衡安排。重要的是,一个机型的优劣不是由单个(布局结构、材料技术、部件组件)所决定的,而是由总体的系统性能决定的。因此,飞机设计过程中最重要的技术能力不是把哪个部件、哪个细节做得最好,而是从总体目标和总体布局出发,懂得选择什么、妥协什么、牺牲什么,懂得如何协调不同的系统、部件的空间资源分布。最关键的是飞机总体设计师知道飞机的最终设计点在哪里,只要保证了那些设计点就能够实现总体方案的要求,飞机就可以安全、高性能地“一飞冲天”[6]。

第二,飞机设计分为选择型式和确定参数两大步骤,两个步骤缺一不可,但顺序不能颠倒。参数设计是在型式选择确定后,进一步考虑整机、系统、部件的具体结构细节,以提高设计质量为目标筛选最优化的技术,也就是开始把设计精力转向实现物理结构。进行参数选择和设计时,并不是由可靠性组、重量组、强度组、疲劳组、适航组等设计小组各自为政,而是要按照总体方案不断沟通、磨合并及时改进。对于参数选择过程中碰到的具体问题,要不断反馈到总体设计处进行权衡,再决定具体的问题解决方案。因为飞机的设计是“牵一发动全身”,因某部件系统细节设计变化增加一点点重量,就可能要求全面改变气动布局、结构布局、翼形、材料、技术并重新协调各系统之间的接口标准来“消化”。

由此可见,如果把飞机比作大楼,那么建起大楼的顺序并不是从一块一块砖头开始垒,而是从大楼的设计开始,然后再选择砖头。也就是说,是大楼的设计决定选用什么样的砖头,而不是用现有的砖头垒出什么样的大楼。砖头是可以替代的,因为还可以用木材、水泥板、空心砖、竹子等等材料,但大楼的设计不可替代,因为建大楼必须有设计,而设计只能由产品开发者自己创造,所以飞机不是砖头垒出来的。

“砖头论”产生的根源是对自主设计的不信任和恐惧,也经常被用来贬低甚至否定自主设计。但“砖头论”忽略了型式选择和总体设计的重要性,拘泥于技术物理实现的细节,好像飞机上的每一个系统组件、每一个细节技术、每一块具体材料,甚至从铆钉、夹模具、数控机床到机翼机身、发动机动力系统、电航系统等,都必须自己掌握,否则就造不出大飞机。在这种思维主导下,就把问题越想越细,越想越狭窄,越想越复杂,最终就是取消自主设计,认为必须依靠外国的设计。

“砖头论”无视设计是航空工业最高端的技术能力,总是惯于以一块砖头的优劣来否定建大楼的可能性。设计之所以是最高端的技术能力,不仅是因为设计本身就很难,而且是因为设计是利用所有现有技术和拉动新技术开发的根本环节。由于是大楼的设计要选择砖头,所以飞机的设计是建立在对现有技术进行综合的基础上,即一方面可以利用经验验证过的技术元素,另一方面则通过工程综合创造出来新的系统。创造新的系统会对新的技术元素产生需求,同时也为验证新技术提供了试验平台。

正因为产品开发的实质是创造,所以设计是产生知识产权的关键环节。知识产权有两类:一类是各种单项技术的知识产权,另一类是整个产品(飞机)的知识产权。但两类知识产权对技术能力发展的意义却存在根本不同。拥有产品的知识产权,产品就可以成为开发平台,

而企业就可以自主选择各种单项技术,包括外购自己没有知识产权的单项技术。但在相反的情况下,企业只能是组装别人产品的生产者,无权对产品设计进行任何修改,更无权为产品选择单项技术。因此,拥有产品知识产权的企业/国家可以自主利用别人的技术,但不拥有产品知识产权的企业/国家就不能自主利用别人的技术。由于仅拥有单项技术的知识产权并不足以开发产品(产品是多项技术的集成),而产品又是企业竞争的中心手段,所以拥有产品的知识产权比拥有单项技术的知识产权更重要。

自主开发上游技术当然重要,但在技术能力发展的顺序上,自主开发终端产品更重要。因为终端产品是上游技术的市场,没有在终端产品层次的开发,就不会对上游技术产生需求。在这种条件下,即使上游技术产生突破,也不可能发展起来,因为既不可能产生经济收入,也不可能得到改进。以中国汽车工业为例,有些为走合资道路辩解的人称,只要把零部件工业培育起来,就可以开发整车了。这是谬论,因为今天中国的现实是,如果你不与外国整车企业的原配套厂商合资生产外国设计的零部件,你就根本不会被允许进入其配套体系,所以中国的一级零部件供应企业只能在中国的整车开发企业出现之后才可能出现。有些否定可以自主开发大飞机的人也说,如果没有发动机技术,怎么能自己造大飞机?但要反问一句,如果不开发大飞机,谁会去开发大飞机所用的发动机?就算你开发出来了,波音和空客会用?那你还不是死路一条?运10下马后,中国造大飞机发动机的能力不是消失殆尽了吗? 放弃自主设计去依赖外国设计,中国航空工业就放弃了高端技术能力的发展。从合作组装外国飞机的过程中,中国企业只能学到局部的制造技术,但学不到最重要的设计技术。更重要的是,这样做就把自己的技术学习过程拱手交给外国人去控制,最后因为对方的翻脸而满盘皆输。明白了这些道理,就会明白为什么一旦走上抛弃自主设计去依赖外国设计的道路,中国民用航空工业会接踵失败。

几个争论的实质问题到底是什么?

有了上面的分析,就可以比较容易地理解几个主要争论的实质是什么。下面简要分析一下这几个争论的实质。

有关飞机大小的“干、支之争”(先上支线飞机还是先上干线飞机)

自从运10下马后,历次讨论上民用飞机项目时,航空工业部门都会出现一种强烈的主张说,开发民用飞机应该从支线飞机做起,然后再过渡到干线大飞机。这种主张在这次有关大飞机项目的讨论中仍然存在。

航空界没有人否认干线客机是民机产业的主导产品[7],但一直有人主张把支线飞机当作发展民机行业的切入点。表面上的理由会让外行人觉得有点道理:中国现在做不了大型民用飞机,即中国既没有开发大型民用客机的能力,也没有国产飞机的市场。但当国家决定必须发展大飞机时,这些人就稍微退点儿步说,那就先做小飞机再学做大飞机,先做支线飞机再学做干线飞机。其实本质未变。

这种表面理由经不住一个事实的拷问:中国不是曾经开发出来过能够一飞冲天的运10吗?即使从开发大飞机的技术学习角度来说,从运10平台开始学不是也比从支线飞机开始学要更容易、更快、更有效吗?讲到市场,如果在飞机还没有开发之前就断定自主开发的大型客机没有市场,只能说是心存恐惧,却没有证据说不会找到市场。因此,这种理由是站不住脚的。那真正的原因是什么?

其实,力主先上支线飞机的真正原因不是自主开发干线飞机要比自主开发支线飞机难多少,而是对比于可能会与国际寡头正面相撞的大飞机,支线飞机的合作合资项目更容易谈,更容易取得国际适航证,更容易购买外国技术,更容易使某些领导在任期内取得“政绩”[8]。由此可见,认为“大飞机当然比小飞机难”,我们技术差、资金少做不了大飞机等等说法都是借口,真实的原因是做支线飞机可以更容易回避自主开发、更容易依赖外国技术。上ARJ21项目时已经认识到自主掌握产品开发平台的重要性,但仍然将其主要意义看作是有利于全球

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