即將在今年上半年首飛的新一代噴氣支線客機,能否真正為中國開辟告別失敗、并進而走向大飛機的藍天通途?
不出意外,中國自主研制的新一代噴氣支線客機ARJ21-700(中文名稱為“翔鳳”),將在今年上半年迎來總裝之后的又一個里程碑——首飛。
按照飛機制造者中航商用飛機有限公司(下稱中航商飛)之前的預期,這架于2007年12月21日完成總裝的飛機,原定將在今年3月進行首次試飛。但在1月12日,上海飛機制造廠把首飛時間微調為今年上半年。
與六年前設計的路線圖相比,ARJ21的進程已經大大滯后了(相關報道見《財經》2003年第1期“支線飛機制造:龜兔賽跑”)。時任中航商飛總裁、中國航空公司第一集團公司總經理助理的湯小平在接受《財經》記者采訪時曾表示,他希望ARJ21能夠在2005年完成首飛,以便在2007年最終交付客戶。
但對于已經經歷了太多曲折、鮮有成功經驗的中國民用飛機制造業而言,只要是成功,哪怕遲到一點,也完全是可以接受的。當然,這一切只有等到沉甸甸的機翼真正融入藍天時才有價值。
浴火重生
現年63歲、曾經擔任ARJ21副總設計師的周濟生,他的人生在很大程度上與中國民用飛機制造業的歷程交織在一起。
在接受《財經》記者采訪時,他還清晰地記得,整整37年前,他從清華大學自動控制專業畢業、在哈爾濱飛機制造廠工作兩年后來到上海。此時,中國第一架大型噴氣式客機運十的研制工作剛剛啟動不久。
1980年9月26日,周濟生見證了中國第一架國產渦扇大型客機——運十的首飛。它創下的起飛重量最大(110噸)、航程最遠(8300公里)、時速最快(974公里/小時)、升限最高(1.2萬米)的國產運輸機紀錄,至今仍未被打破。
但是,由于技術、市場以及體制等諸多方面原因,運十僅生產出兩架樣機,就于1985年初下馬。
此后的近20年里,周濟生搞過民品、參加過麥道82的組裝、參加過麥道90的改造,參加過與空客合作的AE100項目,但這些項目都沒有進行下去。直到2000年年初,他被正式任命為ARJ21支線飛機的副總設計師,才走出了這段灰暗歲月。
ARJ21定位為70至100座級的中短航程支線飛機,動力為渦扇發動機,最大航程2000海里。以國際通行的標準,起飛總重量超過100噸的運輸類飛機、150座以上的客機屬于干線飛機,即通常所說的大飛機。
盡管仍然沒有跨上大飛機的臺階,但ARJ21對于中國民用飛機制造業的重要性,仍然是毋庸置疑的。作為中國第一款自主研發的噴氣式客機,它將是中國邁向“大飛機時代”最重要的前奏或者說試金石。目前,中國生產過的支線客機運七及改進型“新舟60”仍為螺旋槳驅動,在技術上與大飛機之間存在著巨大的跨度。
2002年9月,中國航空工業第一集團(下稱一航)聯合包括五家飛機制造企業、兩家飛機設計研究所在內的14家企業和研究機構,共同出資組建中航商飛,開始以國際通行的商業化模式運作ARJ21的研發和生產。這在當時已經囊括了中國兩大航空工業集團中飛機制造業的全部體制內資源。
2003年11月,國防科工委在上海主持召開《新支線飛機項目預發展階段評審會》,評審認為,新支線飛機項目基本完成了預發展階段的發動機型號確定和總體設計布局,項目轉入詳細設計與制造階段。一個月后,零件制造在上海飛機制造廠和中國一航旗下的西安、沈陽、成都飛機工業公司(下稱西飛、沈飛、成飛)同時開工。
2006年1月,由西安飛機設計研究所、上海飛機設計研究所合并成立的一航第一飛機設計研究院,完成了全部飛機結構圖紙和系統圖紙的發放。5月,項目由詳細設計階段轉入全面試制階段。
第一架ARJ21支線飛機在下線之前,要經歷總體設計、系統集成和總裝三個階段。周濟生告訴《財經》記者,在設計上, ARJ21要建立自己的三維立體設計模型,然后再把三維設計變為二維平面圖紙,產生工程設計材料清單。
而后,這些數據通過協同工作網絡被發送到全國各個制造基地,其中西飛負責前機身、機翼、中機身等部件,成飛負責機頭,沈飛負責發動機吊掛、飛機尾段等部件,最后統一到上海進行總裝。
2006年底,來自西安飛機制造廠的前段機身率先運到上海飛機制造廠,隨后,來自全球的配件陸續到達。2007年2月,國內制造的最復雜的部件——超臨界機翼也運抵上海。
2007年3月30日,隨著第一顆鉚釘嵌入前段機身,各個部件開始對接;6月28日,ARJ21飛機的全部部件進入總裝車間,開始總裝和系統調試。歷經半年之后,終于迎來了總裝下線時刻。
模式蛻變
ARJ21要完成跳躍的,遠不止從螺旋槳到噴氣式這個技術臺階。
在中航商飛副總經理、AJR21總設計師吳光輝看來,這也是中國第一次以主承包商的身份,按照國際規則來組織國內外供應商參與飛機制造??偝邪毯凸讨g,則采用國際上通行風險共擔和利益共享機制。
中國航空工業發展研究中心航空技術研究所副所長龔旭東在接受《財經》記者采訪時透露,在ARJ21上,中航商飛承擔的工作是飛機設計試驗、系統集成和飛機總裝,這些工作僅占到總投入的大約三分之一,而發動機、內部設備則各占三分之一。
龔旭東認為,告別中國傳統的“關門造機”模式,是民用飛機發展的一個必然趨勢。像美國波音公司的波音787機型,有大約65%的任務是分包出去的。作為主承包商,波音公司除了從前期制造獲得收益,更多的則依靠飛機交付后的后期運營維護。
支線飛機領域大勢也是如此。以生產ERJ系列噴氣式支線客機的巴西航空工業公司為例,在早期研發ERJ145/135型號時,風險共擔合作伙伴(risk-sharing partner)為四家;到后來研發70座以上的ERJ170/190飛機時,風險共擔的合作伙伴數量已經上升到十家。
經濟合作與發展組織(OECD)的一份研究報告指出,這種模式,不僅極大地降低了民用客機的開發成本,有三分之一以上的研發成本都是這些伙伴來分擔的。同時,也極大地降低了整個項目的系統風險,因為這些合作伙伴并不是單純的提供零部件,同時還扮演著供應鏈管理以及對更下層的供應商進行監控的角色。
2002年,美國通用戰勝英國羅-羅(Rolls Royce)、法國斯奈克瑪(SNECMA)、加拿大的普惠(Pratt Whitney),以CF34-10A渦扇發動機型成為ARJ21的引擎合伙伙伴。其型號中“A”即代表ARJ21,其提供給巴西E系列飛機的發動機為CF34-10E。
中航商飛制造部有關人士告訴《財經》記者,在動力系統確定后,其他設備的采購也陸續開始?,F在的ARJ21-700上,就有來自德國的利伯海爾(Liebherr)的起落架、來自美國霍尼韋爾和派克(Honeywell-Parker)飛控系統、來自羅克韋爾柯林斯(Rockwell Collins)的航空電子設備等。
到2006年12月,中航商飛簽下最后一家系統供應商——負責提供駕駛艙控制系統的法國SAGEM公司為止,已經有19家世界頂級系統供應商成為ARJ21項目的合作伙伴。
為了爭奪中國正在起飛中的航空市場,各大供應商在談判中都承諾與中國共擔風險,并且很多合同都是以20年500架為基準(供應商為了扶持新飛機型號,一般會在早期以較低的價格供應產品;等新飛機銷售到一定年限或者數量之后,再通過談判適當上浮報價)。
具體的條款屬于商業機密范疇,但據《財經》記者了解,有些公司甚至承諾到飛機賣出后再收取費用。這種優惠幅度,對于一家尚未有成功經驗的新飛機制造者而言,是非常罕見的。
之前,民航用戶一直對航空公司的服務水平頗有微詞,雙方之間的矛盾也引發了信任危機。曾先后在西飛、中航商飛制造部工作過的航空制造專家楊超凡在接受《財經》記者采訪時表示,ARJ21在選擇供應商時,也積極征求了航空公司的意見。
“這是國際上搞民用飛機應該走的路子,但也是我們之前在國內沒有走過的”。他解釋說。畢竟,民用飛機和軍用飛機不同,選擇部件的第一原則應該是成熟性、可靠性,而不是先進性;要選擇航空公司最喜歡、最習慣的,經過適航審定、完全可靠的,才能最大程度地吸引潛在客戶。
認證難題
即使ARJ21能夠如期首飛,在真正進入市場之前,仍須經過一系列嚴格的考驗,以證明安全性和所公布的飛行指標是可信的;之后,獲得中國民用航空總局的適航證,才能進入國內市場。
根據適航證的定義,它是由航空器注冊國適航當局針對該航空器的用途的適航證明文件。適航證由型號證(TC)、生產許可證(PC)和單機適航證(AC)三證組成。其中,TC是該型飛機的核心知識產權。在中國,航空產品如進入中國市場,必須從中國民航總局拿到三證,而ARJ21要想進入國際市場,還必須獲得購買者所在國的適航許可。
目前,國際上最為權威的適航認證,當數歐洲聯合航空局(JAA)和美國聯邦航空局(FAA)頒發的適航證。獲取其中之一,就相當于獲得了進入國際市場的“通行證”。
2007年3月,FAA已經在ARJ21的總裝地上海建立了辦公室。FAA駐上海辦公室主任鮑盼麒(Patrick Power)在接受《財經》記者采訪時承認,他們是受CAAC的邀請,到中國來協助ARJ21認證的。
但他也強調,由于中美兩國政府之間還沒有關于民用客機認證的雙邊協議,ARJ21暫時還不能申請FAA的適航認證。不過,由于中國民航適航條例《CAAR25》基本上是FAA適航認證系統《FAR25部》的翻版,所以只要兩國政府間有了雙邊協議,認證就可以開始。
目前,中美之間只就小型飛機達成過雙邊認證協議。中國的19座小型飛機運12就是在獲得FAA認證后,成功打入國際市場的。
相比較而言,因為巴西和美國政府在民用客機領域擁有雙邊認證協議,巴西航空的支線客機在美國的認證極為順利。巴西航空工業集團(下稱巴航)中國代表處主任關東元對《財經》記者表示,他們的50座ERJ145飛機于1995年8月首飛,1996年12月就獲得了美國FAA認證,并同時向首家用戶交付了第一架飛機;后又于1997年4月獲得歐洲適航當局JAA的認證。
對ARJ21的認證過程較為有利的是,它在一開始就是按照CAAR25的認證標準量身定制;根據目前公布的適航審查程序,共涉及地面、空中共225項試驗,其中完成國內170項,國外55項。到總裝下線時完成的國內地面試驗,已經有37項。
根據目前的計劃,中航商用將用三架飛機、大約14個月的時間,完成所有的性能試飛和適航取證試飛的過程;在獲得中國民航總局的適航認證之后,就可以先行交付國內客戶。
預計到2010年,ARJ21產能可達到14架,2011年將可形成年產30架的能力。
在ARJ21的設計方案中,它是以未來西部交通樞紐格爾木機場和擬建中的九寨溝黃龍機場作為設計的臨界條件。針對西部機場條件相對簡陋和航線上障礙物多的特點,新飛機擁有超強的起飛和爬升性;既可以在不減載的情況下在較短的距離內起落,又能夠在較為惡劣的氣候環境中運營。
因此,中國西部地區57條航線,都將作為檢驗ARJ21航線適應性的標準。鮑盼麒也對《財經》記者表示,ARJ21既然有了這種設計,就要在適航認證中證明它有這個實力。
他曾在FAA做了20年試飛員先后試飛過50多架飛機,在來中國前還管理著50多人的試飛員隊伍。
“如果需要FAA來認證,就要讓美國的飛行員來飛飛看?!?鮑盼麒補充說。
離“大飛機”還有多遠
從總裝下線到首飛,對于中航商飛而言,還有大量的工作要完成。
中航商飛副總經理吳興世告訴《財經》記者,在首飛之前,ARJ21將首先完成氣動試驗、系統試驗、系統成品單件試驗和系統之間的組合試驗、全機靜力試驗等飛機系統的地面試驗。
其中,系統試驗對一架飛機來說至關重要。上海飛機制造廠有一套麥道項目留下的試驗程序,分解成工人操作指令有3000多條,工人要按照指令一步步檢查飛機,這是保證設計、安裝質量最關鍵的步驟。
因此,首飛的具體時間,在原ARJ21副總設計師、廣東昌盛飛機設計有限公司總設計師兼總經理周濟生看來,仍然充滿著很多變數。
目前,包括固定和意向在內,ARJ21已經獲得173架的訂單。已經有意向訂購30架ARJ21的上海電氣租賃公司航空運輸部總經理藺剛對《財經》記者說,ARJ21的市場前景至少在國內還不錯:從設計的情況上看,如果指標都能實現,經濟性應該比較好;油耗、座公里成本等也都比同類型要低。
“ARJ21是完全按照支線的需求設計,不是改小或改大,針對性比較強,適合長距離、點對點的運輸?!彼麑Α敦斀洝酚浾弑硎尽?/p>
當然,目前的訂單,仍不足以實現整個項目的財務平衡;但如果ARJ21能順利獲得FAA或者JAA的適航認證,并且在實際運行中表現出低成本,仍不乏國際成長空間。當年巴西航空的ERJ-145,就是憑借15%的運行成本優勢,成功地從加拿大龐巴迪公司的CRJ-200那里瓜分了一片天空。
不過,在很多人看來,ARJ21很顯然只是中國民用客機的“中間站”,其背后真正的夢想仍然直指大飛機。
2007年9月,美國《航空周刊》(Aviation Week)在封面文章“ARJ21,中國發展民機制造業的試金石”中,就將ARJ21項目比喻成中國“摸著石頭過河”中的一排石頭。該文認為,如果中國在30到40年內成為世界民機制造業有力的競爭者,那時的觀察家們將會說,“中國是從ARJ21項目學會了這么做?!?/p>
那么,ARJ21距離大型飛機到底還有多遠?
兼任航第一飛機設計研究院院長的吳興世在接受《財經》記者采訪時表示,大型飛機和支線飛機從技術上,以及研制思路、組織上面,都有通用的地方;當然,大型飛機也面臨著新的挑戰,如在結構設計、動力系統等方面,與支線相比都有質的飛躍。
楊超凡則認為,以中國現在的制造和技術能力,可以生產150座的鋁合金飛機。但是,復合材料在大飛機上的廣泛應用,則提出了一個新的難題。
目前,在ARJ21上,所用的復合材料只有1%到2%。而在2004年,空客已經宣布在A380中將使用四分之一的復合材料,隨后,其競爭對手則將波音787的復合材料使用比重提高到了二分之一。與傳統的鋁合金相比,復合材料帶來的最大好處是重量輕、強度高、抗疲勞性能好、耐腐蝕,因此飛機的使用壽命也更長。
“復合材料將是我們制造大飛機必須攻克第一關,解決了它,其他都好辦?!彼麖娬{。
根據2008年1月國防科學技術工業委員會公布的大飛機項目的進展情況,中國航空工業一、二集團將整合,實行戰略性和專業化重組的體制改革,ARJ也將裝入新成立的大飛機公司。如果順利,大飛機公司有望在今年3月全國“兩會”召開前正式掛牌。
ARJ21下線后,波音公司中國事務副總裁莊博潤(John Bruns)曾經表示,在ARJ項目的推動下,中國飛機制造業已經前進了一大步。他在此前接受美國對外關系協會采訪時也承認,“我們要是認為,我們兩家(波音與空客)將永遠控制航空工業,將是很天真的?!?/p>
但是,他也提醒中國這個潛在的競爭對手,大飛機夢并沒有看上去那么容易實現。
或許怎么制造飛機并不是最困難的挑戰,真正的挑戰是供應鏈管理——為遍布全球的機隊進行不間斷的支持和服務。
目前波音每天需要為幾乎遍布世界每個機場的1.2萬多架波音飛機提供服務、調集部件、解決技術故障。學會這些,“我們花了幾十年的時間?!鼻f博潤意味深長地說。