掌握國產(chǎn)大飛機核心機密的青年軍

王燁捷 周凱

11月2日，當(dāng)國產(chǎn)大型客機C919揭開神秘面紗，在各類社交網(wǎng)絡(luò)和新聞平臺“刷屏”時，大飛機背后的年輕人坐在辦公室里，面對電腦、電視、手機屏幕，激動不已。 被稱作大飛機公司的中國商飛公司，35歲以下年輕人占70%以上，國產(chǎn)大飛機的核心機密就掌握在這群80后、90后“青年軍”手中。

了解航空工業(yè)的“粉絲”恐怕不會忘記C919項目啟動之初“國產(chǎn)化率大于10%即可”的低標(biāo)準(zhǔn)，而即便是這樣的低要求，當(dāng)時也被一些資深飛行器愛好者認(rèn)為不易實現(xiàn)；如今，交付下線的成品，不僅拿到了517架的訂單，還擁有高達近60%的國產(chǎn)化率。

國際相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜襾碇袊田w考察時曾發(fā)出這樣的感慨： “中國大飛機令人印象深刻的不僅是技術(shù)，還有它背后有一群渴望飛翔的年輕人！”

發(fā)動機不是拿來就能往上裝的

C919的核心部件之一——發(fā)動機，是進口貨，貨源來自美國GE公司與法國SNECMA公司合資建立的CFM國際公司。從發(fā)動機供應(yīng)商選定之初，有關(guān)國產(chǎn)大飛機“發(fā)動機為何非國產(chǎn)”的爭論就不斷。

實際上，目前世界上最著名的3家飛機發(fā)動機生產(chǎn)廠商GE（通用，美國公司）、勞斯菜斯（羅爾斯·羅伊斯，英國公司）、普惠（普菜特.惠特尼，美國公司），占據(jù)整個航空發(fā)動機市場超過90%的份額。以C919對標(biāo)競爭的波音737客機和空客A320客機為例，他們所使用的飛機發(fā)動機均來自上述3大發(fā)動機生產(chǎn)廠商。

問題的關(guān)鍵是，發(fā)動機誰都可以買回家，但要把發(fā)動機裝到飛機上，并不是誰都能做到的。這也正是為什么上述3家企業(yè)面向全世界的飛機生產(chǎn)制造商銷售發(fā)動機，卻只有波音、空客、龐巴迪（加拿大公司）等有限的飛機生產(chǎn)制造商會向其采購。目前，除了美俄兩國具備“完全不依靠外力，獨立完成飛機從設(shè)計到試驗、生產(chǎn)、服役”的全過程外，還沒有哪個國家可以做到不靠進口完全自制飛機。

31歲的朱巖，如今是中國商飛上海飛機設(shè)計研究院動力燃油部動力裝置室主任。他告訴記者，把合適的發(fā)動機按照飛機性能的要求設(shè)計并安裝上馬，本身就是一件難度極大的活兒。尤其在我國，由于最早一架民用客機運10的研發(fā)距今已30多年，民用飛機制造相當(dāng)于處在“從無到有”的狀態(tài)，一切都要從頭做起。

以發(fā)動機設(shè)計裝配為例，朱巖所在的團隊，首先要把C919包括航程、客艙數(shù)量、盤升率、下降率、耗油量、推力參數(shù)、引氣量等設(shè)計需求整理提供給供應(yīng)商，然后經(jīng)供應(yīng)商工程師研判返還，團隊還要重新調(diào)整需求參數(shù)，在“能做出來”和“希望得到”之間尋求最優(yōu)解決方案。但供應(yīng)商也常常會出于節(jié)約成本的考慮，提出一些不合理的改動要求。對此，過去沒有造飛機經(jīng)驗的年輕人，會“火眼金睛”地果斷拒絕，“不能被他們框進去，每一次改動我們都會反復(fù)試驗核實，并要求對方說明這樣改的先例。”

朱巖的團隊有20余人，除兩名40歲以上的工程師外，其余均在35歲以下，最年輕的只有24歲。這群年輕人所要面對的，是平均年齡在50歲左右的外國公司高工。

大飛機國產(chǎn)化道路上繞不過去的坎兒

除了發(fā)動機，飛機制造材料也是大飛機國產(chǎn)化道路上繞不過去的坎兒。C919下線，在我國材料領(lǐng)域具有里程碑的意義。

公開資料顯示，這是先進材料首次在國產(chǎn)民機中大規(guī)模應(yīng)用，第三代鋁鋰合金材料、先進復(fù)合材料在C919機體結(jié)構(gòu)用量分別達到8.8%和12%，這使得體型較大的C919減重7%以上。對標(biāo)波音737和空客A320兩種型號的“競爭對手”，C919的先進復(fù)合材料也是使用量更多。

在我國，30多年前研制的運10民用機采用全金屬質(zhì)地，近期研制的ARJ21中小型民用機也僅使用了約1%的復(fù)合材料。用材料科學(xué)專家、中南大學(xué)材料學(xué)院教授鄧運來的話來說，飛機的“皮膚”就是一代飛機的標(biāo)志，“一代飛機，一代材料”。材料越輕、耐久性越佳，飛機的性能也就能隨之上一個臺階。

我國材料科學(xué)目前在世界上處于較為弱勢的地位，C919目前使用的復(fù)合材料全都來自國外供應(yīng)商，但在沒有基本材料標(biāo)準(zhǔn)的情況下，即便向老外購買，都是一件極其困難的事。袁宇慧所做的，就是根據(jù)飛機性能需求，制定C919每一個部位材料的選用標(biāo)準(zhǔn)。這位35歲的中國商飛公司上海飛機設(shè)計研究院標(biāo)準(zhǔn)材料設(shè)計研究部副部長告訴記者，世界上每一個飛機生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的每一種型號飛機，都有一套只屬于自己的材料標(biāo)準(zhǔn)。這些材料標(biāo)準(zhǔn)，就像可口可樂的神秘配方一樣，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，別人是買不到的。

從2008年到2012年，袁宇慧和團隊花了4年時間才把C919材料的標(biāo)準(zhǔn)文字、內(nèi)容部分基本確定，但具體到每個部位每種材料的纖維量、拉伸長度、樹脂含量、物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等數(shù)據(jù)，還要重新經(jīng)過實驗再用統(tǒng)計學(xué)算法得出合理值。這個合理值，既要保證符合C919的設(shè)計需求，也要具備生產(chǎn)的可能性，還要最終得到適航當(dāng)局的認(rèn)可。

這些年來，標(biāo)準(zhǔn)材料團隊幾乎每天都在設(shè)計、制造一線調(diào)研。實操工程師會告訴他們，需要哪一種性能的材料，軟一點、拉伸度強一些、質(zhì)量輕一些……工程師們口中的“一點、一些”，到了材料師那里，就必須量化為一種材料某種含量的具體參數(shù)。這些參數(shù)，每一次都是材料師通過實驗室比對、實操測量等繁瑣而又枯燥的方式獲得的，極其珍貴。

問題是，既然復(fù)合材料好用，C919為何不能大面積使用，而只在12%的“皮膚”中使用這種材料呢？袁宇慧說，完全使用復(fù)合材料技術(shù)上尚不允許，它與一般的金屬材料特性完全不同，在飛機不同部位使用也會產(chǎn)生完全不一樣的變化，即便是同一時間來自四五個方向的不同風(fēng)力，也會對復(fù)合材料產(chǎn)生不同影響， “受力要靠反復(fù)計算和分析，為了保險起見，使用12%的復(fù)合材料是目前技術(shù)、安全和經(jīng)濟性能的綜合考量。”

值得一提的是，憑借豐富的材料領(lǐng)域經(jīng)驗，袁宇慧團隊目前已在指導(dǎo)中航工業(yè)下屬輔助材料生產(chǎn)企業(yè)和江蘇一家民營企業(yè)進行材料優(yōu)化和革新， “過去我們只會告訴他們要什么，做不出來就算了；現(xiàn)在我們可以幫助他們分析，問題可能出在哪個環(huán)節(jié)，可以如何改進。”

獨一無二的設(shè)計降低飛機油耗

“寬敞”是C919的一大優(yōu)勢，客艙里的座椅和過道都比較寬敞，人站立的時候離天花板較遠、兩手容易展開、行李架也較高。

而寬敞背后是來自青年設(shè)計團隊數(shù)年來夜以繼日的不懈努力，C919每一處調(diào)整，都牽扯到設(shè)計。33歲的劉若斯是飛機設(shè)計研究院結(jié)構(gòu)部副部長。他告訴記者，設(shè)計部晚上8點半下班屬“正常情況”，一加班往往就是一個通宵。

值得注意的是，C919還有一項全世界獨一無二的設(shè)計——推進系統(tǒng)一體化設(shè)計，即把飛機發(fā)動機、連接發(fā)動機和機翼的吊掛結(jié)構(gòu)兩件產(chǎn)品整合到一起進行設(shè)計。這與世界上其他民用機的設(shè)計都不同。一般情況下，飛機的發(fā)動機與吊掛結(jié)構(gòu)分開設(shè)計，但在C919的一體化設(shè)計中，發(fā)動機設(shè)計方與吊掛結(jié)構(gòu)設(shè)計方首次實現(xiàn)了“你中有我、我中有你”的理想狀態(tài)。

“我們的設(shè)計師與CFM的設(shè)計師一起合作，互相參與對方的設(shè)計。”劉若斯介紹，這種設(shè)計方式帶來的最終結(jié)果是——吊掛高度降低、吊掛在發(fā)動機外涵道截面中面積占比變小，C919在機體更大的情況下，實現(xiàn)節(jié)油1.5%、噪音減小。

參與C919研制的年輕人不少都是剛剛從大學(xué)畢業(yè)的，但他們觸到了一個聽上去很“高大上”的夢想——參與世界一流大飛機的制造研發(fā)。

“一個航空人，一輩子能參加一個型號的飛機研制就算是圓夢了。”