從MC-21項目看俄羅斯民機國產化之路

劉振敏

近日，俄羅斯工業和貿易部部長在接受媒體采訪時坦言，由于歐美對其航空領域的制裁加碼，MC-21飛機的研制進度受到了影響，原定于2020年年底完成的適航取證工作將被推遲至2021年年底。

近年來，俄羅斯大力發展民用航空工業，行業亦日益呈現出向好的態勢。然而2019年，歐美突然加大對俄羅斯的制裁，甚至對MC-21飛機實施復合材料“斷供”。面對復雜的國際形勢，俄羅斯政府一直采取“不主動，不懼怕”的態度，積極應對各國的制裁措施，并以國家政策引導企業轉型，通過國產替代計劃等加快自身核心能力建設以扭轉被動局面。

承載復興使命的MC-21

如果說已投入航線運營的SSJ-100飛機是俄羅斯重返全球商用飛機市場的初步探索的話，那么，MC-21項目則肩負著復興俄羅斯商用飛機產業的重任。因此，在這個項目上，俄羅斯對新技術的采用是不遺余力的。

MC-21項目立項之初，俄羅斯就對這款飛機有著明確的定位，那就是取代國內的圖-154、圖-204等老舊機型，同時在國際市場上與空客A320和波音737進行正面競爭。新技術的采用讓MC-21與競爭機型相比，擁有“四大制勝法寶”。

首先，MC-21有更寬的機身。與現有同類機型相比，MC-21的機身直徑更大。更寬的機身設計不僅可以擴大機腹下方的行李艙容積，還能讓航空公司更自由地選擇座椅/過道寬度比。這樣的設計無疑是受到航空公司歡迎的。

其次，新材料和新工藝的使用提升了飛機的經濟性。如今，在商用飛機上使用復合材料已經不是什么新鮮事了，但在 MC-21項目中，俄羅斯組建了跨國團隊進行干纖維樹脂浸漬工藝（一種非熱壓罐成形技術）的開發。這種加工工藝的特點是用液體樹脂以壓力注入干纖維然后成形，固化過程使用固化爐而不依賴熱壓罐，可以節省大量的纖維預浸、運輸、保管費用，設備的投資和能耗也較低，具有投入更少、能耗更低、重量更輕等優勢。此外，利用干纖維制造預成形件可以成形大型整體帶筋結構，大大減少零件和緊固件的數量，從而達到更好的減重效果。目前，MC-21機翼的翼梁、蒙皮壁板和中央翼盒截面壁板都是這樣的整體成形件，這將大大降低飛機的重量，成為MC-21飛機的一個重要賣點。

第三，MC-21具有先進的大展弦比機翼。與同類飛機相比，使用復合材料制成的大展弦比機翼能使MC-21降低8%的能耗。傳統鋁合金機翼的中短程干線飛機在全生命周期要消耗14萬噸燃油，而MC-21在同樣的飛行時間內可節約1.1萬噸燃油，這無疑將成為這款飛機的又一個重要賣點。

第四，依托MC-21項目，俄羅斯在多電飛機研發領域的多項成果開始走向應用，成為提升該型號飛機市場競爭力的重要因素。MC-21飛機的機電技術主要由俄羅斯技術發展集團研發，集團按多電飛機的理念為MC-21研發的發動機部件及其他設備主要包括電作動反推裝置、電動機輪等。同時，俄羅斯技術發展集團還為MC-21研制了用于燃油系統的電動裝置、新的發電系統、電作動的機翼增升系統以及起落架支架所需的其他電動部件。因此，MC-21項目拉動俄羅斯向多電飛機方向邁出了新的一步，對于提升飛機的市場競爭力、帶動俄羅斯多電飛機技術的發展起到了重要作用。

2017年5月，MC-21在伊爾庫茨克完成首飛，這無疑是俄羅斯商用飛機產業的高光時刻。

直面“斷供”的MC-21

首架機完成首飛后，俄羅斯一直穩步推進MC-21飛機的取證工作。

2017年10月，首架MC-21飛機在進行了20余次試飛后，由伊爾庫茨克轉場至莫斯科郊外的茹科夫斯基機場，轉場飛行時間長達6小時12分鐘。此后，試驗批次的MC-21飛機的生產也按部就班進行。根據俄羅斯的規劃，將有6架飛機投入試飛取證，目前，已有4架飛機加入試飛隊伍。

同時，俄羅斯還在積極與歐洲航空安全局（EASA）溝通，希望MC-21飛機能夠獲得EASA頒發的型號合格證，從而為未來進軍海外市場做好準備。2018年，EASA正式介入MC-21飛機的相關試飛工作。2019年4月，EASA的飛行員完成了對MC-21飛機的初始認證測試。初始認證試飛由EASA的試飛員駕駛飛機，飛行高度控制在3000～10000米之間，機上還有EASA和俄羅斯的測試工程師。在近4個小時的飛行中，EASA的試飛員對MC-21多種飛行姿態進行了評估，其中包括高仰角試飛和失速試飛等高風險試飛科目。

然而，就在俄羅斯積極推進MC-21飛機項目的時候，2019年6月和9月，歐盟將對俄羅斯的經濟制裁以及個人和法人實體制裁分別延長半年;9月，美國以俄羅斯違反美國對敘利亞相關制裁將航空燃料運到敘利亞為由，對俄羅斯多家企業和個人實施制裁。而在此之前，美國政府曾于2018年下半年以威脅美國國家安全為由，對俄羅斯AeroComposite公司和奧博寧斯克技術科研生產公司等進行制裁。受此影響，從2019年1月起，美國企業對俄羅斯斷供復合材料。這對俄羅斯民用航空業造成了很大困擾，特別是對于把復材機翼作為一大優勢的MC-21項目無異于釜底抽薪，直接限制了該型號的發展。

面對突如其來的制裁，俄羅斯政府表現得不卑不亢，并很快從頂層規劃著手進行應對。政府密集出臺了一系列針對航空業的發展規劃，其中包括再次修訂《2013～2025年航空工業發展規劃》。與舊版規劃相比，新版總資金增加195.89億盧布，主要用于資助伊爾-114飛機的生產定型、MC-21飛機的生產銷售和維護、SSJ-100飛機的研發、PD-35發動機的研制等項目。調整后的航空工業發展規劃資金利用更加集中，對即將進入市場的產品支持力度加大。

同時，為了充分調動國內企業在MC-21飛機進口替代項目中的積極性，2020年5月，俄羅斯工貿部宣布將采購價值120億盧布的MC-21飛機進口替代產品，到2020年年底前，伊爾庫特將選用俄制材料生產MC-21部件，包括機翼翼梁、中翼盒、升降舵、方向舵和尾翼部件等，同時還將實現配套部件和系統的進口替代，籌備試驗臺架并生產裝配PD-14俄制發動機的MC-21國產化試驗機。

目前，MC-21飛機上的進口替代零部件的研發正在穩步推進。奧博寧斯克技術科研生產公司正在為MC-21駕駛艙研制新型風擋，新型風擋的強度和重量相比同類產品將有顯著優化，預計將于2021年完成試驗后批產;伊爾庫特公司以10億盧布的價格購買100架MC-21飛機的國產飛行員座椅，自動化公司成為該產品的唯一供應商;紅寶石航空工業公司主要為MC-21提供能源和液壓系統柱塞泵以及發電機驅動器，目前該公司已完成用于MC-21機電產品的多項研發工作;KRET公司為MC-21開發的數字電傳飛控系統已于2019年完成多次系統測試，預計2023年投入使用;出于節約運輸成本和提升部件供貨速度的考慮，負責MC-21總裝的伊爾庫茨克飛機制造廠已從2019年8月開始自主生產用于MC-21的管線。

同時，歐美斷供后，俄羅斯工貿部決定由俄羅斯UMATEX公司替代赫氏公司成為項目復合材料供應商，并為該項目提供27億盧布。但復合材料領域的技術壁壘高，產業鏈的各個環節已基本形成壟斷局面。從UMATEX公司公布的現有碳纖維產品數據來看，產品性能與MC-21“黑色機翼”所需的T800級別材料相比仍有一定差距。俄羅斯政府計劃2021年底前，伊爾庫特需繼續以UMATEX公司所生產的碳纖維復材制造開展工藝研究，完成采用進口替代部件的MC-21原型機研制。

俄羅斯的全國產化之路

盡管歐美突如其來的制裁對MC-21項目造成了一定的影響，但從客觀來看，早在MC-21項目啟動之初，俄羅斯已經未雨綢繆地對項目明確了國產化的要求。這在一定程度上與之前的支線飛機項目SSJ-100屢屢出現技術問題不無關系。

眾所周知，在SSJ-100飛機項目中，機載設備幾乎全部來自于國外供應商，土星公司與法國斯奈克瑪公司聯合研制的SaM-146發動機熱端部件（法國斯奈克瑪公司負責研制）也多次出現技術問題，飛機交付后，由于發動機的問題導致的停場時間過長令SSJ-100備受詬病。因此在吸取了教訓之后，俄羅斯在MC-21飛機研制之初就在供應商選擇和發動機研制方面進行了部署。

為避免關鍵配套產品完全由國外供應商把控，俄羅斯在MC-21項目中要求每一個重要的機載系統至少有一家俄羅斯供應商參與，確保近一半的部件和系統來自俄羅斯國內。

例如，起落架由俄羅斯液壓機器股份公司與利勃海爾的合資公司提供;液壓系統由美國伊頓公司提供，但50%的部件由俄羅斯廠商制造;電源系統主要由美國漢勝公司提供，同時漢勝與俄羅斯科學科研生產聯合體股份公司共同提供空調系統;駕駛艙航電系統由莫斯科航空電子科研生產聯合體股份公司和羅克韋爾柯林斯公司共同研制。

在發動機的選擇上，俄羅斯更是直接引入了發動機的雙選方案，分別是普惠公司的PW1400G發動機和俄羅斯的PD-14發動機。PD-14發動機是俄羅斯近十年來第一型完全自主研制的用于民用客機的現代化動力裝置，采用了緊湊的雙軸布局、優化了涵道比、研制了新的高效核心機、引入了全權式數字化控制系統（FADEC）。2020年1月，制造商彼爾姆發動機公司交付了第一批PD-14發動機。12月15日，一架以PD-14為動力的MC-21飛機完成了首飛。

而對于復合材料的進口替代，俄羅斯也籌謀已久，并早在2015年左右就已開始布局。如今，替代赫氏成為MC-21飛機復合材料供應商的原子能公司下屬的UMATEX公司是最有潛力的備選公司。2015年UMATEX公司在阿拉布格地區建立了新的碳纖維生產廠，碳纖維材料研制生產水平在俄羅斯排名第一;2018年公司又兼并了生產預浸材料的SKM公司，形成了覆蓋高強度和高模量碳纖維、織物和預浸料生產的復合材料全壽命周期研發能力，已基本能夠用本國產品為MC-21飛機生產提供保障，且無需對MC-21的機翼等部件進行重新設計。

換個角度來看，制裁和配套產品的斷供雖然使MC-21項目的進度延遲了一年左右，但卻加速了俄羅斯民用航空工業的進口替代過程，使俄羅斯開始逐步掌握飛機研發的主動權，并未改變其民用航空產業的總體發展形勢。

因此，總體來看，在MC-21項目上，俄羅斯早期布局時就從本國技術發展出發，謀求有限飛機性能需求、積極帶動本國航空科技工業進步，為其后續實施進口替代、全面國產化計劃奠定了良好的基礎。

另外值得一提的是，歐美對俄羅斯航空領域的制裁似乎更激發了戰斗民族的戰斗欲望。在歐美宣布加大制裁力度后，俄羅斯公布了區塊鏈系統、量子技術、人工智能、機器人和傳感器組件、無線技術、虛擬/增強現實技術等數字化技術領域在2019～2024年的發展路線圖，其中有多項技術與航空制造業關系密切。

從這些政策中可以看出，俄羅斯政府不僅希望通過進口替代計劃緩解制裁帶來的影響，更重要的是將其作為產業結構調整的重心，使其具有保障國家安全、調整經濟結構和產業政策等多重作用。

從目前來看，這些政策已經起到了一定的作用。一是促進了部分俄制航空產品的自給和自主可控，促使俄羅斯基本形成了各類航空產品研制、生產的閉環。二是帶動了國內航空工業的轉型和升級。進口替代計劃使俄航空工業獲得了一定的市場保護、財政扶持和金融支持，推動了生產工藝改善、技術持續發展、生產效率提升和新的科技儲備。三是完善了航空產品供應鏈體系。進口替代計劃明顯完善了俄羅斯航空供應鏈體系，提高了本國產品銷售收入比例，在滿足國內軍/民用市場需求的同時，帶來了更多的出口創匯和拉動地方經濟發展等附加收益。