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2018

沈海军:CR929客机,中国为何要与俄罗斯合作(时评.科普.原创)

沈海军

CR929远程宽体客机是继C919研制成功后,中俄两国联合研制的新一代大型客机,从现有资料可知,CR929客机起飞总重220吨,拟采用2台推力为35吨级的发动机,采用双通道客舱布局,座级280座,升级型座级可达350座。

作为新一代大型宽体客机,CR929采用更为先进的气动设计、大量应用复合材料、装配新一代大涵道比涡扇发动机等提高飞机综合性能指标。从已有信息来看,CR929对标的机型为波音787和空客A350,这三款宽体客机都属于当前国际技术水平领先的机型,其适用范围更广、经济性更强。

回顾中国和外国合作研制大型客机的历程,CR929并不是第一次。

早在上世纪90年代,中国便和美国麦道公司合作制造MD-90,然而麦道公司最终被波音兼并,直接导致MD-90项目终止,中国血本无归。随后,中国再联合欧洲空客公司研制AE-100型客机,再次被坑,无果而终。面对种种不幸,难免有人会问,“这次CR929宽体客机研发,中国为何不单干?为什么要选择和俄罗斯合作?”

本文作者将以独特、专业的视角,剖析CR929宽体客机中俄联合研发背后的大国博弈........

 

一、CR929宽体客机,新的征程

2017年5月5日,万众瞩目下,中国大型客机C919一飞冲天,成功首飞,标志着中国民机工业翻开了崭新的一页。伴随C919飞机后续适航试飞的有序进行,依照中国民机 “生产一代、研制一代、预研一代”的可持续发展战略,中国新一代宽体客机CR929的研发工作也逐渐进入人们的视野,开始得到越来越多的关注。

CR929是中国和俄罗斯联合研制的一款双通道民用远程宽体客机,该客机将采用双通道客舱布局,基本型命名为CR929-600,航程为12000公里,座级280座。此外还有缩短型和加长型,分别命名为CR929-500和CR929-700。

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图1 CR929 想象图

关于CR929的前期筹备工作,可追溯至2014年。2014年5月,在中国国家主席习近平和俄罗斯总统普京见证下,中国商飞公司与俄罗斯联合航空制造集团(UAC)签署了《新型远程宽体客机项目合作备忘录》,成为中俄双方联合研发宽体客机的基础文件。2016年6月,几乎在C919大型客机完成了全机静力试验的同时,中俄双方正式签署了远程宽体客机项目合资合同。同年11月,一架1:10比例的中俄远程宽体客机模型便首次亮相在第十一届珠海国际航展上。2017年5月,中俄国际商用飞机有限责任公司挂牌成立。9月29日,中俄远程宽体客机正式命名CR929,并发布了中俄国际商用飞机有限责任公司的LOGO。

CR929客机名字中的字母CR,为中俄两国英文首字母,代表该款宽体客机是两国企业合作研制的先进商用飞机。"929"中的"9"是最大的数字,寓意长长久久,代表双方合作深远而持久,也代表该款飞机寿命期会更长、运营期会更久,合资公司发展规模会更加壮大,"2"表示该款飞机由两国企业携手合作、联合研制。值得注意的是,CR929的正式命名日期被人为地选择在9月29日,表达了双方对此次合作项目的重视和良苦用心。

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图2 中俄商飞LOGO                   图3 对外发布的CR929外形和尺寸

图1中俄国际商用飞机有限责任公司LOGO代表了双方精诚合作、两翼齐飞,机翼为飞机提供升力,寓意合资公司蒸蒸日上。红色是中国国旗的主色调和UAC公司LOGO中的颜色,代表激情、进取和创新。蓝色是俄罗斯国旗的主色调和COMAC公司LOGO中的颜色,代表蓝天、梦想和永恒。而红蓝交映,象征中俄两国民用航空工业的携手合作。

目前, CR929项目的发动机、主要机载系统、飞机机身和尾翼的联合概念定义,以及起落架系统方案征询书发放等工作,正按照预定计划,正紧锣密鼓地有序开展。CR929远程宽体客机的整体外形和尺寸已经正式确定,开始进入初步设计阶段。

对于中国民机工业来讲,宽体客机的研发是第一次,不管是技术层面还是组织管理层面,必然会面临前所未有的新挑战。CR929一旦研发成功,必将会成为中国民机工业另一个具有里程碑意义的重大事件,对于中国航空工业的发展具有巨大的促进作用。

 

  二、CR929,中俄联合研发的理由

1) 良好的互信关系,合作的基础

众所周知,新中国的航空工业是在苏联老大哥的援助下建立起来的,苏俄的航空在中国的影响是广泛、全面的,早已深入人心。也就是说,但中国的航空业工业体系,长期以来,一直或多或少,默默地流淌着苏俄航空工业的血液。

建国初期,中国制造的飞机几乎清一色地仿苏。上世纪代60-80年代,中国的歼6、强-5、歼-7等主力战机均来自苏联的米格系列。中国现役唯一的中远程轰炸机轰-6原型为苏联的图-16。我国最先进的预警机空警-2000平台为苏俄的伊尔-76。中国的航母、舰载机歼-15等许多技术均可追溯到苏俄。现在中国空军的主战机型歼-11、歼-16等的设计、制造仍无法摆脱苏制飞机的影响。中国高校航空专业教材中,大量充斥着苏俄军用飞机的插图和范例,充斥着苏俄人飞机设计的理论和理念……类似的例子数不胜数。 即便是今天,中国最新研制的大型运输机运-20、第五代战斗机歼-20,动力也仍使用的是俄制的发动机。

民用飞机方面,国产支线飞机新舟60研制始于1988年,原型机曾被称为运7-200A型,尽管因安全性等原因受到诟病,但仍获得了来自玻利维亚,刚果,印尼,菲律宾,缅甸等国家的不少用户。然而新舟60的原型为运-7飞机,而运-7源于苏联援助的安-24飞机。现在,许多中国民航公司里可以看到苏俄客机的身影,譬如伊尔86,伊尔-18,图204等。

尽管上世纪六十年代末开始,中苏关系一度紧张,甚至决裂,但八十年代恢复邦交后,中俄两国一直保持着总体向好的友谊,苏俄的航空技术不断被中国企业所引进、吸收和消化,合作关系不断加强。客观地讲,如果没有苏俄的帮助,没有苏俄的技术支持,没有苏俄的发动机,就没有当今中国航空工业的大好局面。

也正是双方长期的合作与交往,彼此的生产管理,工作方式,行事风格,技术路线、国情都得到了一定的了解、尊重和适应,长期交往中建立起来的良好互信关系,为中俄联合研制CR929铺平了道路。

2)中俄携手,面对国际严峻局势

从全球宏观局势上来讲,长期以来,美国视中国和俄罗斯为两大劲敌。为了打击这两个重量级对手,美国采取了不同的制衡措施。其中,为对付俄罗斯,美国主要采用军事威慑手段,常联合北约发起战略围堵。为了遏制中国崛起,美国伙同其盟友进行了长达数十年的军工技术封锁,制定了岛链封锁计划以及“重返亚太”的战略计划。最近,美国又挑起贸易战,对中国的发展势头进行遏制。因此,面对围追堵截,中俄要在经济、贸易、技术、军事上走出困境,必须联手共同抗衡才能打破包围圈。而中俄联合研发客机自然而然地成为两国技术合作的重要组成部分。

2014年和2016年,中俄分别签署《新型远程宽体客机项目合作备忘录》和远程宽体客机项目合资合同时,中俄两国首脑习近平、普京亲临现场,足以说明中俄技术合作CR929项目已经升华到了政治的高度。

回到民航业。多年以来,欧洲空客与美国波音近乎瓜分了世界的大型喷气飞机市场。包括中国、俄罗斯、美国、欧盟等在内的世界各国,其民航运营企业长期大量使用着大量的波音和空中客车飞机,这些国家或地区各场站和运营企业已经建立并习惯了比较系统的空客和波音飞机的后勤保障体系。

窄体飞机市场多年来一直是民航业一个丰厚的利润点。这种客机机体较小且更加省油,备受大型航空公司和快速发展的廉价航空公司的青睐。最近,波音和空客公司分别相继推出了230座级别的最新版窄体客机B737 Max和A320neo,并回收了大量订单。

为了分割窄体飞机市场这块大蛋糕,2017年,中国和俄罗斯分别相继研制出了同一级别的C919和MC21。这两款飞机目前均处于适航试飞阶段,不久将投放市场,有望成为B737和A320窄体客机的有力竞争对手。

C919和MC21是中俄两国分头各自研制的,总体进展还算比较顺利。然而,这两款飞机想要进入市场,不但需要面对B737和A320系列飞机的技术竞争,而且还要承受来自整个生产、销售和后勤保障供应方面的巨大压力。需要一提的是,这两款飞机要打开国际市场,还需要通过美国FAA或欧洲EASA的国际适航认定,而美国FAA和欧洲EASA中均分别有竞争对手波音和空客的大批专家,这为C919和MC21进军国际市场,蒙上了一层厚重的阴影。

前不久,有位美国经济学家说:“中国将显著改变当前的双头垄断格局,靠的不是C919,而是下一款飞机。这款飞机只是他们学习的过程。”这里所说的“下一款飞机”指的就是CR929宽体客机。

实际上,CR929也将会面临C919和MC21窄体客机同样的境况,直接面临的竞争机型为波音公司的B787飞机以及空客公司的A350。不过,这次中俄双方改变了C919和MC21研制“各自为战”的策略,转为共同研发,“抱团取暖”。中俄合共同合作,整体技术实力必然更强、人力物力更多、研发水平更高、影响力更大更广;中国、俄罗斯,加上独联体国家,本土潜在的飞机用户显著增多,市场潜力变得更大。

因此,有理由相信,中俄的CR929项目,立足两国,发展独联体国家、亚非拉国家用户,一定会把市场做大、把飞机水平做高,成为继空客和波音之后民航业的第三股力量。

3)CR929研发,中国需要俄罗斯

由各国的航空工业技术水平存在差异。中国把150座以上的客机称为大客机,而国际航运体系习惯上则把300座位以上的客机称作“大型客机”。表1是笔者绘制的世界150座以上客机的一览表,这些飞机分别来自美国波音、欧洲空客、俄罗斯和中国。这个表中,从上到下按照飞机的尺寸(机身长度)进行了排序。其中,表1的最下方一栏为300座位以上的宽体客机。

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从表1可以看出,大型客机研发方面,中国研制仅有一款C919窄体客机,而波音、空客,乃至俄罗斯都已经发展成系列产品,这表明了中国和波音、空客,乃至俄罗斯相比,都存在着巨大的差距。尤其是300座级别以上的大型宽体客机,波音、空客的成熟机型,均有多款,即便是俄罗斯,也有过研制生产伊尔86、伊尔90宽体客机的经验积累。

在1994年苏联解体后,俄罗斯的机器制造业早已不能与当年相提并论。然而,俄罗斯航空工业近些年在逆境中成长,俄罗斯人收获了宝贵的民用大飞机设计经验外,触到了西方的先进技术、设计理念以及现代化的管理运营方式。此外,从苏俄时代至今,虽然俄罗斯民用大飞机产量一直极为有限,但毕竟保持了一套完整的、用于民用大飞机生产、组装的工业体系,积累了一定的宽体客机研发经验。

在民用大飞机制造领域,中国只是一个“新人”。C919窄体客机的成功,仅是中国大型客征程的第一步。从C919飞机的供应商表可以看出,中国民用大飞机的设计、制造还需要大量依赖来自西方国家的零部件,包括发动机、航电系统、液压系统、飞控系统、起落架系统等等。中国完成C919窄体客机研发之后,直接跨级研发300座级别的宽体客机CR929,跨度太大,技术欠缺,经验不足,在大量民用大飞机核心部件的研发和制造方面,尚有较大的进步空间。

俄罗斯拥有比较完整的大型民用飞机制造体系,有研发宽体客机的实际经验,中俄合作研制CR929,中国可以借机学习俄罗斯的技术和大型客机研发经验,发展和完善大飞机配套的国产零部件产品质量和水平,逐步提高飞机的国产率,这也是中国与俄罗斯合作研制下一代民用客机CR-929的客观基础。

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图4 C919的供货商

 再回到发动机。大推力涡扇发动机一直是中国航空工业的软肋。按照合同,本次CR-929的发动机最终将安装PD-35。PD-35涡扇发动机的研发将由俄罗斯主导,在PD-35发动机未研发成功之前,暂时用英国罗罗或美国通用电气的发动机替代。

 

CR929客机的设计制造由中国来主导,而将发动机交由俄罗斯研发,对于中国来说,这是一种最佳的选择。首先,中国大推力涡扇发动机研发方面本来经验就缺乏,当下C919的国产发动机正处于技术攻关阶段,已难以再投入人力物力来研发CR929的动力。 第二,俄罗斯拥有更好的航发研发实力,俄制PD-35涡扇发动机一旦研发、装机成功后,CR929客机便可以改装成预警机、指挥机,甚至加油机,用作军事用途,可有效规避特殊环境下西方国家利用航发“卡脖子”的现象发生。

总之,不管是大型客机的技术、经验,还是动力系统,中国都需要俄罗斯。

4)俄罗斯人的心思

互利互惠、“双赢”是维系中俄CR929联合项目的前提。对于俄罗斯来讲,参与929飞机联合研发对俄罗斯航空业而言也意义非凡,至少有以下几点好处。

第一,借研制CR929宽体客机的技术改进、升级俄罗斯的宽体客机。

中俄联合研制CR929宽体客机目前已经正式立项开展,两国即将展开相关的研制工作。不少俄罗斯人认为,包括伊尔96在内的俄罗斯宽体客机产品和计划将受益于CR929项目,并从中获得更新的技术以实现本国的技术升级。

伊尔-96是俄罗斯伊留申设计局研制的四发远程宽体客机,是在伊尔-86基础上发展,外形与伊尔-86很相似,但实际上有很大区别,采用了先进的结构材料及现代水平的工艺技术,延长了使用寿命,达60000飞行小时或12000个起落。装4台索洛维耶夫PS-90A高涵道比涡扇发动机的伊尔-96,提高了飞行性能,加大了航程。该机1988年9月28日首飞,1993年投入商业运营,最大起飞重量为250吨,可以载客235人-300人,航程9000公里。伊尔-96在指标上接近空客A340和波音777,但是性能和经济性仍有较大差距。由于苏联解体后财政困难,资金出现问题,发展严重受阻。1992年8月首架改装普惠公司PW2337涡扇发动机的伊尔-96M首飞,目前伊尔-96除了货机型号尚有订货,客机型号已经停产多年,近乎无人问津。

实际上,早在2014年,俄方便提出了在伊尔-96-400飞机的技术基础上中俄双方研制新一代远程宽体大客机的提议。尽管没有完全得到中方回应,但俄罗斯迫切希望升级伊尔-96的愿望表现的一览无遗。

第二,借机研发新一代大推力高涵道比的民用发动机

中俄商用航空发动机有限责任公司成立后,C929宽体飞机的动力PD-35大涵道比涡扇发动机的研制与生产将由俄罗斯主要承担,中国科技人员辅助参与。这对于缺乏资金的俄罗斯来说,无疑是一件天大的好事。

苏联解体后,俄罗斯有意向立足于伊尔-96客机,研制性能更加优秀的伊尔-98客机。目前,伊尔-96安装的是4台PS-90A高涵道比涡扇发动机。和同一级别的双发波音客机B777、空客的A340相比,伊尔-96 四发布局的经济性广受诟病,然而直接采用2台PS-90A发动机却会动力严重不足。基于以上原因,俄罗斯长期以来一直希望研发出新一代的涡扇发动机,用两部大推力涡扇发动机替代伊尔-96客机的所有四部发动机,从而提高飞机的经济性。不过,独联体国家的一个通病,就是缺乏研制资金,因此,伊尔-96升级计划便一直处于停顿状态。

PD-35发动机一旦研发成功,推力将高达35吨,有望成为俄罗斯有史以来研制推力最大的发动机。它不仅可以加装CR929,也可以改装俄制的伊尔-96,还可以进一步提升自身的大推力大涵道比涡扇发动机技术,对于俄罗斯而言,一箭三雕,求之不得,何乐而不为?!

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图5 PD-35发动机模型

 第三,提升自身大型客机的研发能力,联手中国与波音空客抗衡。

相对于中国,俄罗斯的大型客机的研发技术和经验堪称“丰富”。然而,在大型客机的整体研发水平上,和空客和波音相比,俄罗斯仍相差一大截,这一点从表1中已经可以看出端倪。

以宽体客机为例,到目前为止,俄罗斯共研发有两款宽体客机:伊尔-86和伊尔-96,分别于1980年和1993年投入运营。波音、空客飞机维护性好、维护成本低、整机寿命长,特别是遍布全世界的维护体系更是俄系客机无法比的。因此,在长达38年和25年的时间里,伊尔-86和伊尔-96的累计产量都仅为100多架,市场严重受到波音、空客飞机挤压,仅限于俄国和独联体的一些国家。

总之,不管是国际民航市场、国内民航市场,还是窄体客机、宽体客机,在性能、安全性和经济性方面,面对同级别的空客和波音客机的激烈竞争,俄制的大型客机系列均全线溃败,产量和销量十分惨淡。

因此,俄罗斯急需要提高自身大型客机的研发能力,研发或者升级自己的宽体客机,以对应波音空客的垄断性竞争。而此次借助CR929项目和中国联手,正是俄罗斯绝地逢生,恢复苏联时期雄风,与波音空客抗衡百年不遇的大好机会。

第四,从CR929宽体客机获利,同时为自己的伊尔-96、MC21寻求市场。

中俄联合研制CR929宽体客机,对于俄罗斯来说,经济上也必将会获得收益。其一,俄罗斯入股了CR929,中国分担了宽体客机研发的成本和风险,研发效率和成功率显著提高;他日CR929宽体客机成功研发运营后,俄罗斯会在CR929飞机销售方面会直接分红、获利。其二、随着CR929宽体客机、PD-35发动机的研发与日后生产,俄罗斯国内必然会有大批相关企事业单位和人员介入,缓和了就业压力,激活了企业,促进了俄罗斯相关产业链的发展。其三,CR929宽体客机联合研发,这将意味着中国巨大的民机市场将会在不久的将来全面向俄罗斯敞开,譬如签订中俄适航互认文件等。这种开放性不仅局限于CR929,未来升级版的俄制伊尔-96、俄制窄体客机MC21也极有可能从中获益。

 三、祝CR929早日展翅高飞

作为中俄两国深入合作研制的CR929客机,中国主导飞机的研制,俄罗斯也愿意将技术、经验,特别是核心的发动机技术拿出来分享,体现出中俄两国的关系和决心,已经达到了一个很高的水平,因此,我们有理由相信,在俄罗斯技术和中国资金的双重保障下,CR929的研制进程,一定会充满惊喜;在不就得将来,CR929定将展翅高飞。

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沈海军 沈海军

西北工大学士(1993年)、硕士(1997年)、博士(2000年)、南京航大博士后(2002年);现任同济大学航空力学学院教授,兰州交大兼职教授,博士生导师,飞行器工程所所长。 担任《The Open Mechanical Engineering Journal》杂志编委;教育部教学指导委员会成员。中国纳米艺术第一人,中国昆虫动力飞机第一人,中国三维打印飞机成功设计与试飞第一人。
主要研究方向:飞机设计、疲劳断裂、纳米力学等。已发表论文200余篇,其中,SCI检索30篇余篇、EI检索50余篇。承担或参加过国家863、国家自然基金、航空基金等多个项目。著有《纳米科技概论》、《新型碳纳米材料-碳富勒烯》、《近空间飞行器》、《纳米艺术概论》、《航空航天概论》、《千姿百态的纳米花》等著作。
联系方式:shj@tongji.edu.cn
上海市彰武路100号,同济大学航空与力学学院,200092

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