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中国研制大飞机的历史脚步

2008-04-20科技日报本文被阅读过7939次[推荐][打印][保存][大字体][中字体][小字体]

  “研制大型飞机是党中央、国务院作出的重大战略决策,也是全国人民多年的愿望。我国航空工业经过50多年的发展,已经具备发展大型飞机的技术和物质基础。自主研制大型飞机,发展有市场竞争力的航空产业,对于转变经济增长方式、带动科学技术发展、增强国家综合实力和国际竞争力,加快现代化步伐,具有重大意义……”

  中国要不要造大飞机?能不能造大飞机?怎样造大飞机?当业界存在的诸多疑虑和争论变成越来越强烈、越来越统一的共识时,当承载着航空人近30年的梦想终于变成国家意志付诸实施时,回顾中国航空工业那段难忘的历史更显得弥足珍贵……

  令人难忘的“处女飞”

  镜头还是回放到1980年9月26日清晨,上海市北郊的大场机场。

  太阳尚未升起,辽阔的机场却是密密匝匝的人群,万余双眼睛锁定在机库大门。甲虫般的牵引车缓缓牵出一个庞然大物:流线型的机头抹着清晨的朝霞,驾驶舱的前风挡玻璃,就像一双大眼惊奇探望着外面的世界,浑圆的机身如同隧道开出的一列火车,高大机尾上则闪耀着巨大的五星红旗和一个醒目的红色标记———Y10。

  她叫“运10”,中国第一架自主设计的客机,也是中国历史上造出的最大飞机。

  全场的呼吸屏住了。

  “运10”的“处女飞”没有令人失望,启动发动机之后,开始在跑道上滑跑、加速,刹那间拔地而起,直冲云霄,如同大鹏展翅,轻盈自如。

  机场上万工作人员无不热泪盈眶、欢呼雀跃。那天,机场播放的是贝多芬的《英雄交响曲》。在人头攒动的参观者中,甚至有刚下手术台不久的工程师,身上挂着输液的吊瓶,执意要看为之奋战10年的“运10”试飞。

  “一支来自五湖四海的队伍,还没来得及‘排练’就被历史匆匆推上舞台,以敏捷而稳健、整齐的步伐,一炮打响,成功上演了一出威武雄壮的大戏。”已经作古的“运10”总设计师马凤山,生前曾这样评价中国自主研制大型飞机的道路。

  全国为之沸腾……

  “708”的艰辛十年

  34年前,在上海郊区,中国开始了一项代号为708的工程———制造自己的大型喷气客机。那时,国家领导出访国外,都是乘坐租赁的外国航空公司飞机,外界评论中国“尚未进入喷气时代”,是“一只没有翅膀的鹰”。

  1970年8月,国家正式下达文件,这项工程便被以文件下达的年月命名为708工程。来自全国航空工业300多个单位的各路精英被调集参与研制任务,以后该机被命名为“运10”。

  “运10”是我国飞机设计首次从10吨级向百吨级冲刺,这种量级的放大和跳跃会出现“尺度效应”,需要重新找到解决的途径。许多结构和系统,甚至概念和方法都提出了许多新的挑战。

  当时,世界喷气航空技术已经诞生了约15年,各种相关技术都落入设计者的视野。“运10”设计的飞行时间大部分在高亚音速区域,而当时只有前苏联的“图104”、欧洲英国的“三叉戟”和美国的波音飞机能达到这个速度。副总设计师程不时回忆当时的研制工作说:“这是个充满创新意识的过程。大家把三个设计方案,全摊在桌上,互相讨论,对比分析,博采众长,为我所用。”

  择优选定世界航空技术手段为我所用,既需要有放弃、否定的勇气,还需要驾御、消化它们的智慧,实现新的“工程综合”。

  例如在发动机的安装方式上,设计人员首先否定了苏式翼根式布局,然后手工制作出1∶1的全尺寸木质样机,按英国的尾吊式和美国的翼吊式进行风洞试验,最后选定翼吊式。实践证明,这个布局后来成为世界的主流布局,直至21世纪新开发的飞机仍然采用这个布局。又比如飞机的翼型,大家把当时能获得的苏联、欧洲和美国的翼型都放到风洞中试验,最后比较了试验数据,为“运10”选择了最合适的翼型。

  不过,这种创造性的研制方法也遭到了一些嘲笑和质疑:在发动机安装方式上,有些人强烈要走苏联“图104”的路线,选择美式就是“胆大妄为”;有人讥笑翼型是英国的三叉戟。

  但是,程不时认为,翼型作为一种工程研究的基本成果,各国都可以挑来利用。如果按照嘲笑者的逻辑,因为爱迪生发明的电灯泡是圆的,中国就必须做成方的;福特造的汽车是四个轮子,中国只有造出五个轮子才是民族的。而事实上,整个20世纪内,中国所有飞机使用的翼型,从来没有使用“李时珍翼型”或“祖冲之翼型”等纯民族品牌的翼型。

  种种分歧概括起来,无外乎两种思路:一种是“仿制论”,认定一个意识形态,不顾技术分析和试验数据,主张不动脑筋地照抄苏联飞机,复制出中国的“图104”。

  “运10”的研制走的是另一条路线:抛开意识形态的干扰,用实验和数据说话,在设计中所需的各种技术手段上,谁先进就用谁的。也就是我国飞机设计创建者徐舜寿一贯倡导的“熟读唐诗三百首,不唯外国机型论”的方法,即根据飞机的任务需要和客观数据,从世界航空技术总库中挑选合适的手段,独立自主地进行新的“工程综合”来形成自己的设计。又称“综合设计法”,综合百家之长,集成创新,形成自己的总体方案。

  可贵的是,这些在苏联技术体系下成长起来的设计者突破了传统技术轨道的限制。经过164次复杂的实验,1980年,一架我国拥有完全知识产权的大型喷气式客机出现在人们面前,使“运10”成为中国第一架按英美适航条例设计的国产飞机。

  “我从来就没担心过!”

  “运10”试飞前,人们难免也会对技术产生质疑。就连起飞的前一天晚上,还有人问程不时:“飞得起来吗?”

  “怎么飞不起来?!”程不时急了。以后几十年,总有记者问他诸如担心是否飞得起来的问题。

  “我从来就没有担心过。”因为亲自参与了设计,因为有无数试验数据的支持,更因为相信科学,所以他满怀自信,心里有数。

  果真,那天的试飞非常成功。

  在上海一个普通的居民楼里,程不时至今向记者讲述起当时的场景,仍然激动万分。在他的电脑中,记者看到了许多珍贵的试飞影像资料,那些数据显示着“运10”的飞行纪录:最远航程8600公里,最大时速930公里,最大起飞重量110吨,最高飞行升限超过11000米。最值得称道的是,该机还在被称为“空中禁区”、“死亡航线”的西藏,连续7次试飞。

  有一张地图让人印象深刻,上面标注着“运10”飞过的航线,它就像一只巨大的手掌,覆盖了我国版图内所有的大山大江、高原平地、荒漠沃土、湖泊和领海:以上海为手掌心,“小指”指向哈尔滨,“无名指”直指祖国心脏———北京,最长的“中指”抵乌鲁木齐,“食指”伸向“世界屋脊”拉萨,“大拇指”则南抵广州、昆明。

  “运10”飞机的研制共采用了近百项新材料,一百多项新标准、新工艺。机体国产化率100%,除发动机向国外采购配套外,航电和机械系统国产化率超过96%。波音一位副总裁看了飞机之后说:“如何研制大型喷气式运输机,你们毕业了,我们只不过早毕业几年而已。”

  因为采用了美国的翼吊式,有人认为“运10”是抄波音。美驻华空军武官亲自参观“运10”之后说:“凡是熟悉波音飞机的人,站在机舱门前看一眼就明白,‘运10’不是波音飞机的复制品,机翼构型明显不同。”

  为了对“运10”进行科学的论证,1981年6月,三机部、上海市邀请了航空、冶金、化工以及经济界方面的专家共55位同志,包括樊绪箕、吴仲华、王俊奎等老前辈航空专家,联合召开了“‘运10’飞机论证会”,并进行考察。与会代表一致认为:“运10”飞机已经有了一个很好的基础,将来可以依此发展各种类型的民航飞机。

  但1983年10月,由于继续研制所需要的3000多万元资金无法落实,“运10”项目被搁置,自主研发之路受挫……

  “三步走”走了弯路

  上世纪90年代,航空工业部门制订了通过国际合作发展航空事业的“三步走”计划:第一步是由麦道提供技术,合作生产MD80系列飞机和MD90飞机国产化;第二步与国外合作,联合研制100座级飞机,约在2005年服役;第三步自行设计、制造180座级飞机,2010年实现。但不幸的是,到1998年秋,计划宣告落空。

  美梦始于组装外国整机。

  为了实施国际合作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。抛出的“绣球”很快引起波音、麦道的积极响应,原因是美国民机大厂商受到“运10”研制成功的强烈震动。麦道公司破天荒在美国境外首次与外国合作组装、生产民机,即上海工厂的MD-82和MD-90。1995年至2000年,合作生产的MD-90项目,国产化率达到70%。

  然而天有不测风云,1996年,波音兼并麦道。几个月后,波音断然宣布关闭麦道90生产线,上海的麦道生产线仅装配了两架而收场,成为最大的冤大头项目。

  组装整机之路行不通,继而转向零部件转包生产之路。国外公司对转包生产过程严格控制。猫儿什么都愿意传授给老虎,惟独保留“上树”的核心技术。多少年来,波音747的零部件有60%以上靠转包,然而迄今为止,波音的转包商中从来没有成长出一个“波音”。

  1992年的合资项目从干线转向支线,提出100座的AE-100项目。初衷是请一个“洋教头”提供技术支援,以中方为主体,来发展我国具有独立知识产权的民用飞机。“第二步”计划似乎眼看就要实现。但谈判中,外方最后摊牌要求收取高额的“技术转让费”,并称其为“入门费”。中方无力承担。

  中国的民航飞机命运多舛。历史一晃20年,中国的广阔蓝天上,依然见不着“中国制造”的大飞机身影。

“后来者居上,自主者成功”

  早在两年前,北京大学管理学院路风教授经过长期调研,写了一份《我国大型飞机发展战略研究报告》。

  在他看来,梳理持续20年的各种分歧,归根到底还是,依赖外国设计还是依靠自主设计。路风认为,对自主创新能力缺乏底气,对自主创新产品不信任,就如同“一个刚开始学步的婴儿,因为还没有最后证明她今后是否能够步履矫健,所以不许生存”的逻辑一样荒谬。

  仿制技术文化,只会磨灭自主创新的独立意识,使人们坠入了妄自菲薄的泥潭而不能自拔。

  可是,回顾世界航空历史,民用客机领域的成功者,恰恰都证明了“后来者居上,自主者成功”的逻辑。欧美民航工业的争霸史,兴许会有启迪。

  波音出现之前,道格拉斯公司稳居行业垄断地位。1955年波音开发第一架大型喷气式客机波音707。707面世后,很快取得商业成功,还被选为美国总统座机“空中一号”。波音宣布研制747时,遭到诸多非议。有人担心,造出如此之大的飞机,与当时的制造能力不符。无人敢接此种机型的航空保险,甚至有人示威,要求立即停止研制工作。但波音顶住压力,历经十年磨难,并最终雄霸国际航线。1996年,波音颠覆了往昔的大赢家―――麦道帝国王朝。

  空客诞生之前,是波音一统天下。1967年,英国、法国和德国联合起来上马“空中客车”计划。30多年来,欧洲空客追上了美国,逼死了麦道,又动摇了波音,并雄心勃勃地与其争霸天下。

  波音、空客的故事,蕴涵着同样简单的道理:在其开发早期阶段产品都不成熟,也遭遇过困扰、挫折,但坚持满足市场需求,坚持自主创新,在自行搭建的开发平台上不断改进,最后都陆续取得成功。

  说别人的故事,长自己的记性。颇耐人寻味的是,“运10”的开发比波音晚10多年,比空客仅仅晚两年。

  “哪个企业不都是石缝里求生存,最终打破原有对手的一统天下?”现任中航商用飞机有限公司总设计师吴兴世,自1972年就参与了“运10”的研制工作。他概括“运10”有三大不能忽略的创新:“第一,从方案上,满足需求,具有前瞻性,所选择的方向结合了需要和可能,至今仍是大型喷气客机的主流方案;第二,成功突破前苏联的技术体系,起步向民用飞机国际先进技术体系转变;第三,‘运10’首次大规模采用计算机辅助工程、计算机辅助设计等一系列先进技术,实现了多项‘零’的突破式跃进,为我国航空工业后来的技术进步打下重要基础。”

  “‘运10’不仅仅是一个飞机产品,而是倾全国之力建立起来的大型客机开发平台。”他在接受记者采访时说:“如果没有‘运10’的成功,我今天谈的会是另外的故事。但正是有了这个基础,我才敢说20年前中国有这个能力。产品的缺点不应该是抛弃她的理由。”

  自主研制不是梦

  “从长期战略需求来看,现在起步大飞机不早,前期调研是长期的准备过程,”吴兴世认为,“当市场需要和技术可能相交时,我国就能及时进行研制。”

  投资大、风险大、回报周期长,一个项目踩空就会遭致灭顶之灾。为什么还要坚持发展自己的大飞机?“经济结构的缺陷必将导致经济的不独立,经济的不独立又必将导致政治的不独立。”吴兴世一语中的。

  商务部部长的一句话浅显易懂,普通百姓也能明白个中滋味―――“在中国,8亿件衬衫才能换来一架空客A380。”

  许多院士专家也一直在为此奔走呼号:“中国正面临着国内民航市场快速成长和未来对民机的巨大需求,大飞机产业对推动整个国家的科技和经济发展乃至国家安全至关重要。”

  那么,我们是否具备了这个能力?吴兴世认为要回答这个问题,还离不开“运10”永远具有的实践意义,他强调研制“运10”是一种海纳百川、兼容并蓄的创新过程。“‘运10’研制摆脱了被动跟随外国的道路,实现了多项总体上的技术跨越。研制过程中,充分利用全行业资源,形成了核心企业和产学研结合的研产队伍,强调一切要经过实践检验,贯彻了大型系统工程的管理方式。就其技术的难度和试验的规模,有不少至今仍保持首创的记录。”

  很多专家也认为,“运10”已经搭建了很好的自主设计平台。同时,我们通过与国外合作发展了整机制造能力,并通过转包生产提高了部件制造水平和不断降低生产成本的能力。“我们在合作实践中掌握的技术诀窍,并不像内存那样可以被清掉。”吴兴世说。

  参加今年“两会”的全国人大代表、中国航空工业第一集团公司科技委副主任、中国工程院院士刘大响代表表示,我国拥有完全自主知识产权的ARJ-21支线飞机将于2009年底投入运营,这必将为我国设计制造大飞机提供全面的技术支持和市场营销经验。“预计到2020年前,我国自己研制的大型飞机将飞上蓝天,实现中国人民的又一强国之梦。”

  解决了是与否,下一个是方式问题。

  谈到与国际合作,吴兴世强调必须树立最终目标―――建立一个有自主知识产权、有自我发展能力的产业。

  “过程中开展国际合作是可以的,对民用飞机而言,在许多方面还是必要的,关键在于,出发点和归宿是什么,不要忘记培养自己的力量。有两种合作的愿景,一种是做代工厂,安于现状;一种是强调拥有自主知识产权,在合作的同时,发展自主创新的能力。”

  吴兴世强调:“合作只是途径,而不是目标。”

  当国人自主研制大飞机的呼声越来越强烈时,国家关于大飞机的论证调研也正紧锣密鼓地进行:2003年6月,国家正式启动“中长期科技发展规划纲要”的编制工作,同年11月,陆续成立了由国务院批准的国家重大专项论证组;2006年,大飞机被列入《国家中长期科技发展规划纲要》的重大科技专项,国务院成立了大型飞机重大专项领导小组,组织了专家论证委员会独立开展论证,经过6个月的工作,形成了《大型飞机方案论证报告》,今年2月26日,国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议,听取关于大型飞机方案论证工作汇报,原则批准大型飞机研制重大科技专项正式立项……国人的目光又一次聚焦在大飞机上。

  备受瞩目的大飞机股份有限公司在上海成立,注册资本190亿元,其全称为“中国商用飞机有限公司”。

大飞机10项待突破关键技术

  一.民用大型飞机总体设计技术

  二.现代民用飞机的气动特性预测方法

  三.民用大型飞机的噪声预测和减噪措施

  四.民用大型飞机载荷确定技术

  五.高效结构和强度设计技术

  六.长寿命高可靠性结构设计技术

  七.民用大型飞机防雷设计和抗高强度辐射设计

  八.多轮起落架设计技术

  九.先进复合材料结构设计技术

  十.适航审定的特殊要求的鉴定技术

 

(作者:陈磊)
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