國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919將跳動(dòng)的“3D打印”的國(guó)產(chǎn)芯

“中國(guó)大飛機(jī)，去年就實(shí)現(xiàn)首飛了。我在國(guó)外也聽說了。但我跟你說一點(diǎn)——中國(guó)目前還造不出大型客機(jī)用的發(fā)動(dòng)機(jī)！”前不久，一位某國(guó)外航空公司的董事表示。作為華人，他希望中國(guó)的飛機(jī)制造產(chǎn)業(yè)能盡快提升到新高度，這樣，他投資的這家航空公司在機(jī)型上或可有更多選擇。但對(duì)于中國(guó)造不出大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)一事，令他對(duì)C919似乎信心不足。

這位外航董事所說，也對(duì)也不對(duì)。早在20世紀(jì)70年代末80年代初，中國(guó)就造出了可供大型客機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)。但隨著運(yùn)-10大飛機(jī)項(xiàng)目的下馬，國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦扇-8最后也隨之下馬。回首往昔，中國(guó)確實(shí)早已制造出大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，但是從經(jīng)濟(jì)性等角度看，還無法投入商用。

但是，據(jù)南極熊了解，在研發(fā)過程中，中國(guó)航發(fā)商發(fā)先后突破了鈦合金寬弦高空心率風(fēng)扇葉片、鋁合金大型薄壁風(fēng)扇包容機(jī)匣、3D打印燃燒室燃油噴嘴等多項(xiàng)試制關(guān)鍵技術(shù)，2018年5月18日首臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)CJ-1000AX在上海點(diǎn)火成功，初步驗(yàn)證了各部件及相關(guān)系統(tǒng)的功能和匹配性，后續(xù)將開展發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)初步性能摸底試驗(yàn)。C919用上國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的日子近了。

恰如CJ-1000AX的研發(fā)者中國(guó)航發(fā)商用發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司在網(wǎng)站首頁所掛出的“使命與愿景”所言——“提供商用大函道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)系列產(chǎn)品和相應(yīng)服務(wù)，成為商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)全球主制造商之一”，無疑，這家位于上海蓮花南路3998號(hào)的企業(yè)的夢(mèng)想，是讓國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)跳動(dòng)“上海心”，甚至成為全球有影響力的商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商。

點(diǎn)火，意味著什么？
“近日，我國(guó)自主研制的大客發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)（CJ-1000AX）首臺(tái)整機(jī)在上海點(diǎn)火成功，核心機(jī)轉(zhuǎn)速最高達(dá)到6600rpm。”一則短短的產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)消息，由國(guó)家工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)司發(fā)布在官網(wǎng)上，似乎沒有引起太多關(guān)注。

然而，這恰恰是一次非凡的點(diǎn)火，意義極其重大！航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為制造業(yè)領(lǐng)域“皇冠上的明珠”�？此撇⒉皇�分巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)則完全可以看出一個(gè)國(guó)家的工業(yè)綜合實(shí)力，包括工業(yè)底蘊(yùn)、技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)化能力、發(fā)展前景……

”上世紀(jì)80年代開始，中國(guó)航天開始在世界上有些名氣，并承接了一些外國(guó)衛(wèi)星發(fā)射生意�！币晃焕虾教鞂＜冶硎荆�“火箭發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)也考驗(yàn)一個(gè)國(guó)家的工業(yè)能力，但要知道——那是‘一錘子買賣’，一次性的，飛上天后就報(bào)廢了。換句話說，只需要做到功率足夠大，能夠把火箭發(fā)射到指定位置就行了。當(dāng)然，這一能力在1980年代的中國(guó)來說，已經(jīng)很了不起了。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)與此不同，它是反復(fù)使用的。造不造得出相應(yīng)功率的發(fā)動(dòng)機(jī)是一回事，能不能投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)——噪聲是否低到符合適航審定要求？可以正常使用的時(shí)間是否達(dá)到商業(yè)價(jià)值平衡？等等問題，需要工業(yè)制造能力來給出答案！”

目前世界上能夠造出商用級(jí)別航空發(fā)動(dòng)機(jī)的，無非美國(guó)通用電氣（GE）、英國(guó)羅爾斯·羅伊斯（Rolls-Royce）和美國(guó)普拉特·惠特尼（PW），頂多再算上法國(guó)賽峰（SAFRAN）旗下的斯耐克瑪(SNECMA)。如今世界上主要的客機(jī)生產(chǎn)廠商——波音、空客，包括巴西航空工業(yè)公司、龐巴迪等等，在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域幾乎都是向這幾家訂貨。中國(guó)商飛也是如此。

國(guó)家大型飛機(jī)重大專項(xiàng)專家咨詢委員會(huì)委員吳興世先生告訴《新民周刊》記者：“早在2010年的巴黎航展上，中國(guó)商飛所屬的上海飛機(jī)制造有限公司與CFM國(guó)際公司正式簽署C919大型客機(jī)項(xiàng)目推進(jìn)系統(tǒng)合同，商飛選擇CFM國(guó)際公司作為C919項(xiàng)目國(guó)外唯一的推進(jìn)系統(tǒng)供應(yīng)商。CFM國(guó)際公司研發(fā)的LEAP-X1C發(fā)動(dòng)機(jī)，將成為C919大型客機(jī)唯一啟動(dòng)動(dòng)力裝置�！�

CFM國(guó)際公司，即為法國(guó)斯耐克瑪與美國(guó)通用合資的一家公司。LEAP-X1C發(fā)動(dòng)機(jī)，是基于CFM-56改進(jìn)而來的一款發(fā)動(dòng)機(jī)。CFM-56普遍采用在波音737和空客A320上，自1979年投入使用以來，已交付近20萬臺(tái)。

LEAP-X1C發(fā)動(dòng)機(jī)是一款新型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，較之CFM56，將減少16%的燃油消耗。而一旦該發(fā)動(dòng)機(jī)與新的飛機(jī)技術(shù)相結(jié)合——譬如飛機(jī)機(jī)身采用新材料而更輕盈，燃油消耗將進(jìn)一步降低。

換言之，如果不研制中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商用大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，通過主制造商-供應(yīng)商模式，僅用進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)，某種程度上也能造出國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)。而飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)，與商用飛機(jī)制造本身相比，完全是另一套體系，一個(gè)艱難程度不亞于甚至更高于大飛機(jī)項(xiàng)目的大工程。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)具有高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、高壁壘的特性。目前，研發(fā)普通單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的投入在10億到30億美元，時(shí)間周期為10年到15年。從1960年代開始，圍繞三四家航空發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭，全球此行業(yè)的主要制造商和供應(yīng)商不超過25家。

同為航空強(qiáng)國(guó)的俄羅斯，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別是在民航客機(jī)所用發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，確實(shí)落后于美國(guó)和歐洲英法等國(guó)。有報(bào)道稱，西方的民航發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，動(dòng)輒達(dá)到一兩萬小時(shí)， CFM56-3型發(fā)動(dòng)機(jī)使用最長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到21529小時(shí)。而俄制此類發(fā)動(dòng)機(jī)的平均壽命僅三五千小時(shí)。俄羅斯的問題還在于——隨著蘇聯(lián)解體，原本分散在各加盟共和國(guó)的航空工業(yè)被拆分得支離破碎。譬如航空發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)，許多核心部門在烏克蘭。隨著俄烏關(guān)系緊張，俄羅斯更難以獲得丟在烏克蘭的航發(fā)技術(shù)。

2018年4月16日，俄羅斯《獨(dú)立報(bào)》報(bào)道稱，英國(guó)羅爾斯·羅伊斯公司計(jì)劃為中俄聯(lián)合研發(fā)的CR929遠(yuǎn)程寬體客機(jī)提供發(fā)動(dòng)機(jī)。文章稱，目前無論俄羅斯，還是中國(guó)，都無法為這款中俄聯(lián)合研制、在中國(guó)組裝的客機(jī)提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。

2017年5月成立的、總部設(shè)在上海的中俄國(guó)際商用飛機(jī)有限責(zé)任公司，確實(shí)有CR929遠(yuǎn)程寬體客機(jī)的研制項(xiàng)目，但目前中俄商飛并沒有對(duì)羅爾斯·羅伊斯公司的表態(tài)發(fā)表評(píng)論。俄羅斯方面則稱，其計(jì)劃研發(fā)的PD-35發(fā)動(dòng)機(jī)，或?qū)⒂?023年完成驗(yàn)證樣機(jī)的研制工作，2028年可能投入批量生產(chǎn)，未來準(zhǔn)備用于CR929客機(jī)。

該公司為國(guó)產(chǎn)寬體客機(jī)配套的CJ-2000系列發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作亦已啟動(dòng)。而這，或許就是CR929的國(guó)產(chǎn)版發(fā)動(dòng)機(jī)了。

中國(guó)為何在可以在國(guó)際市場(chǎng)買到發(fā)動(dòng)機(jī)的同時(shí)，發(fā)展國(guó)產(chǎn)大客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)？
2016年，國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)公布的一組數(shù)據(jù)，給出了國(guó)產(chǎn)大客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)一旦研發(fā)成功，可在商業(yè)領(lǐng)域獲得的好處——“未來十年，全球渦扇、渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)需求總量將超7.36萬臺(tái)，總價(jià)值超4160億美元；渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)需求總量超3.4萬臺(tái)，總價(jià)值超190億美元。”同時(shí)，“國(guó)內(nèi)干線客機(jī)對(duì)大型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)累計(jì)需求總量超6000臺(tái)，總價(jià)值超500億美元�！�

如果僅僅是為了在4000多億美元，甚至僅是500億美元的市場(chǎng)中分一杯羹，如今發(fā)展國(guó)產(chǎn)大客發(fā)動(dòng)機(jī)，在時(shí)間上來說是非常緊張的。畢竟，設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證審定，包括商業(yè)合同，這一系列流程走下來，即便其中沒有差池，也會(huì)經(jīng)歷好多年。CFM56當(dāng)年花費(fèi)七八年時(shí)間才得以走向市場(chǎng)。即便具有后發(fā)優(yōu)勢(shì)，國(guó)產(chǎn)大客發(fā)動(dòng)機(jī)也不可能一蹴而就。換言之，中國(guó)即使想在這十年周期內(nèi)分得航空發(fā)動(dòng)機(jī)的一杯羹，也不會(huì)分到很多。

但中國(guó)人仍然要去研發(fā)國(guó)產(chǎn)大客發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)樽约簱碛羞@一制造能力，與受制于人，完全是兩個(gè)概念。

吳興世說：“雖說是執(zhí)行主制造商-供應(yīng)商模式，可是，在飛控、燃油、液壓、航電等系統(tǒng)，商飛都會(huì)選擇一個(gè)B角，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)亦然�！�

CJ-1000AX首臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)整機(jī)在上海點(diǎn)火成功，標(biāo)志著中國(guó)大中型商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造跨進(jìn)了一個(gè)新紀(jì)元。此前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)是“卡脖子”瓶頸，這一次中國(guó)航發(fā)商發(fā)加快了核心技術(shù)攻關(guān)、搶占了產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。未來，一旦發(fā)生A角無法登場(chǎng)的情況，B角將立馬解決問題。而國(guó)產(chǎn)大客發(fā)動(dòng)機(jī)有朝一日能被國(guó)際市場(chǎng)所接受，其意義比之C919乃至CR929進(jìn)入航空公司服役不遑多讓。

一個(gè)臺(tái)階一個(gè)臺(tái)階的登攀
CJ-1000AX由中國(guó)航發(fā)商發(fā)負(fù)責(zé)研制，直徑1.95米，長(zhǎng)3.29米。該發(fā)動(dòng)機(jī)包含風(fēng)扇/增壓級(jí)、核心機(jī)、低壓渦輪和附件傳動(dòng)機(jī)匣裝置，由近35000個(gè)零組件組成。CJ-1000AX在上海點(diǎn)火成功，意味著中國(guó)的大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)，即將投入激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。

提及中國(guó)的大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，許多人會(huì)想到1979年定型的國(guó)產(chǎn)渦扇-8發(fā)動(dòng)機(jī)。渦扇-8發(fā)動(dòng)機(jī)就是在上海研發(fā)出來的。其作為為國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)運(yùn)-10配套的發(fā)動(dòng)機(jī)，曾是運(yùn)-10的“心臟”之一，先后飛到北京、烏魯木齊、鄭州、合肥、廣州、昆明、成都、拉薩等地，累計(jì)試飛130次，飛行時(shí)間170小時(shí)，各項(xiàng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

但隨著運(yùn)-10的下馬，渦扇-8項(xiàng)目亦下馬。原因是多方面的，但根本的一個(gè)原因在于——造得出能夠使用的飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，并不意味著投入商用能夠賺錢。二十年彈指一揮間。由國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)C919項(xiàng)目上馬，為國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)配備“中國(guó)心”，發(fā)展出國(guó)內(nèi)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商，成了題中之義。

2009年1月18日，由中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司與上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司、上海電氣（集團(tuán)）總公司、上海國(guó)盛（集團(tuán)）有限公司共同出資組建中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司，簡(jiǎn)稱“中國(guó)航發(fā)商發(fā)”。在選擇國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商為C919服務(wù)的同時(shí)，國(guó)產(chǎn)大客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目于此始啟動(dòng)，然后開始了一個(gè)臺(tái)階一個(gè)臺(tái)階的登攀。

2013年由概念設(shè)計(jì)階段轉(zhuǎn)入初步設(shè)計(jì)階段。2016年7月4日和5日，工業(yè)和信息化部在上海組織召開大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)評(píng)審暨轉(zhuǎn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段會(huì)議。由中國(guó)工程院院士劉大響擔(dān)任主任的評(píng)審委員會(huì)經(jīng)過兩天的認(rèn)真質(zhì)詢、評(píng)審后認(rèn)為，大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)階段研制工作已基本完成，形成工程圖7800余張，技術(shù)報(bào)告2700余份，完成部件系統(tǒng)試驗(yàn)423項(xiàng)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果完成工程圖優(yōu)化2300余張，更新技術(shù)報(bào)告500余份，發(fā)動(dòng)機(jī)總體技術(shù)方案合理可行，達(dá)到了既定目標(biāo)，可以轉(zhuǎn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。

2016年12月，中國(guó)航發(fā)商發(fā)與中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司簽訂C919飛機(jī)系列動(dòng)力裝置意向書，被正式確認(rèn)為C919飛機(jī)國(guó)內(nèi)動(dòng)力裝置提供商。

2017年4月，中航發(fā)向中國(guó)民用航空適航審定中心遞交了為國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)配套的唯一國(guó)產(chǎn)動(dòng)力CJ-1000A項(xiàng)目適航工作聯(lián)系函。

半年多以之后，2017年12月，CJ-1000AX首臺(tái)整機(jī)完成裝配。2018年3月30日，其在上海臨港總裝試車臺(tái)完成了全部調(diào)試工作。4月3日通過了試驗(yàn)前評(píng)審，之后落實(shí)專家代表提出的各項(xiàng)意見建議后，首次點(diǎn)火，一次成功。

在研發(fā)過程中，中國(guó)航發(fā)商發(fā)先后突破了鈦合金寬弦高空心率風(fēng)扇葉片、鋁合金大型薄壁風(fēng)扇包容機(jī)匣、3D打印燃燒室燃油噴嘴等多項(xiàng)試制關(guān)鍵技術(shù)。近日首次點(diǎn)火一次成功，初步驗(yàn)證了各部件及相關(guān)系統(tǒng)的功能和匹配性，后續(xù)將開展發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)初步性能摸底試驗(yàn)。

從2013年之前的概念設(shè)計(jì)階段，到如今點(diǎn)火成功，開始整機(jī)初步性能摸底試驗(yàn)，中國(guó)航發(fā)商發(fā)遵循“主制造商－供應(yīng)商”研制模式，積極拓展國(guó)內(nèi)外供應(yīng)商資源網(wǎng)絡(luò)，依托中國(guó)航空研究院上海分院構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新體系，目前已有110多家全球合作伙伴參與中國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)，涉及產(chǎn)品研發(fā)、制造、原材料以及試驗(yàn)測(cè)試等領(lǐng)域。

融入世界，未來，將有可能讓中國(guó)航發(fā)商發(fā)成為國(guó)外飛機(jī)制造企業(yè)的供應(yīng)商嗎？目前看，一切皆有可能。


來源： 新民周刊