习近平总书记在考察中国商用飞机有限责任公司(简称:中国商飞)设计研发中心时,对中国飞机制造业寄予了厚望,他指出:“中国的飞机制造业走过了一段艰难、坎坷、曲折的过程,而今迈步从头越,万里长征走了又一步。”并进一步强调:“尽管这条路还很长,要保持耐心,要一以贯之、锲而不舍、扎扎实实、脚踏实地。”

为实现国产大飞机翱翔蓝天的愿景,多年来,中国商用飞机有限责任公司一直致力于推进技术创新和自主研发,力求在航空领域实现自主可控,提升国家整体工业能力和技术水平。在HIDW2023主旨演讲中,中国商飞公司技术专家任和指出:“人类在追求以机器为目标实现飞行梦想的过程中,中国与世界同步起跑。”

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任和

中国商飞公司技术专家

营销中心科技委副主任、中国工业设计协会副会长、俄罗斯工程院院士

中国商飞(全称:中国商用飞机有限责任公司)成立于2008年5月11日,总部设在上海。作为国家大型飞机重大专项中大型客机项目的实施主体,中国商飞承担着统筹干线飞机和支线飞机发展、实现我国民用飞机产业化的重任,主要业务包括民用飞机及相关产品的科研、生产、试验试飞,并从事民用飞机的销售及服务、租赁和运营等业务。

Part 01 人类共同的梦想

飞行,自古以来就是人类共同的梦想,科技的进步让这个梦想逐渐变为现实,同时也构建出了一部丰富的“航天文化史”。这部历史是对现代工业文明、科学理性精神以及航天人无私奉献精神的见证。

作为中国大飞机发展历程的亲历者、见证者和参与者,任和在《中国大飞机:系统集成,创新设计》演讲中,带领大家回顾了这段历史。

自20世纪70年代以来,中国一直努力追赶并力求最终实现与世界先进水平并驾齐驱的目标,特别是在大型客机的研发方面,目前已取得了突破性进步。

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任和表示,运-10项目是中国自主设计和制造的第一架大型喷气式客机,尽管在技术上取得了一定成就,但由于多种原因,该项目最终在1985年终止。此后,中国尝试了与其他国际合作项目,如MPC75和AE100,但这些努力并未如预期的那样成功。进入21世纪后,中国经济的快速发展和对民航需求的增长,中国政府重新将“发展国产大飞机”列为重点战略目标

2002年,ARJ21支线飞机项目的立项,标志着中国新一轮大飞机研发工作的开始。 

2008年,中国商用飞机有限责任公司(COMAC)的成立,成为了实施国家大型飞机重大专项的核心力量

COMAC成立后,C919窄体干线客机的研发工作正式启动,并于2017年完成首飞。经过数年的试飞测试、适航审定等工作,C919在2022年12月取得了型号取证,这是中国大飞机发展中的一个重要里程碑,意味着该机型已达到安全飞行的标准,可以投入商业运营

Part 02 揭秘大飞机实力

01 什么是大飞机?

任和从国家层面对大飞机的定义作出了阐述,他指出:“飞机是指载客量超过100人、最大起飞重量达到或超过100吨,并且具备至少4000公里航程能力的商用飞机。这类飞机被设计用于满足航班运营的需求。”

02 大飞机有什么特点?

特点一:产品高度复杂

大飞机是一个国家科学技术水平和工艺化水平的集中体现,涉及到众多领域的技术和知识。制造大型客机需要高水平的技术实力、精密的制造工艺以及强大的经济支持来保障研发、生产和运营活动。

目前,在全球范围内,具备独立生产大飞机能力的企业仅限于美国的波音公司和由欧洲多国联合组成的空中客车公司。然而,中国商飞已经成功跻身这一行列,这标志着中国在航空制造业领域已取得了显著的技术进步

特点二:安全标准极高

民用飞机的安全性要求是人类所有交通工具中最高的,每10亿公里的死亡人数要求在0.05,远远低于其他交通工具。

特点三:可靠性标准苛刻

飞机在设计中的可靠性标准苛刻,如单个部件失效的概率要低至10的负9次方,整机失效概率为10的负7次方,而设计寿命通常要达到9万小时以上。

特点四:经济性/耐久性要求极高

军用飞机的设计寿命通常只有几千个小时。相比之下,民用飞机的标准要严格得多,要求达到9万个小时的设计寿命,这意味着如果按照每天8~12个小时的利用率计算,一架民用飞机可以连续使用近30年。这样的设计寿命要求使得民用飞机必须具有极高的经济性和耐久性。

特点五:高技术密集、学科带动效应高

民用飞机项目对计算、数学、材料学、固体力学、信息学等学科有很高的要求,对相关产业也有很大的带动效应。例如,在研发过程中需要进行复杂的空气动力学计算和优化设计,依赖于高性能的计算技术和算法;制造大飞机所需的新型复合材料和高强度合金的研发促进了材料科学的进步;飞机结构分析、寿命预测需要用到固体力学理论和实验技术;现代客机的飞行控制系统、导航系统以及通信系统的开发离不开信息学领域的支持。

特点六:市场竞争残酷

民用飞机市场的竞争非常残酷,只有少数几家公司能够成功运营。自1949年第一架喷气式飞机面世以来,共有15个国家的32家主制造商研发了88款民用飞机。然而至今,已有28家主制造商退出市场,53款飞机未能实现盈亏平衡。目前,只有波音、空客、中国商飞以及巴西的安博威(主要生产支线飞机)四家公司在为人类提供飞机

特点七:大国实力

制造大飞机需要强大的经济实力和技术实力,目前全球只有美国的波音和欧洲许多国家的联合体空客能够制造大飞机,而中国商飞也已进入这个行列。

2022年全球喷气式商用客机交付量排名中,空客位居榜首,波音紧随其后,巴航工业排名第三,而中国商飞则取得了第四名的好成绩

特点八:需满足民机的适航取证要求

民用飞机需要经过严格的试航认证过程才能进入市场。这个过程通常包括设计、制造、试验验证、、适航审定、生产符合性认证以及持续适航监督等多个阶段,并且每个阶段都需要满足严格的标准和要求。整个过程可能需要数年时间,并且成本高昂。只有在完成所有步骤并获得适航当局的批准后,新型民用飞机才能投入商业运营。

Part 03 中国大飞机发展现状

中国大飞机项目主要由中国商飞负责统筹、推进。据任和介绍,目前,中国商飞已经取得了三款产品的显著进展,分别是ARJ21、C919和C929

1.ARJ21新支线喷气式客机

ARJ21是中国首款按照国际通用的航空适航管理条例进行研制和生产的涡扇发动机中短程支线客机。该机型主要用于满足从中心城市向周边中小城市辐射型航线的使用要求,为中国的区域交通网络提供了重要的支持。

自2014年12月30日取得中国民用航空局颁发的型号合格证后,该机型经过多次技术改进与优化以适应市场需求,并于2016年6月28日开始商业运营。凭借其高效能、舒适性和经济性,ARJ21赢得了市场的广泛认可。目前,ARJ21已实现全面批产,有一百多架在天空飞行。

2. C919窄体单通道喷气式客机

作为中国首款按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的中短程商用干线喷气式飞机,C919承载着中国商飞走向世界舞台的重要使命。

这款载客量为158至168人的飞机于2017年5月5日在上海浦东国际机场成功首飞,展示了中国在大型客机制造领域的突破性进展。经过多年的试飞与认证,截至2023年,C919已经完成了取证试飞,并于2022年9月29日获得了型号合格证,这标志着其设计满足了适航标准,可以正式投入商业运营。C919的成功不仅提升了中国商飞的国际竞争力,也为全球航空市场带来了新的选择。目前,C919已进入全面批产阶段,正在稳步提升质量和产量。

3. C929宽体远程客机

CR929是中国与俄罗斯联合研制的一款双通道远程宽体客机,计划用于替换老旧的波音767和空客A330等机型。

CR929的发展旨在打破波音和空客在宽体客机市场的垄断地位,推动全球航空业的多元化发展。尽管该项目面临一些技术挑战和合作问题,经过两国政府磋商俄罗斯表示退出该项目的合作。中方继续推进。目前进入初步设计阶段。随着研发工作不断深入,它有望成为未来航空市场上的一股重要力量,重塑全球航空业的竞争格局。

任和表示:“中国商飞秉持着‘批产一代,在研一代,预研一代’的发展策略,稳步推进大飞机项目的实施,并计划在未来可以推出一款更大、更快、更舒适的飞机,以满足市场的需求和期待。中国商飞通过持续的研发投入,不断提升其在国际市场的地位,并为全球乘客提供更先进、安全、舒适的飞行体验。

自2008年起,中国大飞机制造业始终专注于自主设计,国际合作,系统集成,在全球民用大飞机市场中崭露头角。随着更多国产大型飞机投入商业运营,中国有望在全球民航产业链中占据更重要的地位,同时也将有力推动相关配套产业的发展,为经济增长注入新活力。