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晨枫谈大飞机——from空军之翼

 

运-10 之死与中国民航飞机工业的复兴
  运-10 该不该死?答案既简单又不简单:运-10 不该死,但在当时的历史条件下却是不得不死。运-10 死得很孤独,死得很凄惨。运-10 之死使中国的民航飞机工业痛苦挣扎了二十年,至今仍不见出头之日。运-10 之死是关注中国航空事业人们心头的永远之痛。

中国第一架大型客机运-10 下线时的情景

  运-10 的上马是一个不正常年代的不正常决定,运1 0 的设计要求和研制过程也反映了这种不正常性。但不管怎么说,运-10 成型了,运-10 上天了,运-10 还飞上了西藏拉萨。这是一个了不起的成就,是中国航空人集体的骄傲,绝不是简单的“王洪文搞的那个东西”。然而,这只说明运-10 能飞。 运-10 是否能成为合格或优秀的民航客机,运-10 夭折之前有限的数据既不能肯定也不能否定。可是当时的政治经济气氛却是肯定的。中国在文革之后,经济上百废待举,政治上党争未止,当务之急是安定人心,休生养息,全面收缩铺得过大的基建和军工科研摊子已经刻不容缓,在条块中“削藩”也是一个因素。 运-10 虽然飞起来了,但离航班服务和创造产值尚有一段距离。当时的中国民航也实在是中国“官航”,其服务对象是高官显爵及皇亲国戚,指令经济未必敌得过对“革命事业重大损失”的风险,这与同样由国家垄断的铁路、航运、邮政、电信有本质的不同。民航对 运-10 的冷面孔有其难言之苦衷。不管“罪已当斩”还是“罪不当斩”,运-10 最终还是惨遭腰斩。相信歼-9、强-6、涡扇-6 等也有一本类似的伤心帐,其对中国航空事业的影响同样惨痛,同样深远。现在还不清楚当时的决策过程是怎样的。或许有人故意拆台,或许没人愿意担当罪名,或许根本没有什么决策过程,只是有关部门的心照不宣而已。如今事过境迁,除非官方全面公开当年的档案,否则再追究责任也是一笔糊涂账。

运-10 降落在拉萨机场

  决策过程也许不科学甚至不正常,但让运-10 下马的决定本身并非站不住脚。从企业上项目的角度来说,资金充裕时,上收益最大的项目;资金紧缺时,上收益/投资比最大的项目;投资开始见效的时机对两者的收益计算都至关重要。其实生活中也一样。笔者附近的一个城市在过去十多年里飞速发展,地价飞涨。十年前友人建议合伙提置地皮,日后包发。笔者也深以为然。但实在是囊中羞涩,糊口之后并无余力,只好作罢,坐视别人发那笔财。有意思的是,友人毅然借款提地,但最终挺不过去,在发财的前夜被迫折本脱手,血本无归。 运-10 下马前夜,柴米油盐酱醋乃是燃眉之急,投资额和见效时间都对运-10 不利。何况改革开放之初,国人面对西方花花世界瞠目结舌,相形之下自己愈觉寒酸和自卑,“翻两番”只是鼓舞人心之谈,无人能预料到 90 年代以来包括中国民航市场的飞速发展。西方向中国的兜售和有关当局的崇洋之心更对运-10 之死起到落井下石的作用。

参观运-10 的人群

  那么再来一次“两弹一星”行不行?“两弹一星”精神是中国人民的共同财富,绝对应该遍地开花;但“两弹一星”的作法有其局限,遍地开花就有问题了。“两弹一星”集全国之人力财力,不计工本强攻硬拼。在当时条件下,在 运-10、歼-9、强-6、涡扇-6 乃至更遥远的大运、远轰以及其他军工和民用高科技项目上全面套用“两弹一星”的作法,中国非心力衰竭、吐血而死不可。从另外一个角度来讲,当年军工科研摊子铺得太大,和盲目套用“两弹一星”模式不无关系。诚然,当年丰田的第一代汽车比起欧美老牌汽车来既简陋又不结实,但它们闯过来了,现在把许多当年对它们不屑一顾的老字号打得满地找牙。上飞能不能也挺一挺闯过来呢?在当时条件下,这就是赌博了,成者或许黄金万两,败者则注定倾家荡产。不同的是,丰田如果失败,倒霉的是公司和投资者,予国计民生并无大碍。西欧诸国好歹是发达国家,补贴空客不伤筋骨。上飞自己没有本钱挺,但要是在百业凋敝、百废待兴的当时倾全国之力作此豪赌,一旦失败,党国的安危都可能成问题。在“稳定压倒一切”的时代,孰重孰轻显而易见。

运-10 驾驶舱

  很多人喜欢将运-10 与大致同时代的空客来比。其实除了时间上勉强可以算接近以外,运-10 与 A300、上飞与空客之间没有太多相似之处。波音的某个副总裁也许说过运-10 不是波音 707 的翻版,米格的一个总师还说过歼-7 超越了米格-21 呢。虽然没错,但是仍然不能掩盖运-10(和歼-7)基本设计在当时已经过时的事实。运-10 的最大起飞重量是波音 737-300 的一倍,但载客量相差无几,这笔帐不难算明白。即使美国空军至今仍在大量使用波音 707/C-135 机体也不能说明问题,那是因为美国空军已经拥有大量符合军标且仍有使用价值的波音 707/C-135 机体和配套地面支援设施及备件,启用新机体并使其达到军标既不合算也无必要,而不是前者仍然有多么先进。然而 A300 在大型民航客机上率先采用超临界翼型、双发宽体、双人机舱,波音在十年后推出波音 767 时才赶上,实非运-10 可比。另外,空客在 70 年成立时就不是“初出茅庐”。空客主力成员如法国航宇、德国的戴姆勒航宇(奔驰汽车的表亲)、英国航宇(曾半途而废,后重新加盟)都是“老甲鱼”辈份的。战前和螺旋桨时代就不说了,自喷气客机时代开始,英国航宇的旗下有彗星(世界上第一种喷气式民航客机)、三叉戟、BAC-111、VC-10,法国航宇则有快帆、水星(基本布局和 A300 及其相似,只是小些,但也是宽体双发),英法合作的更有大名鼎鼎的协和式超音速客机。戴姆勒没有什么拿得出手的喷气客机,但有法德合作的 C-160“协同”式运输机的先例,和德国强大工业基础的支撑。即使小兄弟西班牙的 CASA 在战术运输机领域也打出了自己的一片天地。这些公司在空客成立以前有历次双边和多边合作的经验,大中小飞机的设计开发能力和经验、生产设施、销售网络、售后服务也相当成熟。尤其对英法而言,独立开发宽体客机并非不可能,合作主要是为了分担风险和分享市场。A300 从 72 年首飞到 74 年投入航班运行只用了两年。82 年首飞 84 年投入航班运行的 A300 的缩短型 A310,在民机上率先采用 CRT 和常规仪表混合显示。87 年首飞 88 年交付使用的 A320 更是在大型民机上率先采用“玻璃机舱”和电传操纵。飞行员在 A300-600 上训练好后无需额外训练就可飞 A310,以后的 A320、A330、A340 之间也是如此,这一点波音至今仍不能作到。这些都是空客实力的例证。相比而言,上飞乃至整个中国航空工业在运-10 以前的纪录就要苍白多了。 运-10 首飞至最后一次飞行,前后有 4-5 年时间,但离航班运行仍有距离。这在“有条件要上,没有条件创造条件也要上”的当时已经是了不起的成就了,但与空客的差距也是一目了然。至于波音副总裁、麦道的某个人或英国某个杂志的话,不必太过认真。洋人说中国坏话的也多了去了,怎么不一起引用呢?关键是自己要有一个清醒、平衡的平价。用一个也许不恰当的比方,即使在当时,上飞与空客之比也好比今日汽车界的吉利与戴姆勒-克莱斯勒之比,充其量不超过一汽、上汽与戴-克之比。这里,戴-克合在一起同样是一个“新”公司。但当时的空客与波音之比却不是如此悬殊。当时的波音没有今天这么显赫,麦道、洛克希德虽被波音“盖”过,但仍在制造大型民机,军机更有通用动力、格鲁曼、 诺斯罗普、洛克威尔、LTV 等。当时的空客与波音之比更像今日的德国大众与美国通用汽车之比。

试飞中的运-10

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原帖由 bobwu 于 2007-11-23 15:14 发表
字体搞大一嗲那 。

老眼昏花……
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  中国大客要冲出波音和空客的重围,还要在技术上有所创新才行,否则在大量采用进口系统的情况下,很难在价格上有明显优势,更难说服用户放弃已经证明的空客和波音飞机,而使用并没有多少优越性的大客。
  技术上的创新可以在别人已经走过的路上走得更远,但这很不容易。要走一遍别人走过的路,还要走得更远,除非别人在睡大觉。要走别人没有走过的路,这不光需要天才,更需要胆识。技术上的创新还包括制造过程上的创新。丰田汽车在汽车设计技术上没有登峰造极的极品,但在制造过程的效率和质量控制上有绝招,这就是本事。
  空客飞机一直在技术上别出心裁,和波音打非对称战争。在座舱技术方面,空客率先采用了所谓“暗板”概念,所有仪表和指示灯在正常情况下都不引人注意,只有在故障或者意外情况下才用灯光或其他措施提醒飞行员的注意。这在现代自控人机界面设计中是一个创举。在开创了双发宽体的先例后,空客再接再厉,在 A300 的缩短型 A310 上,率先采用所谓“玻璃座舱”,用较少的电脑显示屏代替大量的传统仪表,并首先采用了电传飞控系统。A310 还在垂尾上采用了碳纤维复合材料结构,这是复合材料在民航飞机上较早的应用。A310 还借用了协和式的技术,在飞行中将燃油从机翼油箱转移到尾翼油箱,用重心的移动而不是平尾的偏转来配平,大大降低了巡航阻力,提高了经济性。A320 的数字电传飞控在民航界引起了一场革命,飞行员用侧置摇杆操纵飞机,将正面的仪表板解放了出来,全部用于仪表。A320 也扩大了复合材料的应用。A330/340 将 A320 的数字电传飞控又进了一步,容许飞 A330 的飞行员在不需要重新培训的情况下就可以直接飞 A340,甚至可以在 A330/340 和 A320 之间互换。这种 cross-qualification 大大节约了航空公司的培训经费,并增加了人员调配上的灵活性。A380 作为世界历史上最大的飞机,当然采用了更多的新技术。在制造上,空客将整个飞机的制造分解成几个大的模块,每个模块都已经埋好所有管线,在总装的时候只要把模块之间对接,管线对接,就完成了。这样的制造方式充分发挥了专业分工的长处,也兼顾了工作机会的均等,是空客得以成功的一个诀窍。中国的大客将有什么样诀窍,我们不得而知。但剑不如人的话,就要技胜于人,否则只靠死缠烂打,是要吃亏的。
  为了实现更好的经济性和降低环境噪音,大客或许在设计思想上也应该考虑另辟蹊径。在波音研究新概念客机的“绿队”的方案中,有几个很有意思。一个是“Fozzie”,这是一个采用浆扇发动机(propfan)的方案。涡扇发动机的经济性来自风扇驱动的外涵,风扇越大,外涵道和内涵道的空气流量之比(即所谓涵道比)越大,经济性越好,噪音也越低。当风扇的环形罩彻底取消时,涵道比达到无穷大,经济性最高,这就是所谓的浆扇发动机。但环形罩对噪音的遮挡作用没有了,桨叶卷起的气流冲刷机身,反而造成很大的噪音。Fozzie 将两台浆扇发动机创造性地布置在门式尾的高平尾两端,桨叶的气流不再冲刷机身,至少舱内噪音的问题得到了解决。如果恢复环形罩,经济性会略有损失,但噪音问题可以得到更好的解决。Fozzie 的问题是机尾较复杂,重量较大,需要双垂尾来支撑两台发动机,高置的发动机的重心也较高,横滚稳定性会是一个问题。最大的问题则是航速较低,大约比喷气客机的 0.85 马赫低 15-20%,只和螺旋桨客机相当。如果改变人们对空中旅行时间上的期望,Fozzie 是一个很值得考虑的方案。

Fozzie 是波音研究新概念客机的“绿队”的一个方案,采用门形尾两端的浆扇发动机,速度比喷气式稍低,但耗油可望有较大的下降

  另一个思路称为 Beaker,采用展弦比较大、后掠较小、翼展较大的细长机翼,像滑翔机一样,用更高的气动效率来降低对发动机推力的要求,只需要很小的推力就可以维持飞行。这个方案同样有航速较低的问题,同时特别大的翼展在机场的地面机动比较碍手碍脚,需要考虑折叠翼尖一类的特别措施。

Beaker 也是从省油出发,用滑翔机一样细长的机翼提高升阻比,达到省油目的,速度同样要受一点损失,还需要采用折叠机翼使机场的地面机动不至于太碍手碍脚

  波音“绿队”的 Kermit Kruiser 方案从另一个角度突破,采用鸭式布局和前掠机翼。飞机的速度增加时,如果不考虑燃油量的变化的话,飞机的重心不变,但产生升力的压力中心向后移动,产生一个自然的低头力矩,需要由控制面产生一个相应的抬头力矩来恢复平衡,这就是所谓的配平。通常配平是通过压水平尾翼完成的。水平尾翼的偏转产生阻力,阻力的向下分量实现抬头力矩,这就是巡航中配平阻力的来源。配平产生的“降力”还需要增大翼面积来补偿,导致额外的阻力。从协和式开始,民航客机常常将机翼内的燃油有控制地转移到尾翼油箱中去,用重心的移动来减小配平阻力,但这个方法不是没有局限的。在所有油箱都满的或者空的时候,转移燃油显然不现实。燃油在管道内双向流动,也对燃油管理增加了复杂性。鸭式布局把水平尾翼搬到前面,可以通过调节前翼的升力来实现配平,大大减小配平阻力。不管是前掠翼还是后掠翼,升力都是靠气流由前向后流经翼面产生的。但斜掠的机翼前缘使部分气流产生沿机翼前缘的展向流动。这展向流动在后掠翼上就导致最后在翼尖“跌落”,造成升力损失,所以后掠翼首先在翼尖发生失速,容易在需要横滚稳定性的时候失去横滚的控制力矩。到了前掠翼,展向流动的终点是翼根,所以首先失速的地方是翼根,这样不容易失去横滚控制。在正常飞行的时候,后掠翼也有翼尖升力损失的问题,而前掠翼和机身的连接处好比天然的翼尖小翼,所以前掠翼的失速特性和气动效率比后掠翼高。前掠翼还有机翼安装位置靠后,把最有用的中机身段空出来用作商载或炸弹舱的好处。前掠翼有前掠翼的问题。翼尖产生升力时,在材料的弹性作用下产生自然的向上扭转,扭转的结果是迎角增大,这进一步增加了升力,产生更大的扭转,这就是所谓的气动发散。不受控制的话,气动发散可以很快超过结构的强度,所以除了实验性飞机,很少有生产型飞机采用前掠翼,在客机上采用前掠翼可能还太过前卫。不过把 Kermit Kruiser 的前掠翼改成后掠翼,就是 Sonic Cruiser 的样子了。即使不追求 0.98 马赫的速度,降低的配平阻力依然是很有吸引力的,何况机翼后移,起落架也后移,起飞或降落时容许拉起的迎角可以增加,而不需担心机尾拖地,这样可以缩短起落距离,是一个额外的好处。Kermit Kruiser 的原用意是通过翼上发动机来降低对地面的噪音,如果机翼改称上单翼,可以连带机舱内的噪音也一并降低,不过这样起落架的布置要多动脑筋了。

Kermit Kruiser 是比较前卫的一个方案,鸭式布局加前掠翼,意图在保持速度的同时,用鸭翼降低配平阻力,用前掠翼较高的气动效率实现后掠翼难以达到的经济性,翼上发动机对地面的噪音也较低

  Honeydew 实际上是采用翼身融合体三角翼,介于三角翼和飞翼之间。飞翼的整个结构都用于产生升力,没有浪费,重量最轻,但很多乘客将远离机窗,非但造成不适,而且不利于紧急疏散。飞翼的纵向长度短,也使俯仰控制力矩较短,造成飞行控制的问题。B-2 那样的轰炸机对风险的承受能力较高,客机上应用就必须谨慎得多。翼身融合体具有飞翼的一些好处,但在技术上又没有那么极端,是一个不错的折衷。

Honeydew 则是翼身融合体方案,介于飞翼和三角翼之间,用较高的气动和结构效率实现较轻的重量和较好的经济性

  中国的大客当然不一定会采用这其中任何一种方案,中国或许有更新颖、更有创意的方案,也许没有。但大客要突破波音和空客的重围,不在技术上由相当的创新,恐怕是不行的。
  在制造上,大客也应该走出自己的路。中国的特色是劳动力便宜,但大客需要的都是高级劳动力,而不是民工,所以也未必见得就真的便宜到哪里去。空客采用各地制造大型模块然后运到图卢兹总装的办法,成飞、西飞、沈飞甚至贵飞为波音、空客制造大型部件有日子了,各庄都有高招。放弃这些现成的能力和各自的长处而在上海另起炉灶是不合理的,也是浪费的。大客或许也需要建立类似空客的“大白鲸”那样的空运体系。空客的模块是按纵向分段的,前机身,中机身,后机身,机翼,尾翼,等等。这样随着飞机的不断增大,“大白鲸”也要不断增大。另一个办法是水平分段,前机身也水平剖成上下两半,这样增加了总装工作量,也增加了模块连接之间的要求,但增加了空运系统的适应性,也降低了成本,总体上或许还是有利的。空客 A380 本来也打算采用这个办法,最后出于种种原因而没有采用,结果是 A300-600ST 装不下 A380 的分段,只好用海运和卡车在公路上运送,十分不便。
  在技术上,全新技术项目的技术冻结是一个关键时刻。冻结过早,应该采用的新技术没有采用,应该考虑的问题来不及考虑;冻结过晚,后面的具体技术设计来不及处理;平行的边冻结边具体设计是最危险的,除非有十分的把握,否则返工和延迟几乎是不可避免的。但作为一个全新的项目,技术的发仗嵬新主意的产生都处于一个高度活跃的状态,人们对具体问题的认识也是在不断更新之中,更新、更好的东西在冻结之后不久才出现几乎是不可避免的。这是需要有严格的技术更改控制过程。如果不是对安全有严重影响,应该抵抗诱惑,严格控制更改。在具体设计阶段作大范围的更改不光耗时费力,而且容易出错,一个环节没有顾及到,就会有应该一同更改的东西被拉下,造成安全或生产上的隐患。那么如何把更新、更好的东西也结合进产品呢?在设计之初就应该有一个分期改进计划,对手头现有成熟的、半成熟的、不成熟的东西有一个规划和时间表,在设计的时候为未来的改进预留接口,在推出产品的时候就明确告诉用户未来的分期改进计划,并切实付诸执行。对于更大的改进,这是产品规划的问题,就像拉长机身、增加航程、更换新一代发动机或航电什么的。这也应该公之于众,用户好心里有底,对他们的未来采提和营业计划也有所准备。
  大客作为经济行为,其成功不可避免地和经济挂上钩。大客的启动肯定要由ZF资助来开始。在经济全球化的今天,各国都对ZF补贴十分敏感,生怕自己吃了亏。中国是经济全球化的受益者,不能为了大客而过于损害中国在经济全球化中的整体受益。国家拨款用于军用的大运的研制,谁也没法胡说八道。大运的基本科研成果转用于大客,别人要指责也是死无对证的事,也不怕。但大客的融资要是有太多的国家直接投资,肯定会受到指责和激烈反应。然而,要是ZF资助以优惠贷款形式,比如前 N 年没有利息,利息从 N+1 年开始;或者贷款有利息,但偿还从飞机出售到 M+1 架开始,那样就比较容易交待得过去。空客就是这样融资的,波音从军用飞机项目和 NASA 的研究成果受到间接补贴,所以大客可以理直气壮地照此办理。第一批用户是十分关键的。按照惯例,客机都是在有一定的预定订货才上马的。对于第一批用户,给与多达 25-30% 的优惠价是普遍的,也是不违反合理竞争的惯例的。当然,这个优惠一直给下去,就要遭到诟病。长期优惠政策本身也有问题。要么定价本来就过高,要么公司根本就不想盈利。这都不是正常的商业行为,不是大客持续发展的正道。大客的定价应该是有竞争力的实价,不搞漫天要价、坐地还价的名堂。为了鼓励第一批用户,可以向用户提供第一批飞机,说好若干年内用户有帮助商业性试飞的义务。时间一到,试飞飞机换成全新飞机。飞机公司获得飞机在实际营运中的使用经验,为后面的改进指出方向;航空公司也花一笔钱得到两架新飞机用;双赢。飞机公司还应该鼓励旧飞机市场,飞机公司可以将就飞机翻新,或者改装成货机或其他特种飞机,再次出售。ZF还可以注资建立一个飞机租赁公司,或者和国际上已经有的租赁公司如 ILFC 或 GE Financial Services 合作,批量提买一批大客,供财力或者信用不够的新用户短期租赁。这样新用户不必为下不了长期负担的决心而犹豫,如果使用效果不理想,租期满了可以退还,但经营成功的可以继续租赁,或者按剩余价值买下来。总之,大客不是一个单纯的技术问题,也是一个经济问题,必须综合考虑,才能获得成功。
  经过 20 年的挣扎和反思,中国的大客终于要上马了。不管有什么样的艰难险阻,这片鸡毛是注定要飞上天的。
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  大飞究竟多大,要看中国航空工业的能力、决心、信心和对自己的定位,这只有业内的决策层才说得清楚,我们瞎猜是没有用的。这牵涉到对市场和研制的技术风险的评估,对国内技术储备的评估,以及对外国技术依赖所带来的风险的承受能力。然而,不管能力、决心、信心和定位如何,大客不应该当成简单的进口替代来做。不管大客可以如何作为预警机、加油机或其他军用大型飞机的平台,大客在本质上是客机,其他的都是副业。只有主次弄清楚了,才能对大客的性质正确定位。大客在本质上是一个经济行为,而不是一个军事行为。作为军事行为,经济性是次要考虑,从一开始就立足国内的技术是主要考虑。但作为经济行为,有利可图的国际合作就可以是一个很现实的选择。
  由于民航产品对可靠性和国际认证的要求,在短时间内建立一整套航空配件系列工业是不现实的,摊子也将铺得很大。这是一个鸡生蛋、蛋生鸡的问题。如果没有足够的可靠性记录,就难以获得准生证;没有实战的机会,就难以获得可靠性记录。但就和世界上很多事情一样,人们关注的不是合理,而是结果。人们需要的是蛋,至于如何找到鸡,或者如何由蛋孵鸡,那是你的事。如果中国有能力、有决心建立起一揽子的航空工业体系,这最好。这也要快,要迅速连片,否则零零碎碎地东做一点、西做一点,而没有持续的、坚实的需求,星星之火可能等不到连片就自生自灭了。另一个方法是,在建立国内的相关产业的同时,采取拿来主义,在坚持对总体设计和系统综合上的自主的前提下,采用开放结构的设计,追求“即插即用”的互换性,先采用国际市场上可靠的、成熟的产品,同时为国内相关产业提供参照和需求,鼓励国内产品在同等能力的前提下公平竞争,择优上岗。最关键的是,大客和相关产品不能采用降低的标准,这不是一个解决有无的问题,而是“只有胜者,没有第二”的问题。作为经济行为,大客和相关产品在用户最关心的经济性和可靠性上,一定要和波音、空客的产品有竞争力。一架便宜但老是趴窝的飞机是不能为航空公司盈利的,因此最终也是不合算的,是没有竞争力的。
  那对外国技术的依赖是不是会威胁大客的成功乃至生存呢?阶级斗争这根弦要绷紧,但绷得太紧了就草木皆兵了。大客不是军用产品,甚至不是军民两用产品,至少主要不是作为军民两用产品。一般认为进口发动机是主要风险所在。然而,即使是波音 737 级别的大客,考虑到可靠性和成熟性,在初期也将使用 CFM56 或 V2500 一级的进口发动机,在“卡脖子”问题上没有本质的区别。从另一角度,西方的大推力高涵道比涡扇发动机早已出售给中国,或者从飞机上带过来,或者作为备件,只要不是装用于军用飞机,就不存在“军事价值”的问题。况且中国手里有了发动机,不等于就有了技术。不是什么东西都可以反向设计的。中国要是能反向设计出 Trent 800 或者 GE90,也不必等到借用大客名义买的发动机了,现有波音 777 机队的备用发动机就是现成的。要是怕中国将大客发动机改变用途,那现在也同样可以改变用途。这些都不是理由。座舱设备、飞控系统、起落架、液压系统等也是一样。越是基本的元器件越是没有必要禁运,难度在于系统级的设计和整合。即使在中国受到西方围堵最严重的年代,向中国出口大客和零备件也从来不是问题。冷战结束后,西方也向俄罗斯出口发动机和航电,供装用于俄制大型客机。没有理由认为西方会为了扼杀中国的大客而对中国禁运。事实上,如果西方会如此围堵中国的大客,那西方根本不用禁运,只要 FAA 和 JAA 刻意刁难,不发适航证,国外的空域就可能不对中国的大客开放,国外的机场就可能拒绝接收中国的大客起落,中国的大客就出不了国门。如果事事从这个角度出发的话,大客的性质就完全变了味了。反过来,西方要控制中国的大客的话,提供关键系统,使中国的大客产生对西方的依赖,同时增加对中国的出口,这才是上策。当年“全国产”的运-10 的发动机用的就是普惠的 JT3D。国产的 WS8 随运-10 的下马而下马了,但即使到那时,也始终没有见到 WS8 研制成功在即的报道,至少离商业上可靠运行还有相当的距离。如果运-10 上马,继续采用 JT3D 也完全是可能的,也没有见到过普惠拒绝出售发动机的报道。除了有 SNECMA 一半的 CFM56,以法国为主的空客用的发动机并没有法国的份。中国给大飞 15 年的时间。15 年说短不短,说长也不长。大飞要求的不光是先进的技术,更要求可靠的技术。从开发关键技术,到形成系列产品,到经历时间考验,这中间需要时间。实事求是地说,如果一切从头开始的话,15 年并不充裕。如果要等到所有关键系统全部国产化了才动手,歼-10 恐怕也不会在现在就翱翔在中国的蓝天,ARJ21 也将还继续在襁褓中不耐烦地翻跟斗。大客为什么就不可以考虑双轨齐下的战略呢?

涡扇-10

  退一步说,如果技术风险的关键在于发动机,那从 WS10 发展国产大推力高涵道比涡扇发动机也需要时日,在 15 年内能不能达到足够的可靠性等级是一个未知数,估计推力级别也在 CFM56 一级。也就是说,这将是四发大运的动力。作为双发动力的话,则比较适合波音 737 级别的飞机。但大客从经济性和发展潜力出发,直接上 A330 级别的话,也可以像 A330/340 一样,用共同的机翼和机身,同时研制双发中短程型号和四发中远程型号,前者作为大客的主力,后者用作青藏或者云贵航线,并作为军用大客(预警机、加油机、电子战机等)的基础。在双发型号上先用进口的现成发动机,等有合适的国产发动机的时候再换;在四发的型号上可以用进口发动机如 CFM56,也可以直接用国产的 WS10 发展型。这既给国产发动机提供了一个用武之地,又在同时最大可能地限制了风险。另外,这不仅回避了军用型大客可能面对的进口民品不得转用于军用的限制,也是双发发展万一受阻的退路,尽管在经济性上要受一些损失。推而广之,很多国产系统都可以通过这个“双轨制”,在军用大客上首先使用,获得“实战经验”。经过时间的考验后,再在民用的大客上和进口系统互换,就水到渠成了。这或许是既不自我限制大客的发展潜力,又限制技术风险的一个途径。
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鸡毛如何飞上天
  中国ZF决定上大飞项目,其中包括大运和大客。这其中更引人注意的,还是大客。大客是一件轰动的大事,但年轻的中国大客在如日中天的波音和空客面前,还是像老鹰眼前的小鸡。那鸡毛如何飞上天呢?
  大客作为一个经济行为,就要按经济规律办事。经济规律最重要的一条就是以长搏短。如果中国大客没有独特的技术特色,包括设计和制造技术,那这就只是一个看着别人眼红、跟着起哄“我也要”的东西。如果是这样的话,大客已经失败了一半。如果大客成了依赖ZF资助、断不了奶的娇宝宝,那就是彻底的失败了。大客应该是一个经济上有竞争力的产品,依靠自身的优点来吸引顾客,而不是一个简单的廉价代用品。说白了,就是大客不光要价廉,更要物美,至少是不比别人的差,绝不能是质次所以价廉的二等代用品。
  空客的经历经常被人们用来作为例子,说明ZF支持对新生客机获得成功的关键作用。但是人们忽略的是,空客不是单靠ZF支持而成功的。空客的成长之路是技术创新之路。空客正确地选定了正在开始流行的宽体客机、超临界翼型和高涵道比涡扇发动机,但没有走波音的四发或麦道和洛克希德的三发道路,而是走了独特的双发的道路。A300 不和波音 747、DC-10、L-1011 拼航程,而是从欧洲需求很高的中短程市场入手,正确定位,一炮打响。中国的新的大客要获得成功,市场定位是极其关键的。
  中国大客大体上会走两条路线:150 座的波音 737 级别,或者 250 座的 A330 级别。相对来说,前者技术风险较小,后者技术风险较大。在技术风险大的时候,小步快跑是一个不错的策略。问题在于航空产品的研制和使用周期都很长,小步的结果不是快跑,而是爬行了。另外,技术风险不是决定技术路线的唯一因素,市场和发展前景是更重要的因素。技术上再没有风险,没有市场和缺乏前景的产品是没有生命力的。

苏霍伊的 RRJ 和三菱的 MRJ 都是 ARJ 的有力竞争对手,还不包括已经行销多年的 CRJ 和 ERJ 系列

  不管中国的新的大客多么廉价,这毕竟是开发、制造和采提都很昂贵的东西。飞机公司没有能量隔三差五地升级换代,航空公司也没有胃口经常翻花样。大客不是低档消费品。在有的市场上,光靠价廉是不能获得足够竞争力的。不然,韩国汽车、俄罗斯客机早都该打遍世界无敌手了。民航客机的生产寿命经常在 20 年以上,使用寿命也是在 20 年以上。换句话说,从首架飞机最初投运到最后一批产品的最后退役,这中间相隔 40 年甚至 50 年并不是很惊人的事。这就要求产品具有相当的前瞻性,至少不能在研制的时候已经接近过时。大客要有较强的竞争力,必须面对15年后甚至更长远的市场。这就牵涉到对中国民航市场的基本估计上。一般认为,随着中国人生活水平的迅速提高,人们出行量将大大增加。坐飞机将不再是少数有钱人的专利,也不仅仅是偶尔为之的尝鲜,而是和铁路并行的长途交通的主要方式。不可回避的一个事实是,在未来较长一段时间内,大城市居民的收入水平和出行量将继续领先于城乡和农村的人们,所以大客的主要市场依然是大城市之间的干线交通。客流量增长了,但空域和机场不能同步增长,使用较大的客机而避免大量增加班次就成为必然,运量大、航程适中的宽体客机就比窄体客机更适合市场需要,也有更大的发展潜力。中国的铁路客运的运能在过去 20 年内有了长足的进步,但铁路客运反而面临越来越严峻的紧缺,原因就在于客运需求的增长速度持续超过铁路运能的增长速度。波音 737 从早期的 118 座到现在的 189 座(均按全经济舱高密度算)从另一个角度证明了客运量的增长和经济性随载客量增加而改善的事实。另一个例子是曾经很流行的小巴、中巴,现在被证明至少在城市交通中是一个鸡肋产品系列,既缺乏大巴的容量和经济效益,又缺乏轿车的灵活和方便。发展大客应该注意避免出现这样的尴尬。波音 737 级别的客机的需求在现在依然是最大的,但几十年后是否还是如此,尤其对大客将赖以生存的中国市场,并不是没有疑问的。

737 家族

  在 ARJ21 最大载客量达到 120 座的情况下,150 座的波音 737 级别的客机是 ARJ21 的自然演进,在技术上没有太了不起的风险。但大客走波音 737 级别的路线的话,这将不会是中国民航工业的雄心所在,这只是一个踏脚板,敲门砖,最终还是要上更大的真正的大客的。从波音 737 这样的单走廊窄体客机跃进到波音 787 这样的双走廊宽体客机,这中间的技术门槛并不小,甚至可以说比从 ARJ21 跃进到波音 737 还要大。因此,大客走波音 737 级别的路线,就意味着中国民航工业将需要二次创业,如果现在这一次算作第一次真正的努力的话。这就需要重新下决心,重新积聚能量。中央给大客 15 年的时间,15 年到了,大客至少要达到“自谋生路”的程度,而不是依靠国家的继续补贴,否则这就不是一个经济行为,而是一个“政绩工程”。从大客达到自谋生路,到积聚起足够能量再为二次创业冲击,这中间需要不少的时间,说不定又是一个 15 年。中国民航工业等得起吗?另一方面,如果大客直接向 A330 级别的飞机冲击,再掉过头来研制波音 737 级别的飞机,就是下坡路,顺风船,可以不费太长的时间和太大的力气,就能得到高质量的成果。空客的成功经验表明,最初的产品切入点的选择对公司的长远成功是至关重要的。宽体中程的 A300 很快发展成缩短机身的 A310,更先进的 A330 和 A340 也是在 A300 的机身基础上发展而来的,而十分成功的 A320 在 A300 的基础上“轻松愉快”地就研制成功。
  波音 737 和空客的 A320 已经是“薄利多销”的产品了。空客将 A320 的组装转移到天津,不是为了欧中友谊或者帮助中国建立航空工业,而是和西方汽车公司转移中低档汽车生产线到中国没有本质的差别,那就是削除薄利的产品,专注于厚利的产品。虽然不能就此断言空客和波音已经预计到这一级别的客机的鸡肋前景,但这已经不是它们未来的重点,这是没有疑问的。在过去 20 年里,空客经常在订货数、交货数深圳销售总额上超过波音,但在利润上超过波音的年份就很少。原因无二,因为波音在大飞机市场上的优势,使波音在 747、777 上赢取比 A320(当然也包括波音 737)上多得多的利润。如果空客在未来将 A320 系列统统转包到中国或别的低成本国家,这将一点不奇怪,因为空客也想过波音的好日子,在 A380 和 A350 上赚厚利。由此说来,中国大客倒是可以走“敌退我进”的路,捡取波音和空客放弃的阵地,但这将大大延长打入核心阵地的时间,而时间是一把双刃剑,并不总是对中国有利的。波音和空客退出这一阵地,加拿大的 Bombardier 和巴西的 Embraer 也在动这块阵地的脑筋,并且已经有所动作。中国面临的并不是一个垂手可得的软柿子。中国大客也可以走“孟良崮”的路,万马军中取上将首级,中心突破,四面开花,这就直接面对波音和空客。
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大洋上漂来的八宝饭
  八宝饭在糯米底子上洒一点甜美鲜香的饯果,又喜庆,又好吃,中国人过年过节都喜欢来一点。但八宝饭的糯米底子不容易消化,吃得太猛了会出问题,甚至有听说吃死人的。那真是乐极生悲了。在中国终于重下决心上大飞的时刻,大洋彼岸的波音传出消息,说是有意和中国合作。波音在未来十几年里,也计划用一个全新的系列取代已经连续生产四十多年的波音 737 系列。这正好和中国给大飞的十五年时间相吻合。如果波音和中国大飞合作,这无疑是中国航空工业的一个难得的机会,但这会不会是一碟八宝饭呢?要是这盘八宝饭端上来,中国是吃还是不吃?
  中国和波音合作过。在运-10 的年代,中国和波音谈不上合作,但运-10 对波音 707 有重大借鉴,这是没有疑问的。80 年代的麦道项目是真正合作的开始,尽管由于种种原因,后来的结局出乎当初的初衷。今天的波音依然是世界上拥有最先进民航技术的两大家之一,波音的品牌也侍嵯作产品在出生之处就不需要为市场认可太过担心。在空客已经把 A320 总装线转移到天津的时代,波音将波音 737 后继者(暂且简称其为新波音 737)的总装线转移到中国也不是不可思议的事。这一级的飞机尽管量大,但相比于宽体客机来说,毕竟利薄。将这种利薄产品转移到中国,符合波音那样的大公司追逐厚利产品的经营路线。况且总装线转移到了中国,经营控制权不等于就转移到了中国,波音更是从每架飞机抽成,坐享其成。丰年一起发,灾年收入减少,但不必负担生产怠速运转所带来的损失。这是“大客芭比”的好买卖。新波音 737 在中国组装,不仅有利于降低生产成本,也有利于抓住中国市场,至少不让空客专美。换个角度看,A320 将得益于中国较低的制造成本,波音没有别的选择,只有将新波音 737 的生产转移到成本类似甚至更低的地方,事实上也就只有中国。

厦门航空的新一代波音 737:737-800

  这样的合作对中国也是有利的。不管怎么说,中国上大客在技术上和经济上是要承受重大风险的。既然有重大风险,就是钵满盆溢和血本无归的可能性并存,我们不能光着想好事。有波音在技术上的经验和市场上的资本,中国大客的风险无疑将大大减小。中国需要 150 座的窄体客机,中国也需要就业机会,中国更需要这样和世界先进水平零距离接触的机会。中国当然不应该放弃这样的好机会,应该张开双手欢迎。当然,合作的代价是收益也会相应减小。这不光是营销上的盈利要上缴波音一部分,更是中国大客产业链将形成对波音在技术和供应上的依赖,难以实现形成独立的技术和产品体系的初衷。更大的问题是,如果大客决定走 150 座窄体客机的路线的话,将因为和新波音 737 的重叠而失去存在的理由。新波音 737 在中国落户,既增加大客在技术先进性和经济性上的压力,又增大了商业风险。新开户头和老字号在高端市场竞争,总是要面临特别高的商业风险的。

不久前的华航客机起火爆炸事故显示了新一代 737 的机翼存在设计缺陷

  这就回到大客的技术路线之争上:大客应该先上 150 座窄体还是直接上 250 座宽体?波音的这一碟八宝饭没有改变窄体或宽体路线的技术风险,但大大增加了窄体路线的商业风险。即使没有新波音 737 这一茬,先上 150 座窄体,然后再积累经验上 250 座宽体,时机和市场都不等我们,而且从窄体到宽体的台阶并不比从支线到窄体干线小,太多的因素都可能使这个两步走的设想最后成为水中之月,第二步永远也迈不开,何况现在第一步也可能成问题。直接上宽体,然后再打回马枪上窄体,技术和经济风险都集中在宽体这里,后面的就是顺风船。相对来说,这依然是最优的技术和商业路线。
  如果直接上宽体,中国依然不需要拒绝波音的合作,这依然可以是双赢。中国航空工业的规模足够大,中国人也是好学的,有师傅指导,15 年的时间在技术上可以有太多的进步。大客在商业上不一定要组成具有研发到制造到销售一条线的传统公司,具体的研发和制造可以转包给现有的西飞、沈飞、成飞、上飞等公司,大客公司作为总承包,负责政策、协调、销售和售后服务。这样的话,西飞、沈飞、成飞、上飞等依然可以作为承包商和波音或空客合作,与大客并行不悖。这里面当然有竞争,大客和波音会抢人才、抢设施。但是这些人才和设施本来就不是大客私有的,大客要是在中国航空制造业都没法和波音竞争,那还是早早自*算了。
  要是波音有意和中国就新波音 737 合作的话,这是一个机会,也是一个挑战。这是一碟八宝饭,吃得好,美味;吃得不好,吃坏肚子。
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  定点分别定西安和上海也是有道理的。就是波音、空客这样的老字号也不在同时上两个白手起家的超级项目,西安不可能同时吃得下大运和大客。西安在大型飞机的气动和结构上的经验和上海在综合工业基础方面的强处正好两者互补。

上海航空工业参与过运-10、MD-82、MD-90 的研制或制造

  在具体的技术上,大飞有几个关键问题。一是发动机。大运的四发或许有机会采用进口发动机,但作为军用产品,长远来说国产发动机是必须的。中国正在开展一系列的航空发动机研制计划,其中或许就有从战斗机发动机的核心发动机向大运发动机衍生的计划。大客可能在一段时间内都需要采用进口的发动机。首先,作为民用飞机,进口发动机的阻力比较小;第二,国产发动机再先进、再可靠,也需要时间来证明。大客等不了那么长。可以一边用进口发动机,一边在国产发动机上积累运行时间,获得可靠性的记录。这里面的关键就在于大客应该具有能够在多种发动机比较容易地互换的能力,这在国际上有先例,不是做不到的。
  机翼是气动性能的关键,中国在超临界翼型的研究上已经有一段时间了,可能已经大有收获,正等待时机一显身手。是否采用翼梢小翼,包括像波音 777-300ER 那样并不翘起来、只是增大后掠的类型,还有待具体的气动研究决定。除了超临界翼,变弯度技术、层流控制技术等先进机翼技术也应该考虑,如果不马上应用,至少应该对这些先进技术可能的收益,在成本、可靠性上的代价都弄清楚,而不是一概否定。

新下线的 ARJ21,可以说是麦道在中国的又一个孩子

  材料是另一个难关。常用的铝合金性能成熟、可靠,但重量较重。作为在经济性上要和国际先进水平竞争的大客,机体过重将是致命的,再先进的发动机也挡不住过重的机体,就像再强壮的郑海霞也跑不过王军霞一样。波音 787 是第一个全复合材料的机身,大客要直接上全复合材料的机身恐怕困难太多。A350 没有那么极端,采用在 A380 上已经成熟的 GLARE 材料,这是玻璃纤维增强的铝合金。A350 还采用了可焊接铝合金,大大改善了工艺性。中国在这些先进铝合金方面的研究成果不清楚,但中国得天独厚的稀土资源或许可以帮助中国出奇兵,在材料技术方面助大飞一力。

空客使用 GLARE 材料制造的 A-380 壁板。Glare 层板是由 0.3~0.5mm 的铝合金薄板与预浸玻璃纤维带(0.2~0.3mm)交替层压而成的,Glare 层板具有优良的抗拉-压疲劳性能

  除了技术上的问题,营销上的问题也必须考虑,再不能犯运-10 的研制和民航脱节的错误了。大运的研制和销售没有问题,军品的研产销ZF可以一手包办。大客就不一样了。即使大客性能优良,在没有可靠性和经济性业绩之前,即使国内的航空公司也会对用巨资提买未经证明的产品犹豫不决。爱国主义难以作为主要的提买动力。即使是国有公司,也是要按经济规律办事的。靠行政命令更成问题,不光会在业界引起反弹,也会在国际上造成问题。时代不同了,中国可以对国际贸易中的惯例视若无睹的时代过去了,中国如果一意孤行靠市场保护和行政命令销售大客,必定引起美欧的强烈反弹,毕竟这是美欧赖以平衡贸易的重要产品。中国必须在研制的融资和研制成功后的销售中采用有创意的新手法,至少在面子上要说得过去。研制期间,可以仿效空客的做法,由ZF作保人,向飞机公司发放有偿低息贷款,或者以销售红利的方式作为还款方式,从规定年限后开始从每架卖出的飞机中提取红利。在销售阶段,除了低息贷款外,或许可以这样:对于承诺提买大客的公司,每提买的一架飞机先给他们一架用着,几年以后换全新的。这期间航空公司等于帮着营业性试飞,也好帮助在实用中发现问题,作出改进。这样可以消除他们对于初期可靠性、实用性和维修上的顾虑,他们最终得到的飞机也是经过实践检验和改进的飞机,而不是试验品。当然,这期间的问题都必须是小问题,而不是涉及安全的大问题,否则大客根本不能有适航证。回收的飞机可以翻新,作为二手再出售。这时大客已经初步建立了信用,销路应该不像一开始那样困难了。同样的优惠还可以扩展到外国航空公司,只要有人愿意买。这只是一个思路,并不一定可行,但大客的市场推销将需要一些创造性思维,这是没有疑问的。
  20 年前运-10 的上马和下马都有太多的历史悲剧,但是凤凰不死,只是重生。在烈火中涅磐而重生的中国大飞将肩负中国人的厚望,展翅冲天,将中华民族的复兴带入新的高度。
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  宽体、窄体不是一个简单的尺度问题,这里面反映了市场定位问题。客机的宽度是客机所有指标中最重要的。机身宽度大,每排就可以多安排座位;或者相同座位数时,座位的宽度就大,就舒适。机身宽度大,可以装载的航空集装箱和散件行李就多,就可以多搞“副业”,增加盈利。机身宽度大,座位所占的面积比例就大,走廊这样的“无效面积”的比例就小,经济效益就高。这个问题可以反过来理解,如果机身窄到只能在走廊两侧一边安排一个座位的话,那座位所占面积的比例就大体是 2/3,走廊占 1/3;如果机身宽度增加到走廊两侧各三个座位的话,那座位所占面积比例就增加到 6/7,而走廊降到 1/7。更宽的宽体客机可以达到每排 10 座,当然需要双走廊,否则边上的乘客要翻越千山万水才能到走廊,就太不方便了。即便有两条走廊,座位比例还是达到 5/6,而走廊为 1/6。每排座位数多的话,达到相同载客量就不需要太长的机身,这对乘客上下飞机是很有利的。拖着行李和孩子在窄小的走廊里走三十排才到自己的座位,是很令人恼火的。如果需要走 50 排的话,非发疯不可。每排座位的分布也是有讲究的,由波音 767 的 2+3+2,有 A30 0的 2+4+2,有波音 747 的 3+4+3,有波音 777 的 2+5+2,各有各的道理,但最靠边或最靠中间的座位应该离走廊不超过一个座位,这样进出方便,所以 747 和 777 的布置并不好。但不管怎么布置,较宽的机身是不同的布置成为可能。

闪耀着复合材料光芒的 B-787 已经下线,续写波音神话

涂装完毕的 787 整装待发

  但是机身也不能随便加宽。增加机身宽度就等于增加机身截面积,就是增加迎风阻力和巡航油耗。增加机身宽度也增加机身的周长,也就是增加机身的表面积,增加摩擦阻力。增大的机身当然也增加重量。
  机身的尺寸对客机的成功非常关键。波音 707 的成功使波音 707 的机身截面在波音 727、737、757 上得到继承,即使最新的波音 737-800 也依然使用波音 707 时代定下的机身截面尺寸。A300 的机身比波音 767 更宽,刚好可以在地板下装载两个 LD3 航空集装箱,这对 A300 打败波音 767 十分关键。A300 的更宽可以在不损失机舱高度的前提下,采用圆形截面,而波音 767 就必须用椭圆形截面才能保证机舱高度,实际上增大了机身周长和摩擦阻力。A300 的机身截面被 A330/340 所继承,原因就在于 A300 的成功。大客要获得经济上的成功,必须非常仔细地选择机身截面的尺度和形状,这对今后的成功有着重要的影响。
  大客作为一个经济行为,就应该从目标市场的需求出发。大客在一开始估计以国内航线和亚太地区航线为主,用户以国内市场为主,兼顾出口市场。中国是一个很大的国家,又是一个人口众多的国家。亚太更是一个人口稠密的地区。中国或许应该像空客的起点一样,以高容量中短程宽体客机为切入点,首先发展 A330 级别的宽体中短程客机。波音 737 级的窄体客机现在在中国十分流行,但随着出行人群的增加,主要城市之间的航班必然越来越拥挤,必须向更大的宽体客机升级。中国的大客不能光看着眼下的需求,必须以未来 20 年甚至更长的时间作为设计的基础。只有在主要城市之间的干线流量解决后,才谈得到“二级城市”之间的点对点流量。而中国的几百万人口以上的城市汗牛充栋,在欧美都算得上主要城市,一旦流量上去了,根本不是波音 737 级别的客机能挡得住的。

国内一家民营公司提出的“中华之星”客机设计,载客 120-210 人

外形接近 787

  从窄体客机入手可能在技术上比从宽体客机入手的风险要小一点,但发展余地也要小一点。从窄体客机向宽体客机攀登,这就是一个坎,需要重新下决心,重新积累,重新冲击,可能最终不见得比直接从宽体入手有利。
  直接上宽体在技术上风险较大,但由于大运的关系,并非不可克服。大运在具体的飞机构件上或许难于和大客直接共享,但在设计技术和制造技术上是相通的。既然大运的尺寸相对固定,大客没有理由不充分运用大运的成果,而非要另起炉灶上窄体。在大客获得成功后,发展窄体的波音737级别的客机在技术上就迎刃而解了。
  这样的话,理想大客的基本型也跃然纸上了:
  下单翼,双发,机身宽度在 A300 的 5.64 米(地板下正好可以装载两个 LD3 航空集装箱)和波音 787 的 5.74 米(更加舒适)甚至 A350 的 5.91 米之间,但不大可能达到波音 777 的 6.19 米,载客 250-300 人,航程约 5,000 海里/9,000 公里,最大起飞重量在 250-300 吨之间。
  在这个基本型的基础上,可以衍生出加长的大容量型和缩短的增程型,当然还有货运型、客货混装型和军用特种飞机(加油机、预警机、电子战机等)。增程型的最大问题将在于 ETOPS180 以上的认证,这是取得单发停车还可以继续安全飞行 180 分钟的安全认证,对跨太平洋飞行很重要。在进一步研发窄体客机后,中国的大客就成为一个体系,中国的民航客机工业也真正形成了。
  国务院的决定还规定了时间,那就是 15 年。这是一个很有意思的条款。一方面,中国的大飞工业基础还有很多空白,需要时间填补;另一方面,如果现在就开始一面创造条件一面上,15 年间很多设计要求都会不可避免地发生变动。事实上,时间拖得太长是所有大项目的大忌,因为随着时间的变化,用户必然不断提出更新的要求,造成设计的反复返工,最后弄成面多了加水,水多了加面的尴尬。理想情况是积极准备,然后一鼓作气,一举攻下。在攻下的过程中,为未来改进预留接口,甚至根据技术发展的规划,对产品的中期改进作分阶段的升级规划。但是在最初的基本产品的研发上要及早冻结,拖太长的时间,这会夜长梦多,会坏事的。鼓气一鼓就 15 年不让泄气,要鼓出小肠气的。
  但针对中国大飞空白很多的现实,15 年又是一个不得已的办法。事实上,这 15 年可以分两步走。空军的大运要求急迫,空军对风险和成本的承受能力比民航强,先从大运入手未必不是一个办法,这也是笔者一贯主张先上大运的理由。在研发大运的过程中,飞机上的各种系统的研发同步跟上,通过在大运上的实际应用,在实践中不断改进,提高性能和可靠性,为在大客上用国产设备创造条件。
  在自主研发大运的同时,大客可以同步上。把注意力首先集中在总体设计和系统集成上,而不拘泥于具体系统的开发上。通盘采用符合国际上行业标准的开放结构,采取拿来主义,将国际上先进、合用的产品为我所用。大客是民用产品,国际市场上可用的产品很多,不怕个别人捣鬼。美欧都有反垄断法,要挟供应商不得向竞争对手提供产品是违反反垄断法的,中国也有抵制的牌可以打的。如果给中国的大客有问题的产品,这对外国公司的信誉并不利,也是有法律手段可以追责任的。和国际接轨本来就是双向的。在拿来主义的天下精华一大抄的同时,国产的系统和器件积极按照国际上行业标准设计,取得经验和可靠性的记录,逐步达到和进口系统的互换。应该注意的是,大客和国产设备不是简单的进口替换,而是应该和进口产品在公平的基础上择优竞争。在一开始的扶持是可以的,但养成习惯就不行了,所以目标不能设得太低,否则永无出头之日。光靠价廉是不行的,用进口设备点缀也是不行的,必须在本质上有竞争力,有发展余力,苏联民航客机工业在使用进口设备后依然垮台就是一个先例。大客不是汽车,可以四年换一代,飞机公司没有这个能量,航空公司也没有这个胃口。
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  本质安全设计是最好的情况。比如说,客机的舱门在空中如何保证不会意外打开,这是一个不简单的问题。为了保证门能关紧,以保证机舱密封,门框应该一圈开口大、一圈开口小,这样门关起来的时候可以抵住较小的门框,密封圈才能有效地保证密封。但小框应该在外面呢,还是在里面?小框在里面,舱门设计和制造简单,开关容易,但万一门锁或铰链失效,就有可能脱落,造成舱门洞开。在环境气压比舱内气压低的高空,这就要造成机舱急剧减压,危及乘客和机组的生命安全,这是不容许的。所以小框应该在外面,这样即使门锁或铰链失效,舱内较高的气压依然将舱门顶在较小的门框上,依然是安全的。即使在大气压力较高的低空,小框在外也使舱门相对不容易意外打开。但这样一来,舱门的开关就是一套很复杂的机构。开门时先要把门向里缩,然后才能从门洞中间较高的地方延伸到机外。但延伸到了机外还不能就象家里的门一样成 90 度地打开。万一飞机迫降,需要紧急离机,成 90 度打开的舱门或许正好挡住乘客最优的逃生方向,或者挡住营救人员进入飞机的通道,所以舱门延伸出机体后,必须打开到和机体平行的门侧,以最大限度地避免遮挡。这样一来,小小的机舱门就是一个相当复杂的系统。汽车也有车门,但汽车车门的小框是靠里的。这就是危害发生的机率和危害后果之间的平衡了。不可能什么东西都做到“无限可靠”的。机舱门只是一个小小的例子,更重要的但是常人不容易注意到的系统还有很多。飞机上采用液压作动机构而不是电动,就是考虑到液压系统是本质防火防爆的。
  不能做到本质安全的时候,就要根据危害的发生机率和危害的后果入手。比如发动机的个数,在发动机相对不可靠的时候,单发失效对四发的影响就要比对双发的影响小很多。但是当发动机可靠性非常高的时候,四发在可靠性上的优越性就不再显著,但四发在经济性上的损失就浮现出来。就是采用双发,还有发动机的位置问题。在飞行中,机翼产生升力,升力传递到翼根和机身的连接处,将机身托起。这样,机翼相对于机身有一个向上的扭曲力。翼下吊挂的发动机的重量可以平衡一部分这个扭曲力,降低结构强度的要求和结构重量,这也是为什么波音 707 以来大部分大型客机都采用翼下吊挂发动机的布局的道理。发动机越往外,对机翼的卸载作用越明显。但是发动机越往外,单发停车对飞机的偏航力矩也就越大,就越不容易控制。所以必须在确保单发停车后的偏航控制的情况下,才能把发动机向外移动。这里面又是一个权衡的问题。
  经济性是大客和大运又一个不同的地方。军用运输机也要求省油,这样可以增加航程,增加载重。但在空投和野战机场起落所必须的低空低速要求面前,省油是第二位的。民航客机就相反,不为短距起落而损失巡航的经济性。两者的差别就在机翼。在最大速度、起飞重量和技术水平属于同一级别的情况下,C-17 的机翼较粗短,后略较小,只有 25 度,采用前后缘襟翼等增升装置;波音 777 的机翼较细长,后略较大,达 31.64 度,只用较简单的后缘襟翼。作为军用运输机,一次运载大量伞兵并没有太大的实用价值,空投的出口只有那么多,拉长的空投时间不光增加遭受地面防空火力打击的危险,也大大增加了伞兵的散布。还不如缩短机身,减轻重量,把注意力集中在运载沉重的货物上。所以军用运输机较为粗短,C-17 的载重量比 C-130 大三倍还多,但装载伞兵的数量相差无几。民航客机当然可以改装为货机,但载客是主要使命,当然载客越多,经济性越好,所以需要较长的机身,以多载乘客。较长的机身在气动上也比较匀称,有利于跨音速面积率的考虑。军用运输机的机身截面形状和尺寸是由需要运载的装备决定的,为了方便载货,有些军用运输机的机身截面甚至是矩形的。但为了最大限度地减小机身表面积造成的摩擦阻力,和在同样截面积下取得最轻的机体,民航客机只要可能,尽量采用圆形的截面,而尺寸是由载客经济性、舒适性、载运航空集装箱的个数、行李的空间和巡航阻力之间的权衡来决定的。
  显然,除了发动机、座舱外,大运和大客只有在材料、具体的系统和元器件、翼型、设计过程、制造技术、测试技术上可以共享,在主要的机体构件上很难共享。
  大运和大客在原则上的差别解决后,还有具体定型的问题。最大的问题就是:大运、大客应该多大?航程应该多远?这些问题决定了大运和大客的设计的基调。
  中国空军现在的主力军用运输机是运-8 和伊尔-76。运-8 是和世界上使用最广的 C-130 同级的运输机,性能良好,功能完善,使用灵活。但用于运载快反部队的机械化装备时,运-8、C-130 就有点勉为其难了。重量是一个问题,LAV 轻型轮式装甲车的大小的重量就是围绕着 C-130 的装载能力设计的,M8 轻型坦克也是一样。这样一来,战场上需要的防护能力、火力就受到限制。这种削足适履的做法在美军中受到强烈批评,对快反装备的发展也带来极大的限制。美军由于已经装备了大量的 C-130,只能将错就错。中国空军装备的运-8 在数量上远远不能相比,还有机会更改,所以不应该将大运局限在这个吨级上。

Y-8 四发涡桨中型、中程多用途运输机

难得一见的运-8 与 C-130 比翼

  伊尔-76 是前苏联为取代运-8 的原型安-12 而设计的,速度更快,航程更远,载重量更大,并保持了良好的野战机场起落性能。中国进口了相当数量,使用经验十分满意。但伊尔-76 依然有机舱不够宽大的问题,用于装载主战坦克太局促。在载重量上,伊尔-76 同样很局促,勉强能装载 T-72,但不足以装载中国的 96、99 式坦克。

运-8 的终极发展型:运-9

最新“平衡木”载机从外形上看应属于运-9,采用了与运-9 相同的机头垂尾结构,以及六叶 JL4 复合材料螺旋桨

  美军最新的运输机是 C-17。C-17 具有机舱宽大(可以运载 M1 坦克)、载重量大(达 75 吨)、航程远(达 4,400 公里,有空中加油时可以达到无限航程)和起落性能好(对跑道的要求不超过 C-130)的优点,是结合 C-130 的野战机场起落性能和 C-5 的战略运输性能于一身的优秀运输机。但 C-17 这样的运输机十分昂贵,对解放军是有点不必要的奢华。在可预见的将来,全球快速部署不是解放军的主要使命,所以航程可以降下来一点,4,000 公里就足够了。如果有联合国维和行动的需要超过航程的能力的话,可以在友好国家中途加油。若是载重量以能够运载一辆战斗状态的主战坦克的话,那 55 吨就够了。考虑到主战坦克重量不断上升的趋势,可能放宽到 60 吨比较合适。机舱尺寸应该能够容纳 96、99 和计划中的新主战坦克,以及红-9 甚至东风-15 这样需要战略机动的武器系统。这样,理想大运就然而出了:

运-8“高新”系列电子战机,绘图:刘明

  上单翼,高平尾,大尾门,四发,载重量约 60 吨,最大起飞重量约 200 吨,航程约 4,000 公里
  如果大运的要求相对清晰的话,大客的要求就远没有那么清晰了。大客的概念首先就十分模糊,到底多大才算大客?在运-10 的年代,载客 120 人就算大客了,现在 120 人的载客量只有支线客机的水平,而载客 200 人以上的波音 787 反而算中型客机了。当然,中国的标准可能和空客、波音不一样,不是一定要 A380、波音 747 才算大型客机的。
  如果不抠字眼的话,中国最需要的是两的级别的大客,一是波音 737/A320 级别的窄体客机,载客 150 左右;二是 A330/波音 777-200 级别的宽体客机,载客 250-300 人左右。

运-8 家族图谱,绘图:刘明

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凤凰不死,只是重生
  二十年前,运-10 在艰难中起飞,又在沉默中消隐。运-10之死成为中国航空人和关注中国大型飞机(简称大飞)事业的人们心中的永远之痛。然而,更牵动人们心扉的还是中国大飞向何处去的问题。日前,国务院决定正式为大飞立项,大型运输机(简称大运)定点在西安,大型客机(简称大客)定点在上海,投入巨资,一举解决了东西之争、大运大客之争。手笔之大,叫人不由得感叹:时代真是不同了。
  国务院在立项的决定中指出,大运和大客应该在技术和资源上尽量共享。这有显而易见的经济上和技术上的原因,但也造成了一些有趣的问题。其中最大的问题,就是大运、大客有多大,在技术上如何共享。
  大运是为了满足中国空军在未来战争中空中机动的要求而研制的。作为军用运输机,主要要求是:
    1、具有野战机场起落能力
    2、具有良好的低空低速能力,以便于空投操作
    3、具有良好的快速装卸能力,包括机内货物移动系统
    4、能够运送长大物件和车辆,货舱地板强度可以承载超重货物
    5、具有空投专用设施
  大客则是为了满足富裕起来的人们出行的需要,主要要求是:
    1、安全
    2、舒适
    3、省油
    4、可靠,可以保证出勤率
    5、低噪音
  这些主要要求的不同,决定了大运和大客是十分不同的两种大飞。
  民航客机常用的翼下起落架的重量较轻,但对地面的压力大,对跑道的要求高,不适合野战机场起落。为了具有优秀的野战机场起落能力,军用运输机必须采用机腹多轮起落架,但多轮起落架的重量对民航客机的经济性是致命的。

C-17 的机腹多轮起落架

  良好的低空低速能力决定了军用运输机的机翼应该采用先进的增升装置,如复杂的双缝襟翼,甚至前缘襟翼,这在大客上是一个浪费,既增加不必要的成本,又增加用不到的死重。
  为了提供良好的空投能力,不使机尾发动机把空头的伞兵和货物吹得七颠八倒,军用运输机的发动机应该为翼下吊挂,而不是在机尾。这样,为了避免发动机离地过近,军用运输机只能采用上单翼。同样,为了在野战机场短距起落,上单翼有利于避开地面杂物。相反,为了使翼下起落架的长度最短,大客基本上可以肯定采用下单翼。发动机离地较近对大客不是问题,大客不会到野战机场去起落,只需要考虑干净的钢筋混凝土跑道就可以了。下单翼的机翼也对发动机的噪音有所遮蔽,减低机内噪音。
  作为军用运输机,地板强度必须很高,好装载沉重的军事装备。地板也应该离地较低,方便快速装卸。有时,机腹的多轮起落架可以用液压升降,进一步降低地板,方便装卸。但大客的地板强度没有这么高的要求,即使作为货机,民用货物通常也不及军事装备的密度大,对地板强度的要求也没有那么高。地板离地高一点也无关紧要,也没有必要调节地板高度。

AN-124 货舱地板很低,方便装卸

  现代军事空运的一个大问题是长大物件的运输,很多导弹、装甲车、特种车辆的重量没有超重,但尺寸较大,为了勉强装进运输机,只能牺牲性能而削足适履。为了提供尽可能大的机舱空间,运输机内的天花板尽量不安排管线和设备,这样整个机舱高度都可以用来装载,而管线、设备全部安排的地板下,地板下本来已经没有什么空间,难以像客机那样用来装载行李或货物。对于大客来说,客舱的天花板只要不憋闷就可以了,更高并没有什么好处。但管线和设备不能布置在地板下。一来地板下是行李和货运的空间,二来万一地板因为什么原因坍塌,所有管线将被掐断,而这些管线是飞行员操控机尾的控制面的神经,掐断就意味着失控。DC-10 早期的几起事故都是这么来的。
  为了快速装卸货物或人员,军用运输机通常都有尾门和跳板,C-5、安-124 这样的超大型运输机的机头锥也可以当作首门向上翻起,这样卡车可以从首门开进去,从尾门开出来,大大加快装卸的速度。尾门和跳板也是伞兵跳伞的理想平台,尾门关上后本身也可以装载额外的货物。由于低空低速飞行时,机头上仰,水平尾翼的效果受到主翼的影响,水平尾翼应该高置在垂尾的顶端,即所谓T形高平尾,使水平尾翼保持在干净的气流中。客机为了简化垂尾的架构,减轻重量,很少采用 T 形尾,除非发动机安装在机尾两侧。当然,如果设计得当,军用运输机也有用低平尾的,像 C-130、安-124。

AN-124 的机鼻可以向上翻起,方便货物进出

  如此看来,大客莫非是大运的简化型?非也。军用飞机和民用飞机的使用条件有本质的不同。首先,民航客机强调安全性。军人的生命当然重要,但军人本来就是一个冒险的生涯,军人对于风险的承受能力比平民高,所以军用运输机对安全性的要求没有民航客机严格就不奇怪了。另一方面,军用运输机的出勤率没有民航客机高。民航客机要求每天出动,一天飞两个甚至更多的航次也不奇怪。光是这个要求的话,军用运输机有时出动强度更高,但军用运输机的高强度出动是短时间的,而民航客机的这种出勤率是日常的。长年累月的高出勤率加高安全性的要求,使得民航客机在技术上要求极端可靠。对于一般工业产品来说,在实验室条件下证实原理,然后就日常使用条件对产品进行加强使之耐用,可靠性、安全性问题也就大体到此为止了。然而,对于高可靠性、高安全性的系统,在设计中要考虑本质安全问题,然后还要对所有细节做周密的安全危害审查,对所有的安全显患、隐患做出补救措施,这包括从根本解决到危害后果控制之间步步为营的所有措施。在安全危害审查面前,没有“不可思议”的事。对于所有安全危害,要拿出危害发生的机率,发生了如何处置,处置后还有多少“残余危害”,残余危害是否可以接收等周密考虑。这使技术复杂性大大增加。
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我为什么鼓吹先上军用运输机
  中国要上大飞机,晚上不如早上,这基本没人再质疑了。剩下的问题是具体上什么。我比较赞成先上大型军用运输机。
  中国现在要上一些大项目,钱是筹得起来的。问题在于,这百把来亿砸下去,到底是砸出一个原子弹,还是一个臭皮蛋,没人敢保证,保证了也没人相信。往“一元股”里投的都是小弄弄,真要砸大钱,先要做出一点绩优股来,投资人才肯冒风险。所以,现在的关键是竖一个牌子,竖一点信誉,有了信誉,后面的事情就好办了,这就需要合适的一个切入点。
  干线、支线之争已经没有现实意义,因为支线飞机已经上了,不可能再拉下来为干线飞机让路。东西之争更是无聊,都是中国人的航空工业,都没有单干的实力,只有两股线拧成一股绳,没有别的选择。军民之争,这才是问题的焦点。
  和美俄等大国相比,解放军的远程空中投送能力不足,这是公认的事实。问题在于,到底有多少不足。如果光看伞兵空投能力,除了武力制止台独的情况外,解放军还真没有太急切的需要,要求大规模地增加伞兵空投能力。但是军用运输机的用处远远不止伞兵空投和对伞兵作战的保障。
  中国正在执行一项全面精兵政策。精兵的依据是现代军队高度的火力、机动能力,使依赖大量兵员的分兵把守方式不再必要。军事空运就是这其中机动能力的重要一环。重装甲地面部队全面依赖空运,这在短时间内不现实。但空军战斗机部队应该也有可能迅速地远程部署,以应付突发事件。我军新一代的歼-10、歼-11 战斗机已经有相当长的航程,为全疆域作战提供了良好的条件。然而,战斗机可以自己飞到战区,后勤保障部队的器材、燃油、武器没法自己飞到战区,用地面运输时间太长。国庆 50 周年时,东海舰队的飞豹转场到北京参加检阅,三个月前就开始转运器材了。这一方面是我军对转场部署经验和准备不足的体现,另一方面也是现代战机需要大量保障器材的写照。由于器材的体积、重量和前线机场的条件,军用运输机是实现战斗机远程部署的必要保障。随着未来战争行动中空中力量使用规模的增加,解放军对军用运输机的需求会急剧增加。即使对地面部队而言,兵员可以用征用的民航飞机运送,但装备和补给还是要靠军用运输机。事实上,近年的几次美军大规模作战中,运输机出动架次和出动强度急剧增加,但用于空投的出动架次在总出动架次中无足轻重。

中国重型军用运输机可能方案之一,从外形和性能上看都类似 C-17

中国大飞机构想模型,可见该型机总体与 C-17 相似,但机翼则与伊尔-76 接近

  军用运输机也是预警机、雷达监视机、电子战飞机、加油机等大型军用飞机的理想平台。诚然,美国用波音 707、737、767 等作为预警机、雷达监视机、电子战飞机、加油机等的平台,并在实战中取得了良好的效果,但这是在对手没有能力破坏美军空军基地的情况下取得的。大型民航客机要求跑道长、平整,要求有相当的地面支援设施。全面大战时,这些设施是否能够保证,是很成问题的。军用运输机对简易机场和简陋的地面保障设施比较适应,对中国这样不能保证战时大型机场使用率的情况比较适合。同时,大型军用飞机也日益要求配备电子对抗天线、导弹来袭告警、箔条、闪光弹等对抗敌对地空导弹和空空导弹的设施,军用运输机本来就有这样的要求,在机体设计时预留了安装这些东西的地方,要加强这方面的能力也比较容易、自然。民航飞机要增加这方面的能力,就要在受力的机体上到处打洞,就没有那么简单了。
  在战术飞机和洲际导弹之间,中国还需要一个中远程的半战略打击能力,这就是战略轰炸机。专业的战略轰炸机的设计和制造都很复杂,代价昂贵。除了 B-2 那样的隐身轰炸机,从 B-52 到图-160 都只能以远程空射对地攻击导弹(主要是空射巡航导弹)为主要打击手段,过顶轰炸已经过时。既然轰炸机已经主要是巡航导弹载机,那没有理由不能用运输机完成同样的任务。空射巡航导弹可以安放在特制的托盘上,像空投物资一样由机尾空投,在空中用阻力伞稳定后,导弹和托盘分离,点火,开始自己的飞行。理论上,这样投放的发射精度要受一点损失,但在运输机尾安装一个简单的雷达或激光装置,实时测定导弹-托盘的三维位置,实时更新导弹的导航数据,发射精度是可以解决的。何况巡航导弹的命中精度不取决于发射精度,而是取决于中途和末端制导的精度。

C-17 发射空射巡航导弹示意图

  这些机型加起来,一百多甚至二百架应该有了。显然,解放军对军用运输机的需求是巨大的,是现实的。从机型来说,C-17 一级的飞机可能有点奢侈了,伊尔-76 一级的飞机更现实一点。伊尔-76 最大载重 47 吨,载重 20 吨时航程 6,100 公里。伊尔-76 的基本技术是 60 年代的,现在已经不再先进。在这个基础上重新设计,适当加宽机身,载重量应该能够装载最新的国产主战坦克,改用先进的翼型和发动机,保留伊尔-76 对粗糙跑道的适应性,可以是一架很不错的运输机。同时新机可以取代运-8 一级的运输机(伊尔-76 本来就是为取代安-12 设计的),简化解放军运输机队的构成。由于这牵涉商业竞争比较小,也不属于战略进攻性武器,获得国际合作的阻力会比较小。

中国空军的 IL-76MD,该机后来被改装成大预

  大型军用运输机一旦研制成功,对中国航空工业在用户中建立信誉十分重要。这证明了几个重要问题:
    1)中国航空工业有足够的能力解决大型飞机的空气动力设计、结构设计和制造、航电的设计、制造和系统综合
    2)中国航空工业有能力组织和管理大型飞机研制和生产过程,按时间、按预算地完成研制开发
    3)中国的大飞机的性能、质量和可靠性是出色的
  有了这样一个开头,再开口要研制大型民机,就容易多了,买家也不会那么犹豫了,乘客也不必在性命和爱国之间选择了,但军方要先垫出一个启动资金。军方会不会出这个钱呢?这个问题除了军方最高层,谁也不知道。不过要是军方不愿出这个钱、启动资金,民航就更不会,毕竟民航要核算经济效益。
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  借洋拐棍走不通,重新拾起土拐棍呢?简单地复活运-10 或在运-10 基础上修修补补不是一个办法。作为新造的飞机,运-10 的使用寿命至少要 20 年,因此不光要符合现在的经济要求和安全标准,还要为将来预留余地。运-10 的机体设计和系统显然勉为其难了。运-10 的机体也偏窄,载客载货发展余地有限。国际民航界内波音 707 一到寿命就退役,而 DC-8 则大批客改货并千方百计延寿,除后者结构更皮实外,机体略为宽大是一个主要原因。四发改双发可以改善运-10 的经济性,但四发改双发并不是简单地去掉两台发动机。为补偿推力损失和最大限度地省油,剩下的两台发动机应为大直径的高涵道比涡扇发动机,可能带来发动机离地过近和机翼前缘遮挡问题,发动机吊架吊舱也要重新设计。去掉两台发动机也去掉了它们对机翼的减载作用,不同的飞行包线也要求对机翼翼型重新优化,这样机翼要大幅度修改。在理想情况下,更应该用先进的超临界翼型取代 运-10 的尖峰翼型,并重新优化发动机吊舱位置。四发改双发和大尺寸发动机吊舱将引起气流和机翼压力分布的大幅度改变,机翼机体结合部的气动设计要重新考虑。机体和机翼重新设计,发动机和航电全面更换,原先的 运-10 还剩下多少呢?不如重起炉灶。打一个不恰当的比方,以运-10 为基础重建中国民机工业,好比以老上海为基础重建中国轿车工业,前途不大。运 7 也有类似的局限,“老太婆搽粉”兴许可以在亲朋好友中赢得一声叫好,但与青春佳丽同台竞艺,总是力不从心。不过,修复运-10-002 号原型机作为飞行试验台也许是一个好主意,可以用来空中实地测试新型发动机、航电、系统等。

当时准备以运-10 为平台研制预警机

  今天的中国已经和运-10 的年代大不相同了。在财力上,中国负担民机开发已经不需要吐血拼命。在技术上,多年的基础理论研究和基本数据收集正在开花结果,材料、工装、工艺、项目管理、测试手段也渐入佳境,近来捷报频传的歼-10、涡扇-10、歼-11 国产化就是例证。当然,这些与民机开发还有一定距离,但是一个好的开端就是旅程的一半。科学技术不是巫术,客观规律摆在那里,别人能掌握,我们也能掌握。科学发现需要天才,但工程开发更需要的是实践经验,而实践经验是靠时间和经费堆出来的。只要我们去走,这路是可以走出来的。现实世界中很多重要现象还没法用理论解释和预测,只能靠实验数据。即使是被吹得玄玄呼呼的计算机仿真,也要大量使用经验公式。其中参数有的可以从公开资料上查阅,有的可以花钱买,有的只能自己测定了。在不同情况下用哪些经验公式也只有通过大量实践才能掌握。近来不断披露的中国在气动、热工、材料方面的测试设施,使中国有了厚积薄发的本钱。中国也不要被西方对航空的巨额投资吓倒。我们现在要求的是赶上西方先进水平,而不是大幅度超越。在开拓未知新领域的时候,尝试和失败是免不了的。但在已知有解时,情况就不一样了。首先,目标是已知可以达得到的。技术上再怎么保密,总有蛛丝马迹可循,这就可以帮助我们少走弯路,少花冤枉钱。在时机上,只要符合经济规律,不必拘泥于一个时间表。民机工业的“末班车”之说是言过其辞了。中国民机工业错过了活塞时代、涡桨时代、喷气时代、宽体时代,现在有可能还要错过支线和公务机时代,这又怎么样呢?地球照样要转,中国照样要发展民机工业。市场被占当然不舒服,但不是不可以夺回来。美国联航是波音的老客户了,现在却大批订提空客。只争朝夕当然好,有始有终更重要。

运-10 客舱布局

  外国人不了解中国国情是可怜,中国人自己也糊里糊涂就可悲了。中国民航市场虽然潜力巨大,但中国人均财富低下在很长一段时间里不会有根本的改变。随着收入差别的拉大,少数人先富起来了,他们的“贵族”心态也跟着膨胀。他们往往追求品牌而不是品质,容易崇洋。但在广大偏远地区,城乡人民为了跑生意、贩运鲜活物品和走亲访友,旅行的快捷和廉价优先于舒适性。这些要求上巨大的差异在民机决策时应该充分考虑。也许只追求一种“最适合”的飞机过于偏狭。也许中国有足够的市场,可以同时开发几种不同的飞机。这些飞机应该以最大限度地满足中国市场要求为目标,而不是盲目地在每一个层次上追求与世界“接轨”。投资不是最大的问题,现在中国不怕集不到资,但怕花冤枉钱。除常规的窄体/宽体、支线/干线客机以外,中国还可以把眼光放远一点。比如说,运 5 双翼机是简陋落后了一些,但它廉价结实,其优异的土跑道短距起落性能无与伦比。以它为概念,或以运 12 为“自然升级”,采用新技术提高安全性、可靠性、经济性、舒适性,以此来开辟山区或偏远地区中短程城乡航线,岂不比在长途汽车上颠簸几十小时强?作为通用飞机,它的用处更为广泛。 伊尔-76 一级的大型军用运输机是另一个可能。军用运输机对经济性、安全性、舒适性不太挑剔,用户需求有保证,获得俄罗斯或乌克兰的合作也相对容易。在安 12 退役后,伊尔-76 成为苏军空运的主力,任务覆盖美军的 C-130 和 C-141 两者的范围,其皮实、可靠和粗糙跑道上短距起降性能为人称道,其较大的载重量和机舱也使其战术运用更为灵活。中国空军用伊尔-76 空投伞兵,印度则用它把 T-72 坦克空运到克什米尔高原上去。相比之下,C-130 较小的载重量和机舱宽度就对载荷限制多多,以至 LAV 系列装甲车徒具装甲虚名,装备 105 毫米炮等重武器后尤其如此。以伊尔-76 为概念,适当加宽机身,采用电传操纵、双人座舱、超临界翼型和先进涡扇发动机,可以发展出一种中国空军急需的大型运输机,在此基础上还可以发展预警机、加油机、电子战飞机、巡航导弹载机等。其基本技术还可以用来发展大型民机。波音 747 最初就是从与 C-5A“银河”式运输机落选的波音方案发展而来的,波音 747 货机的机头门就是当时的“遗物”。这种“曲线救国”的方法也不是不能考虑。

运-10 的基本设计已经落后

  民机业内还有一争,就是东西之争。上飞也好,西飞也好,都是中国人的航空工业。中国有经验有实力的民机公司本来就不多,怎能同室操戈呢?从自私的角度出发,西飞坐视上飞自生自灭,甚至釜底抽薪,可能都有道理。但上飞一灭,西飞可能独力守住中国民机工业的长城吗?别作了捕蝉的螳螂,最后只落得个让黄雀叼了去的下场。中国人不丑陋,但一些中国人的毛病确也不少,同行相轻,坐井观天,急功近利,最可恶的是宁予外贼,不予家奴。有些中国人的危机感主要是针对国内同行的,要是把花在内耗的精力的一半花在外斗上,中国也不至于此。过去的已经过去了,今天要是再以地域之争、门派之争甚至一己之私来阻碍中国民机的重生,那就是中华民族的罪人。
  总之,运-10 之死有其历史原因,但中国到了认真考虑重新启动民机工业的时候了。中国民机发展必须在技术上和市场上以我为主,必须按经济规律发展民机工业。希望在不久的将来,中国制造的民航客机在蓝天翱翔,中国的民机工业拉动传统和高新科技工业,把中国历史性的复兴推上新的高度。

如今停在上海飞机制造厂的运-10

曾经的T42: Dothan 765/2G/14.1SXGA+/7K100 100G/9600 64M/2915ABG/BMDC200
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  运-10 下马的决定也许并没有错,但运-10 的技术成果和技术队伍不应该一风吹,三机部和后来的中航总对运-10 的技术善后没有尽责。技术和经验是靠积累的。我们不能一面叫技术缺乏经验不足,一面把已经好不容易到手的技术和经验轻易放弃。即使技术不先进了,基本功还是在的。这里,积累不光是在量上,而且是在时间的连续性上,断裂将使以后的工作必须重起炉灶,在低级劳动上重复。也许中国应该改革目前的航空科研、设计、生产体制,将一条龙体系中基础研究甚至部分型号预研的部分分离出来,组建统一的 NASA 和 TsAGI 一类的国家研究机构,并统管全国的风洞、发动机试车台和试飞设施,以使基础研究和骨干技术力量不受型号上下马的冲击。另外,飞机下马或退役后,其整体或部件常常可以在别的领域继续发挥作用。比如水轰 5,作为反潜机已经落后,但作为森林灭火、水上救生、海岛补给等,还是很有用的。不要弄到自己的水轰 5 退了,反向俄罗斯或加拿大进口水上飞机。相反,以色列在“幼狮”计划下马后,以其航电为基础,开发了大量升级套件,现在甚至替换到新进的 F-16 上来了。

运-10 总师马凤山

  运-10 下马后,上飞(包括 640 所,下同)仍在努力。“二改四”,干线飞机,AE-100,均无果而终。其中曲折,坊间已多有著述,此地不再重复。但上飞在苟延残喘至干线客机项目灯干油尽之后,似乎陷入了一筹莫展的境地,这似乎不能完全归罪于中央决策失误。受调整收缩政策影响的大型军工和军民两用企业不在少数,但很多不仅活下来了,而且活得有声有色,比如上飞近邻的几个造船厂。反观上飞, 运-10 就不算了,但后来的项目也基本按照军工模式,即国家出资,上飞出活,国家撤资,上飞断炊,基本与市场无关。这其中固然有体制问题,但上飞自己也脱不了干系。即使在西方,大军工公司也多是以军带民,以民养军。上飞岂能例外?“军转民”不一定就得造电冰箱、洗衣机,除对波音、空客“来料加工”外,民航飞机的各级维修、改装(比如客机改货机)、升级(如发动机、航电升级),甚至客机涂装、内饰,都大有可为。中国的很多基础工业部门长期依赖进口产品,如精密模具,化纤喷丝头,化工高压阀门等,上飞的精密加工和硬质材料技术大有用武之地。在工程服务方面,大型机械和结构的精密安装、大型轻质结构的制造和安装、工程材料和结构性能测试、技术标准和工艺规范、柔性制造系统和数控机械的运用、工程计算、大型项目管理等,也可以干得有声有色。再往远说,城市轻轨系统(包括地面地下)、磁悬浮列车、气垫船等,上飞的飞机制造经验都可以“插上一脚”,国外飞机公司在类似领域早有建树。这些也许上飞都试过,也许没有,但笔者确知二十年前上海“会战”试制涤纶高速纺丝机时,请上飞帮忙加工一些精密机件,那是要“恳求”的。

副总师程不时多年后在运-10 座舱内留影

  时过境迁,如今中国的经济状况已远非 80 年代初可比,中国的民航市场也以惊人的速度在发展。遗憾的是,中国民航机队的扩充基本来自于进口的波音、空客和少量其它欧美及俄罗斯飞机,国产飞机凤毛麟角。中国民机工业的重新启动牵动了千万人的心。民机工业的潜在产值及其对高技术工业和国民经济的拉动作用不言而喻,重新启动民机工业的重要性和迫切性不言自明。然而有一件事情要弄清楚:中国造民航客机不是为了争气争光,不是为了大国形象,不是为了自给自足,而是为人民服务。不要犯中国汽车工业同样的坏毛病,一面大叫中国是最大的发展中国家,一面唯恐自己的型号不够豪华、超豪华。重启民机工业也不是简单地扶植一个战略产业,或维持一个企业或技术队伍。改革开放在经济领域里最重要的一个心得,就是按经济规律办事。如果民机是战略产业,那么计算机软件、超大规模集成电路、生化工程、数控机床、先进材料甚至如汽车、化工等算不算战略产业?要知道,中国的汽车市场也是鬼子和“伪军”一统天下,中国的大化肥、大化纤、乙烯等化工基干产品中进口装置的比例决不亚于中国民航,累计的外汇投资也是天文数字。就是算不上高科技但产值可观的建筑市场,油水多的“门面”工程也让洋人捞走大半。那么什么才是战略产业呢?战略产业应该是对国家安全与发展至关重要,但无法进口或不能依赖进口的,如火箭、核武器、超级计算机,那才是真正的战略产业。反观民航客机,即使在遭到帝修反封锁的年代,中国依然进口了英国的子爵、三叉戟和苏联的 安-26、伊尔-62,和后来的波音 707。在可预见的将来,没有理由认定中国民航事业的发展会因为外国禁运而受阻。既然是纯粹经济意义上的进口替代和“肥水截流”,那就应该按经济规律办事,有多少本钱办多少事,而不是图一时之快,简单地用“战略产业”为理由绕过经济规律。

夜间机场上运-10 耀眼的灯光

  中国发展民机工业也不能靠保护市场。ZF在税收、贷款、海关、土地和资源使用上的扶持是必要的,但简单地行政摊派国产民机则不妥。假设当时中央以行政命令强制民航提买 运-10,今天运-10 会不会茁壮成长、子孙满堂呢?指令经济并没有能够挽救中国的轿车工业,运-10 也未必见得能够幸免。行政命令能够管住一时,但不能保证一旦管制松动时,用户不会蜂拥转向进口飞机,就像用户大批弃上海牌轿车而不顾,蜂拥转向丰田、尼桑,或退而求其次,转向“伪军”桑塔纳一样。 运-10 落后于当代波音和空客实在是不争的事实。在中国现行体制下,市场保护赢得的时间不见得能赢得有关工业在技术、销售、服务上的发展,就像可悲又可气的中国轿车工业。相反,中国的家电和移动通信工业在竞争中诞生,在竞争中成长,至今已成为中国作为“世界工厂”的重要组成部分。在竞争中成长不是放任自流。除前述扶持措施外,ZF应该承担基础研究和提供测试设施,企业则负责产品开发、制造、销售和服务。ZF(包括军队)采提时“国产优先”是理所当然的。商业采提当然也鼓励“国产优先”,但这以产品性能大体等同为前提,航空公司(即便是国营的)还是应该按投资效益作为采提决定的依据。当然,国营航空公司的公平投标、决策透明、反贪反腐必须跟上。
  民机业内有干线与支线之争,涡桨与涡扇之争。不管干线支线,涡桨涡扇,眼睛可以盯着国际市场,但立足点必须是国内市场。民航市场不同一般,飞机的品质当然重要,但飞机的品牌、信誉和制造厂家/产地的公众形象同样重要。波音、空客用几十年才建立信誉,要全面消除西方公众对中国高技术产品质量的疑惑尚需假以时日,中国民机大量出口在短时间内不太现实。美国退出支线飞机市场不是因为技术问题,而是投资收益问题。加拿大和巴西能在支线飞机的世界市场成功,不等于中国也能成功,国际政治因素肯定会影响到中国民机在国外的销售。阿拉斯加航空公司一架 MD90 滋幔,就有人企图用中国制造的机尾作文章,最后当然还是澄清了。而世界上坠毁的波音、麦道里欧日制造的部件无数,却无人以部件产地为由兴风作浪。

运-10 三面图

  立足国内的另一方面是,在尽可能扩大国际合作的同时,中国应该主导总体设计和系统综合,关键分系统可以采用国际上成熟的现有产品,如发动机、部分航电、系统等,但核心技术也应该逐步国产化。以往民机合作的一个误区是以为以中国市场为诱饵,外方就会心甘情愿地把核心技术教给中国,中国民机工业就可以自然而然地先收复失土,进而臣服四方。这种幼稚的一厢情愿只能带来失望。首先,中国的民机市场并没有大到对波音、空客予取予求的地步。不说美欧日的大航空公司,就是新加坡航空公司或香港国泰航空公司的机队也比国航、东航、南航加起来还要大。所谓中国订单救活空客只是自欺欺人之谈。空客 98 年一年的订单为 556 架,价值 390 亿美元,包括 190 架 A319,195 架 A320,52 架 A321,32 架 A300-600R,24 架 A330 和 63 架 A340。即使较“淡”的 97 年也有 460 架订货。中国最大的一次订货也不过 32 架 A320,实在不足以“救活”空客。波音也好,空客也好,谁都不会愚蠢到主动扶植一个竞争对手的地步。中国要求的合作也许局限在波音、空客不屑一顾的支线飞机,但中国的雄心不会局限在支线飞机,这是谁都明白的事实。波音、空客的目的很简单也很自然,就是给中国足够的甜头,好诱使中国买更多的飞机。另外,利用中国的廉价但熟练的劳动力,把次要部件外包给中国可以降低自己的成本。这和耐克运动鞋、芭比娃娃转移到中国生产没有本质上的区别。对此,中国既不必惊讶也不必愤怒,生意就是生意。实质性的技术转让只有在接受转让的一方有能力自我开发时才可能。为了不被本地产品取代,只有先发制人转让技术,间接控制对方的发展进程。另一个情况就是技术拥有一方正在失去市场,只有通过技术转让,借助市场拥有一方卷土重来。当年麦道愿意转让 MD80 和后来的 MD90 技术,和这些因素不无关系。中国不能把成功的希望寄托在西方合作上。历史上,食古不化几乎把中国推上亡国灭种的边缘,今天中国再也不能掉进食洋不化的深渊了。当然,在有条件的时候,积极引进外国先进技术是必要的也是合算的,以我为主和积极寻求国际合作不矛盾。不过外方看中的是赚钱机会,对开发西部或其它太长远的目标不感兴趣。这一点在寻求合作时切不可忘记。

如果运-10 能够投产……

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