科技日報記者 于紫月

近期，國產(chǎn)大型客機(jī)C919航線接連拓展，正式開啟廣州—鄭州、廣州—太原航線商業(yè)運(yùn)營。自2023年首次完成商業(yè)飛行以來，C919已累計交付20架，開通20余條航線，承運(yùn)旅客超200萬人次。

從立項到首飛，從適航取證到執(zhí)飛航線遍地開花，我國首款按照國際通行適航標(biāo)準(zhǔn)自主研制的150座級大型客機(jī)C919每傳來一個好消息，都牽動著人們的心。

此前，全球只有美國波音、歐洲空客兩家飛機(jī)制造商能夠研制滿足國際適航要求的大飛機(jī)。為什么我國一定要啃下大飛機(jī)這塊硬骨頭？國產(chǎn)大飛機(jī)研制歷經(jīng)了哪些艱辛？今后是否還要研制更大的飛機(jī)？屆時又將會面臨哪些挑戰(zhàn)？日前，科技日報記者就相關(guān)問題專訪了中國工程院院士、大飛機(jī)自主工程總設(shè)計師張彥仲。

研制大飛機(jī)是國家綜合實力的重要體現(xiàn)

記者：為什么我國必須要研制大飛機(jī)？

張彥仲：研制大飛機(jī)是國家綜合實力的重要體現(xiàn)，也是實現(xiàn)技術(shù)自主的必然選擇。

首先，航空運(yùn)輸在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中有著重要作用，大型客機(jī)直接關(guān)系國家在全球產(chǎn)業(yè)鏈中的地位。我國作為全球第二大經(jīng)濟(jì)體，若長期依賴進(jìn)口飛機(jī)，將面臨高昂的采購和維護(hù)成本。在國產(chǎn)大飛機(jī)C919問世前，我國已連續(xù)多年每年進(jìn)口波音、空客飛機(jī)超200架，價值約200億美元。我國是人口大國，民航運(yùn)輸發(fā)展很快，未來20年，需要增加9000多架大飛機(jī)。

其次，大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)具有顯著的“經(jīng)濟(jì)和科技乘數(shù)效應(yīng)”，能帶動材料、電子、制造、計算機(jī)等數(shù)十個領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)群體突破，對推動產(chǎn)業(yè)向高端化發(fā)展作用巨大。以C919大型客機(jī)為例，其零部件數(shù)量達(dá)到100多萬個，來自全國1000多家企業(yè)、73所高校、111家科研單位的近30萬人參與研制，推動了國內(nèi)高端制造業(yè)水平的整體躍升。

最后，技術(shù)自主是國家安全的核心保障。大飛機(jī)技術(shù)若長期受制于人，將威脅國家戰(zhàn)略安全。

一言以蔽之，研制大飛機(jī)不僅是滿足經(jīng)濟(jì)需求，更是提高我國綜合實力和國際競爭力的戰(zhàn)略選擇。研制自己的大飛機(jī)是國家的意志、民族的夢想、人民的期盼。

記者：大飛機(jī)研制有哪些核心技術(shù)難點？在您看來，最難的是什么？

張彥仲：大飛機(jī)的核心技術(shù)難點涵蓋總體設(shè)計、系統(tǒng)集成、總裝制造、地面試驗、飛行試驗、適航驗證六大領(lǐng)域。在C919飛機(jī)問世前，全球只有波音、空客兩家企業(yè)能夠研制滿足國際適航標(biāo)準(zhǔn)的大飛機(jī)，其難度可見一斑。

在C919飛機(jī)立項論證時，我們梳理了百余項需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)，如總體設(shè)計方面的大型客機(jī)機(jī)翼多學(xué)科輕重量設(shè)計技術(shù)、噪聲預(yù)測和降噪技術(shù)等，系統(tǒng)集成方面的綜合模塊化航電系統(tǒng)集成設(shè)計和驗證技術(shù)、飛控系統(tǒng)集成技術(shù)等，總裝制造方面的機(jī)體結(jié)構(gòu)整體密封裝配技術(shù)、無余量裝配技術(shù)等，試驗測試方面的大側(cè)風(fēng)試飛、自然結(jié)冰試飛等。

綜合來看，大飛機(jī)的核心系統(tǒng)方面，被譽(yù)為“工業(yè)皇冠上的明珠”的大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)，以及飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、飛機(jī)電力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)等關(guān)鍵機(jī)載系統(tǒng)當(dāng)屬“難中之難”“重中之重”。

記者：準(zhǔn)備研制C919大飛機(jī)時，我國面臨著哪些挑戰(zhàn)？

張彥仲：2007年立項時，主要面臨技術(shù)儲備和路線選擇兩大挑戰(zhàn)。

技術(shù)方面，我們當(dāng)時的儲備比較少、基礎(chǔ)比較薄弱，不得不邊攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，邊開展工程研制。除了技術(shù)本身，我們也缺少一些大飛機(jī)配套的試驗條件和裝置，如鍛造大飛機(jī)起落架用的8萬噸模鍛機(jī)、大型跨聲速高雷諾數(shù)風(fēng)洞等。目前這些能力我們都已經(jīng)具備了。

路線選擇方面，最難的是統(tǒng)一大家的思想、找到適合的發(fā)展道路。在大飛機(jī)正式立項前，關(guān)于大飛機(jī)的研制方案爭論已經(jīng)持續(xù)很久，總結(jié)起來是“四大爭論”。2006年7月17日，國務(wù)院成立了由19人組成的大飛機(jī)方案論證委員會。經(jīng)過6個月的工作，四大爭論都得到解決，變成了四大協(xié)調(diào)方案。

堅持自主創(chuàng)新和系統(tǒng)思維

記者：我國在自主研制C919大飛機(jī)過程中實現(xiàn)了哪些關(guān)鍵技術(shù)的突破？

張彥仲：C919大型客機(jī)研制過程中，我國攻克了大型客機(jī)超臨界機(jī)翼設(shè)計與分析驗證技術(shù)、全時全權(quán)限電傳飛控系統(tǒng)控制律設(shè)計、模塊集成化的航電軟件架構(gòu)和設(shè)計驗證技術(shù)、發(fā)動機(jī)機(jī)翼吊掛一體化設(shè)計技術(shù)、鈦合金3D打印技術(shù)、蒙皮鏡像銑技術(shù)、柔性制孔技術(shù)、大部件自動對接技術(shù)等100多項關(guān)鍵技術(shù)，在技術(shù)應(yīng)用方面開創(chuàng)了66項國內(nèi)“首次”。例如，C919大型客機(jī)采用了全時全權(quán)限電傳飛控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的核心是控制律算法，可實現(xiàn)控制增穩(wěn)和全包線保護(hù)，讓飛機(jī)如臂使指。這是控制律在國內(nèi)民用飛機(jī)上的首次應(yīng)用。這項技術(shù)由團(tuán)隊經(jīng)歷了10年努力，經(jīng)過了幾十輪工程模擬機(jī)試驗、上千小時的飛行測試才最終攻關(guān)成功。

記者：能否講一講令您印象深刻的攻關(guān)場景或故事？

張彥仲：給我印象最深的，是C919科研團(tuán)隊在國內(nèi)完成了極端氣候環(huán)境試飛，其中在大側(cè)風(fēng)、自然結(jié)冰等環(huán)境下的試飛填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

C919飛機(jī)從2020年開始輾轉(zhuǎn)全國各地，進(jìn)行了大量極端氣候環(huán)境試驗試飛。進(jìn)行吐魯番高溫試驗時，氣溫高達(dá)43℃；進(jìn)行海拉爾高寒專項試驗時，地面氣溫為零下39.7攝氏度、空中氣溫為零下67攝氏度；錫林浩特側(cè)風(fēng)專項試驗中，大側(cè)風(fēng)速度曾達(dá)30節(jié)，相當(dāng)于七級大風(fēng)，陣風(fēng)速度達(dá)到過35節(jié)，相當(dāng)于八級大風(fēng)。

這里要特別說一下自然結(jié)冰試飛。自然結(jié)冰代表著自然界極為嚴(yán)酷的結(jié)冰氣象。開展自然結(jié)冰試飛，云層的液態(tài)水含量、云層水滴直徑和周圍空氣溫度都要滿足極度嚴(yán)苛的要求，試飛結(jié)果才能被認(rèn)定有效。2020—2022年，包括飛機(jī)制造、試驗、氣象探測在內(nèi)的多家單位聯(lián)合攻關(guān)，終于攻克了結(jié)冰氣象條件探測和試驗測試技術(shù)，有力支撐民航局在2022年2月完成審定試飛。這是首次完全由中國機(jī)組駕駛著中國人設(shè)計的大飛機(jī)，按照中國人預(yù)測的結(jié)冰條件，在中國的領(lǐng)空內(nèi)完成的滿足全球標(biāo)準(zhǔn)的自然結(jié)冰試飛。

有感于C919飛機(jī)艱難而扎實的取證步伐，我曾作過一首小詩：“首飛不易適航難，六架雄鷹非等閑。夏去疆南迎酷暑，冬來漠北盼嚴(yán)寒。結(jié)冰遍向神州覓，風(fēng)側(cè)單吹嘉峪關(guān)。莫道審查多峻厲，成功取證盡歡顏！”

記者：您覺得哪些攻關(guān)經(jīng)驗可供其他“大國重器”借鑒？

張彥仲：十五載砥礪前行，有很多經(jīng)驗是值得借鑒和推廣的。

一是堅持自主創(chuàng)新、系統(tǒng)思維，避免“單點突破、整體滯后”。C919立項之初就明確了采取“主制造商—供應(yīng)商”研制模式，通過這種模式，可以帶動產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展。如今，我國已依托C919大型客機(jī)研制初步構(gòu)建了以中國商飛為核心，聯(lián)合中國航空工業(yè)集團(tuán)，輻射全國、面向全球的商用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)體系，并打造了立足上海、延伸長三角、輻射全國、面向全球的產(chǎn)業(yè)布局，與國際接軌的供應(yīng)鏈初步形成，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。

二是堅持舉國體制，產(chǎn)學(xué)研深度融合。依托C919飛機(jī)研制，構(gòu)建了以中國商飛為主體、市場為導(dǎo)向，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的商用飛機(jī)技術(shù)創(chuàng)新體系。70多所高校參與型號技術(shù)攻關(guān)，建立了多專業(yè)融合、多團(tuán)隊協(xié)同、多技術(shù)集成的協(xié)同創(chuàng)新平臺。

三是堅持技術(shù)攻關(guān)與人才培養(yǎng)并舉。大飛機(jī)事業(yè)需要長期攻關(guān)和接續(xù)奮斗，人才隊伍建設(shè)至關(guān)重要。在C919研制過程中，我們注重型號研制和人才培養(yǎng)并舉，讓人才在型號研制中得到歷練，同時更好地支撐型號發(fā)展。目前，我們已經(jīng)建成一支以總設(shè)計師、各專業(yè)領(lǐng)軍人才為龍頭帶領(lǐng)，以超過萬人的技術(shù)和技能人才為骨干，以大飛機(jī)運(yùn)行支持、試飛與測試工程等專項人才為支撐的大飛機(jī)鐵桿核心隊伍，可以滿足未來國際競爭對大飛機(jī)研制領(lǐng)域人才更多元、更迫切、更強(qiáng)烈的需求。

堅定發(fā)展大飛機(jī)事業(yè)的決心和信心

記者：隨著C919順利投入商用，我國是否計劃研制更大型的寬體客機(jī)？

張彥仲：2013年工業(yè)和信息化部發(fā)布的《民用航空工業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2013—2020年）》，就已經(jīng)明確了我國民用飛機(jī)“支線飛機(jī)——單通道干線飛機(jī)——雙通道大型干線飛機(jī)”三步走的發(fā)展戰(zhàn)略。目前，我們已經(jīng)邁出了前兩步，成功研制出C909（原名ARJ21）支線飛機(jī)和C919單通道干線飛機(jī)。目前，大型遠(yuǎn)程寬體飛機(jī)（即雙通道大型干線飛機(jī)）正在開展初步設(shè)計。

發(fā)展遠(yuǎn)程寬體客機(jī)對于保障我國民航運(yùn)輸戰(zhàn)略安全、完善商用飛機(jī)產(chǎn)品譜系、在該領(lǐng)域形成體系化競爭能力具有十分重要的戰(zhàn)略意義。寬體客機(jī)和窄體客機(jī)是商用飛機(jī)市場的兩大支柱。未來20年，兩者在全球商用飛機(jī)市場的價值占比分別為59%和41%。從市場競爭角度看，波音、空客常以窄體飛機(jī)和寬體飛機(jī)差異化組合銷售策略打壓競爭對手的單一產(chǎn)品。因此，發(fā)展大型遠(yuǎn)程寬體客機(jī)，避免出現(xiàn)C919飛機(jī)“獨木難支”的困難局面，對提升我國大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)整體市場競爭力意義重大。歸結(jié)為一句話：我們不僅要造大飛機(jī)，還要造更大的飛機(jī)。

記者：更大型飛機(jī)在技術(shù)復(fù)雜度上又會有哪些新挑戰(zhàn)？

張彥仲：C929遠(yuǎn)程寬體客機(jī)是迄今為止我國研制的最“大”民用飛機(jī)，其尺寸和重量都更大。這使得C929面臨一些新的技術(shù)挑戰(zhàn)，如更大推力的渦扇發(fā)動機(jī)、更高等級的電力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。此外，為了進(jìn)一步提高飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，C929飛機(jī)還將采用大比例的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。這些都將對飛機(jī)的設(shè)計提出更高的要求。

記者：在您看來，應(yīng)如何克服這些難題？

張彥仲：首先，要堅定發(fā)展大飛機(jī)事業(yè)的決心和信心。研制團(tuán)隊要繼續(xù)發(fā)揚(yáng)在大飛機(jī)研制過程中凝聚的優(yōu)良作風(fēng)，加快推進(jìn)C929飛機(jī)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。第二，要堅持舉國體制，利用好產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制。充分利用國內(nèi)高校、科研機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢力量協(xié)同攻關(guān)。第三，要堅持自主創(chuàng)新與開放合作相結(jié)合，牢牢把握大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)全球化特征，利用全球產(chǎn)業(yè)資源、創(chuàng)新資源和市場資源，增強(qiáng)大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力與活力。

致青年科技人才

青年是科技創(chuàng)新的生力軍，是大飛機(jī)事業(yè)的未來。我想與青年朋友們分享幾點感悟。

第一，敢于擔(dān)當(dāng)，勇為人先。大飛機(jī)的研制周期動輒數(shù)十年。從C919立項到商業(yè)運(yùn)營歷經(jīng)15年，后面距離實現(xiàn)商業(yè)成功還有很長的路要走，還有很多關(guān)鍵技術(shù)等著你們?nèi)スタ?。這需要你們將個人理想融入國家需求，心懷“國之大者”，方能抵住誘惑、耐住寂寞。莫道航途有風(fēng)雪，雛鷹勝過老鷹飛。

第二，夢逐藍(lán)天，腳踏實地。航空技術(shù)研究無捷徑可走，很多原創(chuàng)技術(shù)的突破都是從無數(shù)次的試驗、無數(shù)次的失敗中得來。青年人要敢于挑戰(zhàn)“無人區(qū)”，既要有“從0到1”的勇氣，也要有長期堅持、永不言棄的精神，還要有奉獻(xiàn)拼搏、不計功利的準(zhǔn)備。功成不必在吾輩，喜見新鷹天上巡。

第三，開放協(xié)作，跨界融合。大飛機(jī)是幾十個學(xué)科、數(shù)萬人協(xié)作的結(jié)晶。未來的航空創(chuàng)新更需跨界思維。例如，人工智能、新能源、新一代信息技術(shù)都可能成為研制大飛機(jī)的突破口。希望你們打破學(xué)科壁壘，在匯聚了多學(xué)科人才的團(tuán)隊中汲取智慧，在國際交流中拓寬視野。

青年朋友們，愿你們用今日的汗水，鑄就未來中國大飛機(jī)事業(yè)的脊梁！

——張彥仲