原標題：不僅要造大飛機，還要造更大的飛機
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張彥仲，中國工程院院士、國家大飛機重大專項專家咨詢委主任、國家“兩機”重大專項專家咨詢委主任、大飛機自主工程總設(shè)計師。主持研究制定了大飛機、航空發(fā)動機及燃氣輪機兩個國家重大專項實施方案，負責多個型號飛機和直升機的立項及研制工作，獲國家級和省部級獎項11項，出版專著15部、英漢詞典1部。
近期，國產(chǎn)大型客機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準自主研制的150座級大型客機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、歐洲空客兩家飛機制造商能夠研制滿足國際適航要求的大飛機。為什么我國一定要啃下大飛機這塊硬骨頭？國產(chǎn)大飛機研制歷經(jīng)了哪些艱辛？今后是否還要研制更大的飛機？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、大飛機自主工程總設(shè)計師張彥仲。
研制大飛機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？
張彥仲：研制大飛機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，航空運輸在現(xiàn)代經(jīng)濟中有著重要作用，大型客機直接關(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)濟體，若長期依賴進口飛機，將面臨高昂的采購和維護成本。在國產(chǎn)大飛機C919問世前，我國已連續(xù)多年每年進口波音、空客飛機超200架，價值約200億美元。我國是人口大國，民航運輸發(fā)展很快，未來20年，需要增加9000多架大飛機。
其次，大飛機產(chǎn)業(yè)具有顯著的“經(jīng)濟和科技乘數(shù)效應(yīng)”，能帶動材料、電子、制造、計算機等數(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大型客機為例，其零部件數(shù)量達到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，研制大飛機不僅是滿足經(jīng)濟需求，更是提高我國綜合實力和國際競爭力的戰(zhàn)略選擇。研制自己的大飛機是國家的意志、民族的夢想、人民的期盼。
記者：大飛機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準的大飛機，其難度可見一斑。
在C919飛機立項論證時，我們梳理了百余項需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)，如總體設(shè)計方面的大型客機機翼多學(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，大飛機的核心系統(tǒng)方面，被譽為“工業(yè)皇冠上的明珠”的大涵道比渦扇發(fā)動機，以及飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、飛機電力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)等關(guān)鍵機載系統(tǒng)當屬“難中之難”“重中之重”。
記者：準備研制C919大飛機時，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配套的試驗條件和裝置，如鍛造大飛機起落架用的8萬噸模鍛機、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。在大飛機正式立項前，關(guān)于大飛機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大型客機研制過程中，我國攻克了大型客機超臨界機翼設(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)動機機翼吊掛一體化設(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，讓飛機如臂使指。這是控制律在國內(nèi)民用飛機上的首次應(yīng)用。這項技術(shù)由團隊經(jīng)歷了10年努力，經(jīng)過了幾十輪工程模擬機試驗、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)境下的試飛填補了國內(nèi)空白。
C919飛機從2020年開始輾轉(zhuǎn)全國各地，進行了大量極端氣候環(huán)境試驗試飛。進行吐魯番高溫試驗時，氣溫高達43℃；進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30節(jié)，相當于七級大風(fēng)，陣風(fēng)速度達到過35節(jié)，相當于八級大風(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苛的要求，試飛結(jié)果才能被認定有效。2020—2022年，包括飛機制造、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組駕駛著中國人設(shè)計的大飛機，按照中國人預(yù)測的結(jié)冰條件，在中國的領(lǐng)空內(nèi)完成的滿足全球標準的自然結(jié)冰試飛。
有感于C919飛機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，輻射全國、面向全球的商用飛機產(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)擴大。
二是堅持舉國體制，產(chǎn)學(xué)研深度融合。依托C919飛機研制，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，以大飛機運行支持、試飛與測試工程等專項人才為支撐的大飛機鐵桿核心隊伍，可以滿足未來國際競爭對大飛機研制領(lǐng)域人才更多元、更迫切、更強烈的需求。
堅定發(fā)展大飛機事業(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？
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“支線飛機——單通道干線飛機——雙通道大型干線飛機”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）支線飛機和C919單通道干線飛機。目前，大型遠程寬體飛機（即雙通道大型干線飛機）正在開展初步設(shè)計。
發(fā)展遠程寬體客機對于保障我國民航運輸戰(zhàn)略安全、完善商用飛機產(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。寬體客機和窄體客機是商用飛機市場的兩大支柱。未來20年，兩者在全球商用飛機市場的價值占比分別為59%和41%。從市場競爭角度看，波音、空客常以窄體飛機和寬體飛機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)展大型遠程寬體客機，避免出現(xiàn)C919飛機“獨木難支”的困難局面，對提升我國大飛機產(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，還要造更大的飛機。
記者：更大型飛機在技術(shù)復(fù)雜度上又會有哪些新挑戰(zhàn)？
張彥仲：C929遠程寬體客機是迄今為止我國研制的最“大”民用飛機，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、更高等級的電力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。此外，為了進一步提高飛機的經(jīng)濟性，C929飛機還將采用大比例的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。這些都將對飛機的設(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)展大飛機事業(yè)的決心和信心。研制團隊要繼續(xù)發(fā)揚在大飛機研制過程中凝聚的優(yōu)良作風(fēng)，加快推進C929飛機關(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)新機制。充分利用國內(nèi)高校、科研機構(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，增強大飛機產(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，敢于擔當，勇為人先。大飛機的研制周期動輒數(shù)十年。從C919立項到商業(yè)運營歷經(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)スタ恕＿@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，還要有奉獻拼搏、不計功利的準備。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事業(yè)的脊梁！
——張彥仲