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科工力量: C919十大核心系统研制中国占多少?看了这期你就知道了 |2020-3-3

当然,要说十大核心系统,进度条可能比较“深动”,但坚持就能对C919了解更透彻。
最近,特朗普一句“希望中国购买美国的喷气式发动机”,可以说是让C919的发动机风波暂时尘埃落定。但这也给中国敲了一个“警钟”,说不定美国对中国下手的领域真从ICT领域扩展到民航领域了呢?
比如,2月14日,美国政府就宣布将欧盟进口的飞机关税从10%增加到15%。这是继去年10月美国向空客加征10%关税后,再次提升关税税率。
这一举措的目的可谓非常明确:打击空客,缓解波音危机,保住美国本土市场。
那么,美国政府在C919的发动机问题上放了一个“烟雾弹”背后,中国的自研发动机进展如何?除了发动机,C919的其它核心系统研制中国有多大话语权?我们具体来看看。
首先说说发动机
C919大飞机项目在系统和设备招标时,政策鼓励和促进国内外企业进行合作成立合资公司,并且优先选择合资公司的产品,目标就是借机推动国内相关领域的技术进步
但是,CFM国际在为C919提供发动机时,并不愿意成立合资公司转让相关技术。
毕竟航空发动机是现代“工业的皇冠”,这家合资公司有“傲娇”的资本。
CFM国际是由美国通用电气与法国赛峰集团各按50%的资金比例成立,进入中国市场后,一直在为中国引进和自研的客机提供发动机。C919使用的就是CFM国际提供的LEAP发动机。
C919的LEAP发动机
这里要提一下,目前全球航空发动机市场基本由美国的通用电气、普拉特•惠特尼和英国的罗尔斯•罗伊斯垄断,三家公司整体占比大约七成(注:CFM国际与IAE国际航空发动机公司也由它们主导或合资组建,市场总计占比近97%)。同时,全世界只有中、美、俄、英、法等少数几个国家能造出来。
由于CFM国际不愿意合资转让技术,中国航空发动机公司于2011开始负责自主研发。到2017年底,中航商发CJ1000发动机首台整机在上海完成装备;2018年5月,第一次点火启动成功,核心转速达到设计要求。 
按照常规的研制时间预计,大约还要5年左右时间可以实现批量生产,但有报道称可能会延迟。
C919的LEAP发动机
不过,鉴于美国政府最新的“敲警钟”行为,和早前阻止中国企业收购乌克兰航发巨头马达西奇公司,这肯定增加了CJ1000的研制紧迫性和责任感。
第二,来说下飞机的“神经中枢”——航电系统
航电系统是指将通信电台、雷达、导航设备、飞行管理等分散的系统,通过多路传输数据总线交联在一起的多功能“综合体”。
中国民航发展几十年,可以说没有一家自主航电系统公司,直到C919的开发研制才开始扭转局面。
目前,在C919的9家金牌供应商里面,中国有4家公司。其中最为值得一提的,就是上海昂际航电。2012年,昂际航电由中航工业和通用电气各自出资50%组建,被寄望能够承担中国民航航电系统国产化起步的任务,也就是解决有无问题。
于是,昂际航电先后共投入近700人的力量专注在C919项目上,同时在上海、美国凤凰城、法国图卢兹设立了三个研发中心,公司员工来自12个不同的国家和地区。
经过六年发展,这其中发生的一个重要变化是:在成立初期,昂际航电聘用了大量的外国专家;但到了2018年,绝大多数员工已经是本土的工程师。这意味着中国已经掌握了更多的大型客机航电核心技术。
C919昂电航电系统
在整体占比上,昂际航电目前承担了C919航电系统中大约一半的工作,并且是最核心的“神经中枢”。
C919采用的昂际航电“综合模块化”航电平台,已经被认可为是当今航电系统解决方案中最先进、最尖端的技术体系之一。
第三说下飞控系统
飞控系统主要是用来保证飞机的整体稳定性和操纵性。
比如飞机在飞行过程中,会遇到上升气流、侧风等影响,从而导致飞机产生左右、上下的偏移甚至偏转。这时需要飞控系统和驾驶员的操控,让机身具备稳定飞行的能力,否则飞机将会失去控制。
这里提一下,中国在推进C919研制的过程中,对所有核心系统都进行了自主化布局,几乎在每个领域都成立了合资公司。
比如在飞控系统上,中航工业旗下西安飞行自动控制研究所,就成立了两家合资公司来研制。2012年,西安飞控与美国霍尼韦尔成立鸿翔飞控公司。
按照霍尼韦尔的流程和标准,合资公司先后交付了1.0、2.0版等飞控软件。目前,鸿翔飞控已在西安基地研究、开发、组装C919的飞控系统。
另外,西安飞控还在2014年与美国派克宇航成立了鹏翔飞控。这家合资公司负责组装和测试C919的主飞控系统产品,包括平尾配平、副翼、方向舵、扰流板、升降舵作动器,以及控制电子部件。
其中,平尾配平就是飞机尾翼的水平面,副翼是机翼最边缘可以移动的一块翼面,扰流板是机翼上面升起来加大风阻减速的那块板。
目前,鹏翔飞控的生产厂房已经投产两年。这也意味着C919的飞控系统实现国产化。 
第四,来看看整体制造
说到这可能有人会疑惑,整体制造也算核心技术?
对于这个问题,在C919的总体设计制造上,飞机结构、气动、系统设计需求都是由中国商飞公司提出,可以说具有完全的自主知识产权。
C919的“壳子”
举个例子,一辆汽车大概有1万个零件。而一架飞机的零件数量一般为400万个,图纸有7万多张,管线有200多公里长。国产ARJ21支线飞机取得适航证的报告就有十层楼高,设计堪称高度复杂。
另外,根据一家证券公司的统计,一般大型客机中,机体结构系统成本占比36%,发动机系统占22%,航电系统占17%。这也就是说,中航工业统筹建设的,是C919价值含量最大的部分。
C919首架机的机头、前机身、中机身、中央翼、中后机身等九大部段,都由中航飞机旗下的西飞、成飞、沈飞民机,和洪都航空等国内企业制造。
其中,机头由成飞公司制造,前机身和中后机身由洪都集团制造,机翼由西飞公司制造,后机身和垂尾由沈飞公司制造,前、主起舱门由哈飞公司制造。
2014年10月,成都机头对接南昌机身。
另外,哈飞还承担了机身复合材料部件的制造,包括主起落架舱门、前起落架舱门、翼身整流罩和垂直尾翼4个大部件。
综上可以总结出,总体集成制造也是大飞机的核心技术之一,而且中国本身具备这项实力。
第五个是通信导航系统
顾名思义,通信导航承担着承担飞机在起降和航行过程中,地空对话、机内话音及数据通信、无线电导航等功能,可以形象地比喻为飞机的“耳朵”、“嘴巴”和“眼晴”,部件位置主要在机背、机腹、机尾等地方的突起物上。
2014年,中电科航空与美国罗克韦尔柯林斯,合资组建中电科柯林斯公司,业务是为C919开发通信导航解决方案。实际上,罗克韦尔柯林斯已进入中国市场近30年,通信导航产品在国内占有率超过90%。
C919三号机B-001D试飞飞行轨迹
在C919身上,合资企业一共设置了超短波通信、短波通信和卫星通信这三种常规通信方式,为了确保系统的安全和可靠性,已经进行了上万次的实验验证。
经过中电科柯林斯和美国柯林斯近三年协作努力,C919的通信导航系统已经在首飞时实现交付,并且在成都进行系统集成和本地化批量生产。
值得一提,2018年底,C919第三架机首飞时装上了北斗导航系统。北斗系统不仅实现了导航功能,还实时报送飞机上的各种关键参数,未来全面建成时将发挥更重大作用。 
目前,除了通信导航系统,罗克韦尔柯林斯2012年还与中航工业旗下雷华电子技术研究所,组建了中航雷华柯林斯公司,为C919提供综合监视系统等。
第六,一起说下起落架、高升力系统
首先,起落架被称为飞机的“腿脚”,在飞机起降的过程中,是支撑整架飞机重量的唯一部件。尤其在降落阶段,不仅要承受70多吨落地瞬间冲击力,还有垂直方向的巨大冲力。
2011年,利勃海尔中航起在长沙成立,负责集成C919起落架系统。这家公司由中航飞机起落架公司与德国利勃海尔宇航各持股50%组建。
由于起落架对材料强度、韧性等方面的高质量要求,C919选择了宝武特刚研制的300M超高强度钢。另外,中国二重万航承担了起落架关键锻件的国产化研制。
但C919主起落架的零部件有500多项,其中仅“外筒”从毛坯加工到成品就有70多道工序,另外利勃海尔对产品的要求也非常苛刻。
经过多年艰苦攻关和试验研制,2018年9月20日,C919的首件起落架由利勃海尔中航起交付给中国商飞。这次交付具有里程碑意义,标志C919的主起落架5个关键锻件中的4个实现了国产化。
另外,高升力系统也是影响飞机安全的关键系统。它主要是通过控制前缘缝翼和后缘襟翼往下展开到不同的卡位,来改变机翼弯度和面积,以增加或减少飞机起降时的升力及阻力,从而避免过长的滑跑距离。2012年 2 月,美国穆格公司与中国商飞签订C919高升力系统合同,目前是C919高升力系统的提供方和商飞公司的一类供应商。
中航工业庆安公司作为穆格的中方合作伙伴参与了C919高升力系统的研制。其中,庆安公司负责提供翼尖刹车、扭力管、轴承支撑的设计、制造、取证支持等工作。
第七,再一起说下燃油、液压系统
在C919项目中,无论是国内还是国外企业,一类供应商多数同时承担了几个核心系统或子系统工作包。
比如美国的派克宇航,除了与西安飞控成立鹏翔飞控,2014年,派克宇航还和中航工业旗下南京金城,合资组建航鹏航空系统装备公司,为C919提供燃油、油箱惰化和液压三大系统和相关组件。
2016年10月20日,南京航鹏航空系统装备公司宣布投产。
这三个系统的大部分组件都由南京航鹏航空生产、组装和集成测试。
燃油系统是飞机的“血液”,主要分布在机翼两侧,包括发动机、辅助动力单元供油,以及燃油计量、管理软件等。
它的功能是保证飞机在任何飞行状态下,均能按发动机所要求的压力和流量,向发动机持续不断地供油,以及平衡飞机机身、冷却机上其它系统等。
其次,惰化系统包括机舱空调、电子控制,以及富氮空气生成与分配等,作用是降低飞机油箱内燃油蒸气的可燃性,并提升飞机安全性。
另外就是液压系统,液压系统被称为飞机的“动力神经”。比如说飞机要收起和放下起落架,控制机翼的运动转向等等,都需要液压系统提供力量来完成。
液压系统还带有一个用于监控C919航电设备控制器的软件包,提供必要的功能来驱动和控制飞机的飞控、起落架、转向系统以及反推装置。
实际上派克宇航早前已经为ARJ21机型提供燃油、液压和飞控作动系统,并且一直是ARJ21的金牌供应商之一。目前,南京金城正通过合资企业联合研发来学习这些技术。
最后一个是环控系统
飞机环控系统是用来通过控制机舱内空气的温度、湿度、流速、压力等参数,向机组人员和乘客提供足够舒适的生存和工作环境。
与绝大多数核心系统是成立合资公司不同,在C919环控项目中,南京机电以利勃海尔公司二级供应商的方式进行合作。
自2010年起,C919环控系统设计团队主要承担文氏管、制冷包,以及配平空气、温度控制和调节活门等七项产品。
根据初步达成的分工,南京机电主要承担制冷包管道的来图加工、总装集成、鉴定试验等工作。三年后,南京机电又先后接手文氏管、调节活门等产品。
在产品被应用于C919首飞后,2017年利勃海尔授予南京机电“金牌供应商”称号。当然,这个荣誉是对南京机电研发人员付出了巨大努力并取得优质成果的认可。
举个例子,南京机电承接文氏管产品后,从开始准备到最后通过审查的一年半时间内,中间自检、利勃海尔检查、商飞检查大大小小有6次,不合格整改项将近200条之多。
整体而言,除了以上说到的系统,国内企业还在C919的辅助动力装置、电源、照明等系统上,分别与霍尼韦尔、汉胜、古德里奇、卓达等公司成立了合资企业或达成项目合作。
这在多方面推进了C919核心系统及相关设备的研发和进一步国产化。
目前,中国商飞C919的39家一级供应商里面有23家中国供应商,另外美国是9家,法国3家,德国、英国、日本和荷兰各有一家。
同时,在过去几年获得过C919金牌供应商的9家公司中,美国有5家,中国是4家。
从中可以发现,欧美企业在C919核心系统中占据较多优势,但中国企业正在通过合资模式、项目合作和自主研发快速追赶,提高国产化比例。
目前,C919国产化比率达到近60%,远超项目启动初期10%的标准,而商飞官方的最终目标是要实现100%国产化。也许有人会说,这不是一种“贸工技”?
但一方面,国际先进的大飞机都是来自全球各地几十个国家的供应链,处于起步状态的C919也无可厚非。
另外,C919带动的民航工业在国内算新兴产业,只有通过初期的全球先进技术和产品整合,才能才谈得上生存、改进生产工艺以及拓展市场、开发新技术和设备等等。
但在发展到一定程后,国内技术具备“另起炉灶”能力,或者商业竞争的压力使得“贸工技”不再可能,便可以考虑改走“技工贸”路线。
然而,在当前国际形势中,商业竞争不排除政治影响,美国在C919的核心系统研制中占据越多优势,便潜在更多风险。
总体上,目前美国制造业已退守到少量高精尖行业,“金字塔”的底盘越来越小。而中国的基础越来越雄厚,并在往塔尖上攀爬,登顶诸多领域。
因此美国试图提高中国产品的进口关税恢复制造业根基,同时将外国产品中的美国技术含量比重降低到10%,来维持在全球的科技优势。
这些伎俩透露出美国制造和科技逆全球化的无奈,甚至绝望。而中国制造像大水漫灌,显现出水涨船高的势头,同时还在堆出自己的“金字塔”。
当前,美国政府在C919发动机上敲的“警钟”,将势必加快更多核心系统的技术研发节奏,以及推动中国科技更加奋发自强、攻坚突破。
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