11月2日,我国自主研制的C919大型客机首架机在中国商飞公司新建成的总装制造中心浦东基地总装下线。这不仅标志着C919首架机的机体大部段对接和机载系统安装工作正式完成,已经达到可进行地面试验的状态,更标志着C919大型客机项目工程发展阶段研制取得了阶段性成果,为下一步首飞奠定了坚实基础。

作为航空工业领域顶尖的产品之一,大型飞机无论军用还是民用,都具有极高的技术含量。在此之前,我国已经研制过运-10领导人出访专机,并正在研制运-20大型军用运输机,但从未研制过如此吨位的专用民航客机。因此尽管从起飞重量来说,C919距离当代大飞机定义的100吨还有一定的差距,中国媒体却丝毫没有吝惜掌声与鼓掌。与此同时,不乏有人对这款飞机上全球采购的部分抱有怀疑,但广大网民也为中国航空工业的这一成绩欢欣鼓舞。

但是且慢,除了大飞机,中国还有哪些重要的工业技能点没有完成?

C919下线

从C919自身开始

作为中国航空工业的一次巨大进步,C919标志着中国人在完全自主研制大型民航客机的征途上又迈出了重要一步。但这一步同样充满了外界的质疑,其中最重要的,便是C919上有大量的系统来自于国际采购,虽然作为有相当航空工业基础的国家,C919从一开始就达到了50%的国产化率,但在剩下的50%中,有不少产品还是完成C919飞机研制所必不可少的,仅仅打通这一条产业链,中国的整个工业系统就还有不少功课要做。

第一样便是众所周知的大飞机发动机。作为后发工业国,中国在工业领域里全方位的“心脏病”一直是业界公开的秘密。近年来,随着中国在工业领域积累的不断加深和国家在相关方面的投入进一步加大,“心脏病”在很多领域已经得到了相当程度的好转:我国已经能够自行设计制造具有世界先进水平的地面装备柴油机,国产柴油机和燃气轮机能基本满足国产船只和军用舰艇的需求,追赶世界先进水平的运载火箭发动机也已经多次成功发射,但在航空发动机领域,中国至今依然在为解决型号的可靠性而苦苦奋斗,而在大飞机发动机这一领域,中国眼前的目标,还停留在解决有无问题这一基本的层面上。

尽管在过去40年里,中国已经多次向大飞机发起冲击,但在中国制造过的几种大型飞机中,除了运-8、轰-6等几款有着明确外国原型、可以全盘仿制之外,其他项目无一不是靠着进口发动机提供飞机最为关键的动力:运-10试飞用的是波音707上拆下来的JT-3D,轰-6K和运-20使用的是从俄罗斯引进的已显落后的D-30KP-2,C919的发动机虽然是量身定做,但不折不扣地是一款美法联合的产物,中国方面未来即使能够合作生产,应该也仅限于组装发动机这样初等的级别。

当然,中国政府既不像普通小国一样认为使用引进的动力可以高枕无忧,也不像某些不成熟的大国那样认为只靠研制一种发动机就能扭转乾坤。到目前为止,中国至少有2种以上、针对不同技术水平研制或仿制的国产发动机项目在推进之中,且都已经进展到了装机进行空中试车的后期阶段(参见笔者《谁来推动C919——中国大飞机动力系统的不同选择》一文),且整体进程较为顺利。理论上,这两种发动机如果在试验中不出严重的技术故障或缺陷,应该能在数年内正式定型并且量产列装。

从有无问题上看,这两种发动机可以用于国产军用大飞机,似乎国产引擎的问题可以暂告一段落,但对于C919这样要在市场上搏击的产品而言,问题远远没有解决。由于性能、可靠性、使用维护成本都无法达到进口LEAP-1C的水平,这两种发动机几乎不可能作为正式引擎用于商用客机。对于军用飞机,立足于自力更生保证供应,可以为此付出牺牲性能、价格甚至一定的安全可靠性作为代价;而民机则完全不同,对于那些整天打算盘要把班机油漆减薄一层或者从头等舱的小果盘里减少一颗草莓的航空公司来说,实打实的经济性优势才是博得其青睐的关键。一台引擎必须同时在造价、性能、使用成本和可靠性上取得最优才能打动他们。因此想要让C919换上“中国心”进入商用客机队伍里,将更加先进的国产引擎研制成功无疑极为必要。至于目前还处在预研阶段,但对于更大的C929客机而言必不可少的30吨级大型涡扇发动机,更要快马加鞭才能赶上快速发展的世界水平。

如果C919上我们需要攻克的关键科技只有发动机,那么也许可以将其称之为国产大飞机路上最后的碉堡,但在C919的研制中,还有许多基础的东西要我国的航空工业去弥补。笔者在此仅试举一例:中国商飞公司曾对外宣布了机身尾段、中央翼翼盒、水平尾翼翼盒、球面框等复合材料组件试验件试制成功。但在完成总体设计方案后,中国商飞公司才发现,靠买美国Cytec公司的复合材料,仍然不能按原设计制造出复合材料部件,一些重要的结构件在国内找不到供应商,复合材料水平尾翼不得不找外国研制,C919的复合材料用量也不得一减再减以减轻C919的研制进度压力。最终中央翼盒不得不改用难度稍低的铝锂合金,而就是这铝锂合金,虽然早在2012年1月就由西南铝成功试制,但因为产能不足,大多数依旧依赖进口,根据计划,到2018年,ARJ21支线客机、C919大飞机所用30%以上的铝合金材料将采用国产铝材……从这个角度看,材料这一基本的问题,依然不是一个小问题。

运-10试飞用的是波音707上拆下来的JT-3D发动机

最后的“核”心

这里的核心,并不是泛指,而真正指的是中国核动力的一种设备类型,那就是用于大型水面舰艇和核潜艇的核动力推进装置。这一类设备的用途虽然极为有限,但作用却事关国家核力量的生死存亡。对于核动力潜艇而言,其动力的强劲与否关系到潜艇在水下的部署能力和机动性能,其安静性则关系到战略核力量在水下能否隐藏自身、保持自己的安全,其可靠性则维系着本国核力量在和平时期的安全;而核动力对于航空母舰在远海作战的自持力和机动性的增益更是任何其他技术手段无法达到的。

当然,我国早在上世纪70年代就算是攻克了核潜艇反应堆技术,现在第二代攻击性核潜艇和战略导弹核潜艇也已经批量服役,国产核动力系统也已经摆脱了上世纪70-80年代故障频出,只能徘徊在船厂附近做“三岛潜艇”或者出海远航要靠艇上党员干部冒着辐射一路航行一路抢修,噪音巨大被称为“水下列车”的尴尬状况,已经能够在作战部署中独当一面了。为什么还要说这是中国亟待解决的关键科技呢?

原因无他,那就是中外在这一技术领域的差距实在是太大了。美苏在冷战期间发展了四代反应堆,英法也发展了两代,由于这些国家技术水平高,工业积累深厚,他们的潜艇用核反应堆已经达到相当高的水平。相比之下,我国的第一代核反应堆总体技术水平接近美苏第二代核反应堆,但安全性能在开始并不令人满意,等到基本解决问题时已是上世纪90年代,性能已经严重落后。加上90年代初期“军队要忍耐”的思想,导致新一代核反应堆的研制迟迟没有展开,以至于当第二代核潜艇开始研制时,核反应堆因为缺乏相关技术储备,不得不采取在前一代反应堆基础上改进的方式为其准备动力,最终也限制了第二代核潜艇性能的提高。至于舰船用核反应堆,其体量和潜艇用堆完全不同,全世界也只有美俄还在研制这种特殊的反应堆。

当然,近年来我国在核工业技术上也取得了不小的进步,在包括钠冷快中子反应堆、高温气冷堆在内的新堆型上取得显著的进展,在第三代核反应堆的技术掌握和应用上也有不俗的成绩。但陆地发电用的核反应堆与核潜艇用反应堆有着本质上的不同,后者更加强调结构的紧凑和输出能源的密度,同时对整套系统的震动和噪音有着极严格的要求,这使得中国在核工业其他领域取得的成绩无法简单移植到潜艇反应堆上。至于要为未来的航母等大型水面舰艇准备的舰用核反应堆则难度更高,由于中国几乎没有任何先例可循,几乎从零开始的攻关必然还要经历艰苦的研究历程。

更多的“高端”等待攀登

作为全世界最强的几个主要工业国之一,中国的工业体系规模之大、体系之齐全在全世界也数不出几个,虽然中国制造在许多超级工程、重型工程机械、军工产品等领域都有着不俗的表现,但综合来看,缺少高端制造业、特别是缺乏顶尖制造业的局面仍然要持续相当长的时间。

在很多领域里,中国制造已经将低端中端产品市场收入囊中,却不得不在同时重金进口高端产品。以各种电子设备的集成电路芯片为例,中国每年都生产数以千亿计的集成电路,但同时要耗资超过2000亿美元用于进口各类芯片。同样的现象在数码相机、智能手机等各类消费级工业产品上存在,在机床、载重卡车、商船等大型工业产品上也十分明显。诚然,要以中国一个国家与“外国”相对抗,要求占据全世界所有高端工业品生产的要求多少有些苛求。但很多产品中国自己不能生产,又无法从国外合法地进口替代,最终要么选择购买旧式产品,要么通过成本更高的方式,通过其他渠道获得相关设备。要了解这些产品所涉及的范围,只要关注美国对华高科技出口禁令清单,就能了解其中涉及的范围有多广。

随着中国工业水平和国内科研水平的不断提升,我们有理由相信,像C919这样补足中国产业链空缺的产品会越来越多,C919为填补中国高端工业产品领域空缺开了个好头,也期待后续更多的精彩。