中國將生產大型運輸機

本內容由[刀劍笑]發表於盛唐社區 http://www.s-tang.net

研製大型飛機是一個十分誘人的話題，與“兩彈一星”一樣，大型飛機的研發不僅是一種壯國威、強國力的標誌，更重要的是通過大型飛機的研製，推動一個國家基礎科學以及基礎工業的發展，帶動一大批相關產業。中國政府以及相關企業對研製大型飛機興趣日濃，並且開始考慮“十一五”期間的立項問題。
研製大型飛機的前期預研工作十分重要，這種預研的着眼點可能要更多地落在技術範疇以外的方方面面問題。筆者認為，研製大型飛機首先要解決的是市場定位、產品定位、資源評估、組織方式以及產品生命周期問題，其次才是去解決技術方面的若干問題。或者說，首先要制定好研發戰略，其次設計各種研發戰術。
一、大型飛機的市場定位和產品定位
大型飛機是一個綜合概念，一般來說，大型飛機是指起飛噸位120噸以上，商載航程5000公里以上的航空器。大型飛機包括大型民用客機、大型民用貨機、大型軍用運輸機以及大型特種飛機。需要指出的是，上述類型的大型飛機由於用途的不同，其設計規範和標準也就各不相同，一機多用是不可能的。因此研製大型飛機必須要搞清楚究竟想研製哪一種大型飛機。
●市場定位
研製大型飛機，應當着眼於全球市場，但比較現實和有價值的還是應該着眼於中國市場。
就中國民用航空市場，國內外各種分析機構的分析報告儘管數據不盡一致但結果都一樣令人振奮，不過這種振奮不是為所有航空企業準備的。民用飛機市場（尤其是大型民用飛機市場）實際上是一種“寡頭市場”，基本被美國的波音公司和歐洲的空客公司“雙頭”瓜分。這一市場進入難度極大，進入障礙不僅體現在技術門檻過高，而且也體現在一系列的市場准入的歧視性法規上。俄、烏等國儘管航空技術躋身世界一流，但其產品至今仍然被排斥在世界民航市場之外。筆者認為中國大型民用客機（包括貨機）市場特點將依樣複製國際市場特點，由歐美主宰，因此，我們現在就意氣風發地扮演起新的進入者去拼搏大型民用飛機是不現實的。先從支線客機做起，逐步提高水平，增重增程，最終在大型客機上爭取一席之地也許是一條捷徑。
現在轉移一下目光看看中國的軍用飛機市場。中國軍用飛機市場取決於中國的國防戰略選擇，有關的分析不宜在此披露，至少有三點是明了的，一是中國非常需要大型軍用運輸機，二是中國很難從西方買到大型軍用運輸機，三是中國從國家安全角度考慮也不會依賴某個外國為我們提供軍事裝備。基於這三點，研製大型軍用運輸機具備市場背景和需求背景，更具備政治背景。
根據以上分析，研製大型飛機當前的市場着眼點應該放在軍用運輸機領域。
●產品定位
就中國國情及軍事戰略要求，我們所要研發的大型軍用運輸機的戰技指標應考慮如下要素：
地理因素：中國的地理特點是西高東低南熱北寒。西部青藏高原平均海拔4000多米，北部最低溫度-50℃，南部最高溫度40℃；中國又是一個幅員遼闊的國家，東西距離5000多公里，南北相距5500多公里。因此要求大型運輸機有較大的航程、較高的巡航高度、較寬的溫度適應範圍，還應具備較強的高原機場起降能力。
裝載能力：能夠裝載大尺寸、大重量的地面作戰裝備和航空兵地面保障裝備。
空投、空降能力：能夠空投中國部隊列裝的大部分裝甲車和輕型坦克，能夠超低空一次投放十幾噸的裝備；能夠多路跳傘，一次空降一百餘名傘兵。
平台改裝潛力：飛機構型以及系統配置能夠兼顧特種機的需要。
鑑於以上考慮，我們要研製的大型軍用運輸機主要性能指標應當是：
▲最大載重量 50噸
▲載重40噸航程 不小於5000公里
▲巡航高度 10000-11000米
▲巡航速度 750-800公里/小時
▲貨艙尺寸 寬4米，高4米，長20米
▲裝載武裝士兵300名，傘兵120名。
▲空投最大單件重量20噸，具備3米高度超低空空投能力。
▲有較好的高原（4000米海拔）和高溫（40℃）機場起降能力；有簡易機場（土跑道）起降和短距離（800米以內）起降能力。
▲飛機總體布局可採用傳統的上單翼、翼吊發動機、寬機身、後置大門布局。動力裝置可選擇渦槳、槳扇和渦扇三種類型發動機。
美國、俄羅斯以及歐洲各大國都擁有強大的空運力量，近十年國際區域戰爭反映出大型運輸機的決定性作用，促使這些國家越發重視大型軍用運輸機的發展。美國已着手研製先進寬體運輸機（ATT）和新型戰略運輸機（NSA），歐盟將聯合推出A400M，烏克蘭的AN-70更是一枝獨秀。這些正在研製過程中的大型軍用運輸機都有一個共同特點，就是載貨噸位在40噸上下，航程在5000公里左右。因此我國大型軍用運輸機的設計指標選擇是符合國際趨勢的。
二、研製大型軍用運輸機的資源評估
研製大型軍用運輸機，尤其是從零開始設計出一款全新的大飛機，將是一項浩大的工程，技術上將會涉及數百個專業學科，製造上將會涉及到十多個工業行業。研製大型飛機我們將面臨許多關鍵技術的挑戰：
在設計方面，我們要創建大型飛機的設計頂層管理文件體系，比如設計規範和標準的選擇、數字化設計管理體系、質量控制與保障技術等。在具體設計過程中，我們要掌握一系列先進的或者成熟的設計技術，比如總體優化設計、氣動力設計、複雜結構設計、多輪多支柱起落架設計、系統綜合設計，以及貫穿設計全過程的先進的分析和計算方法；
在試驗方面，我們要具備大型飛機全尺寸靜力試驗、疲勞試驗、系統綜合試驗等大型試驗的方法和手段，我們還要有能力組織各種風險科目的試飛；
在新材料方面，我們要能夠可靠地獲得大型的鋼鍛件、鋁合金鍛件、鈦合金鍛件、特殊非金屬材料的供應；
在航空發動機、機載設備和成附件方面，我們要有可選擇的貨架產品，或者我們有能力同步研發這一系列配套產品；
在工藝和製造方面，我們必須具備大型整體壁板成型技術、大型鍛件成型技術、大型複雜件機械加工技術、先進的複合材料加工技術、大型飛機特需的膠接、焊接、密封、精密裝配技術；
等等。
中國航空工業艱難跋涉了五十年，在一定程度上積累了航空產品設計與製造的技術和經驗。表現在，航空工業系統擁有一大批經驗豐富而且事業心強的工程技術人員，特別是仍有一大批航空專家們為振興祖國航空事業在矢志不移地拼搏着；通過近幾年的重點型號研製，航空工業以及相關產業部門的基礎建設都有了大幅度改善，基本具備研製大型飛機的設計、試驗和製造手段；通過幾十年的實踐，航空工業系統對大型複雜工程的管理水平有較大提高，某些管理技術已經與國際接軌。但面對大型飛機的研製，我們即使傾全國之力，仍顯得資源不足。
首先是設計基礎薄弱。迄今為止，還沒有任何一個飛機研究所全新設計過任何大型飛機（其實連中型飛機也沒有自主設計過），因此在大型飛機設計上，我們是不具備經驗和手段的。特別是一些關鍵的設計技術，由於預先的基礎研究做得不夠甚至乾脆沒做，我們是束手無策的。ARJ21支線飛機的研製在中國航空工業發展史上有劃時代意義，因為中國人終於跳出“仿製”的藩籬，勇敢地走上自主研發的道路。但有一點要注意，ARJ21項目卻大量地走國際合作道路，關鍵的設計技術依然是取它山之石。研製大型軍用運輸機能否也取它山之石，筆者認為將障礙重重，因為軍機項目的對外合作，我們吃的苦頭已經夠多的了。
其次是材料工業跟不上。應該說，中國材料產業的發展是迅猛的，有些門類的材料產量居世界第一。但很多特殊用途材料和高性能材料與世界先進水平有較大差距，大型飛機所需要的某些牌號的鋁合金厚板、大尺寸鋁合金和鈦合金鍛件以及國際上開始採用的先進合金材料，國內材料廠家尚無法提供。
第三是大型飛機的製造技術尚不具備。回顧歷史，我們能造出的最大飛機目前看來只有運10，再就是運8和轟6，但這些機種的製造技術相對落後，加工尺寸也相對有限。“麥道”項目曾經為我們製造大型飛機打下了一定的體系基礎，可惜的是這一基礎今日已不復存在。儘管目前在全國各地分散了不少可以用來製造大型飛機的加工手段，但真正要製造大型飛機，我們可能不得不一切從頭去做，還有不少關鍵的加工能力需要新建。
僅從以上三個方面分析，目前試圖自主研製一個全新的大型飛機，國內的資源條件是不夠的。雖然自主研製大型飛機可以壯國威、強國力，但要正視良好的願望與現實之間的差距 。筆者認為研製大型飛機勢在必行，不妨換一個思路去做。
三、怎樣研製大型飛機
研製大型軍用運輸機應當注意以下幾點：
●滿足軍事裝備急需。體現一個“快”字，要在比較短的時間內向部隊提供足夠數量的飛機；
●採用成熟技術和經驗。強調可靠的設計、可靠的試驗驗證和可靠的製造，投入使用的產品就是一個成熟的產品；
●最大限度地利用全國的資源，以減少投資；
●弱化輿論效應，不要把研製大型飛機塗上過於濃厚的“政治色彩”。
筆者認為，與烏克蘭安東諾夫技術聯合體合作在中國生產AN-70飛機是一條非常值得探討的路子。
AN-70飛機是上世紀80年代前蘇聯計劃研發的大型戰術運輸機，由於蘇聯解體，此項目到1993年俄、烏兩國才簽定協議，決定正式聯合啟動AN-70項目。1994年1月，首架AN-70飛機推出位於烏克蘭基輔市郊的安東諾夫飛機總裝廠。之後的十年間，AN-70項目經歷了一系列坎坷，包括第一架飛機試飛被撞墜毀，第二架飛機發動機故障導致飛機衝出跑道，目前又經費枯竭無法進行最後階段的試飛取證工作，等等。但這一系列不順都抹殺不了AN-70飛機獨有的“亮點”。
AN-70飛機是世界上首次採用槳扇式發動機的軍用運輸機，飛機的飛行速度範圍大，從98公里/小時到750公里/小時，其低速特性是所有大型運輸機中絕無僅有的，具有非常好的低速空投和超低空空投能力。飛機的起降性能好，可以從600米跑道上起飛。貨艙寬大（高4米，寬4.1米），最大載重量47噸，載重30噸可飛行6000公里。綜合性能比較，AN-70飛機優於C-141飛機和A400M飛機。
中、烏聯合在中國製造AN-70飛機有一定的可行性。
首先，由於俄、烏兩國經濟狀況不佳，兩國均無力購買AN-70飛機裝備本國部隊，烏克蘭方面不得不以極大的熱情向中國推薦AN-70飛機，更希望得到中國的資金支持，將該項目的試飛工作做完。從1996年珠海航展開始，安東諾夫聯合體就與中國的航空企業保持經常性聯繫，簽署了若干聯合開發AN-70飛機的意向書。烏克蘭的熱情與主動態度能持續多久取決於該項目在本國進展的順利程度。從現在掌握的情況看，俄烏合資的中型運輸機公司（MTA）正在試圖籌資（估計8000萬美元）完成AN-70飛機的全部試飛取證工作；印度政府在俄羅斯政府的建議下準備加入AN-70飛機的製造計劃；捷克已經成為AN-70飛機的第一個買家（購買3架），2006年交付完畢。如果AN-70項目在中國之外的其它地方找到了更多的“光明”，或者出現國際政治的干預，烏克蘭的態度可能就會有所轉變，至少烏方的底牌就會加碼。所以，我們應該抓住當前有利時機，引進AN-70飛機技術。
其次，AN-70飛機是一個基本成熟的飛機，符合中國的需要。除個別性能指標（如載重、航程）稍低於中國大型軍用運輸機預想的指標外，其它指標均十分優秀。不過中國的大型軍用運輸機究竟選擇什麼樣的戰技指標，目前尚無定論。可以從兩個角度考慮問題，一個角度是索性以AN-70飛機作為目標飛機，由用戶重新制定任務規劃，AN-70飛機未必就不能夠完成中國軍方的特殊運輸任務；另一個角度是根據大型軍用運輸機預想的戰技指標要求，對AN-70飛機的結構作相應修改，這也是完全能夠實現的事情。
第三，在中國建立合資企業，走出一條聯合開發大型運輸機的路子。“聯合”至少體現在三個方面：一是資金的融合。烏方曾多次表示願意以AN-70飛機的技術作為投資與中方聯合辦廠，中方可以投入必要資金，一部分資金用於AN-70項目後續的試驗取證費用，從而取得AN-70項目的部分知識產權；另一部分資金用於在中國建設AN-70飛機部件裝配生產線（飛機總裝和零件製造可以利用現有的國內資源，只做少量補充），從而取得中烏合資企業的股權。二是技術聯合。AN-70飛機在中國製造，先期主要面向中國用戶，因此AN-70飛機不可避免地要改為“中國版”，在機體結構、航電設備等方面要作必要改進（甚至換裝國產發動機），有必要的話還應該對AN-70飛機作全面的數字化反設計，全機還要走一個“國產化”過程。安東諾夫設計局是國際上最優秀的大型飛機設計機構之一，在他們的指導下對AN-70飛機進行改進或反設計，對於培養我們大型飛機設計能力是極其有利的。第三是共同的市場行動。“安”系列飛機在國際軍機市場上有很高知名度，安東諾夫聯合體在國際上促銷飛機的能力也很強。AN-70飛機生產線在中國，但銷售卻面向世界，這對於投資回報以及生產線的維持將十分有利。
第四，中國具備通過引進技術製造大型飛機的能力。體現在三方面：一是我們不止一次成功地引進整機技術通過國際合作生產出各種飛機，Z-9、MD-82、SU-27，還有今年即將下線的ERJ145都是成功的範例，證明這一條路子是走得通的；二是我們具備國際合作的管理經驗，也具備系統總成的掌控能力；三是通過認真整合現有的航空工業資源，大型飛機絕大部分的加工作業我們都能夠承擔，如大型壁鈑加工、大尺寸鈑金成型、大尺寸熱表處理、複雜形面加工、飛機精密裝配等能力都已經具備，一些關鍵加工技術（比如大型鍛件）可以由烏方承擔。
根據以上分析，筆者認為在研製大型飛機上，如果走自主研發的道路，投資巨大、風險巨大，很可能遲遲見不到成果。即使見到成果，中國軍方的訂貨是有限的，大型飛機生產線又如何維持？而通過合資方式引進國外大型飛機技術，投資小、風險小、見效快，同時也逐漸學習並儲備了大型飛機的研製經驗。儘管AN-70飛機某些指標不十分理想，槳扇發動機由於技術太先進又讓人心存疑慮，但與自主開發的風險相比，這都不是什麼大問題。
最後要指出的是，不論是自主開發還是技術引進，有一點是共同的，即中國的基礎科學和基礎工業都會因此得到促進，特別是材料技術和材料工業、特種加工工藝技術和手段、試驗檢測技術和手段等方面將會因大型飛機的研製而得到提升，這就回到了本文的文頭部分所說的，大型飛機的研製將推動一個國家基礎科學和基礎工業的發展。