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C919 技术一般 碾压日本 世界第三 zt
送交者:  2022年05月19日21:43:52 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

C919 技术一般 碾压日本 世界第三


  我国的C919终于正式进入商用阶段了,作为一个14年IT总集经验(服务工业客户11年)的乙方理工男,冒昧给各位读者大大解读一下,C919成功总装试飞背后有哪些困难,是其他国家地区无法战胜的

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  我也当过上亿IT项目的项目经理兼总架构师,但是C919这种规模和复杂程度,我对那边的同行只有佩服和羡慕,顺便送上我的膝盖。

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  如果光看这张图,大家的第一反应都会是——这C919也没干啥啊,东西都是别人家的。这可不是搭乐高积木啊!这玩意也不是装在一起以后摆在橱窗里的啊!这是个要安全运行上万次的载人飞机啊!

  如果真的像搭积木一样,把元器件买回来堆在外包装里就能飞,那日本的民航飞机不是早就造出来了?

  结果日本在千禧年由三菱、川崎、富士、丰田等工业巨头搞的MRJ支线飞机(90座),原计划2013年交货,到2019年还没交货;等到了2021年,三菱直接摆烂躺平,把这个项目放弃了……

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  日本可是全程参与了波音的材料制造(外壳),但是总体设计不行,他使用下单翼布局,翼下发动机,结果机体强度不合格,静力测试失败,要想修复,就必须重新修改设计,相当于推翻重来,所以三菱摆烂了啊。

  而且MRJ试飞的时候,航电系统软件、飞机发动机控制软件、电气配置,因为集成问题,出了各种各样的问题,所以才拿不到适航许可证的,最后无奈放弃。

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  拼乐高不出故障都很难,比如我拼的这辆车,把这一袋子零件拼完之后,忽然发现多了三个齿轮,我根本都不知道是哪里掉下来的,也不知道这三个齿轮应该放哪里……

  再欣赏一下宝岛上中天新闻对C919的报道,还是很香的对吧?中天新闻是比较中立的。

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  但是绿营媒体三立新闻就开始阴阳怪气酸溜溜了,说的那些话,也都是大陆某些慕洋人说的套话,大家品品。

  1、C919还要看美国脸色

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  2、4成零件依赖外国

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  3、没有自制发动机

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  4、就是造了个壳

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  嘴上轻飘飘,心里酸溜溜。但是我们千万不要这么想,因为能顺利造出来外壳和机翼,完整将几万个部件总装成C919,完成各种航电、弱电、信号系统的集成工作,完成各项适航检查,国产化率还能超过50%,这已经是非常伟大的成就了

  ——一般一般,世界第三

  什么叫没有自研发动机?波音737-800的发动机也是RR(罗罗 Rolls-Royce)公司的,这是家英国公司;波音也没有自己的核心引擎,慕洋人怎么不提这个事儿了?

  2004年波音开发787机型的时候,日本零部件占比达到35%,慕洋人怎么也不提这个事情了?

  三菱重工业承担了波音787飞机的主翼箱,以及除动翼以外的所有主翼部分的生产,慕洋人怎么不提呢?

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  而波音的核心竞争优势是什么?飞机总体设计能力、大规模系统集成能力和飞机总装能力。然后才是丰富的飞行故障处理经验、全球层面的品牌共识以及海量有经验的生态合作伙伴。

  而中国商飞通过ARJ21和C919的十四年磨练,已经获得了最核心的总体设计、系统集成和总装能力。

  1、总体设计挑战 1.1 设计制造并行

  比如波音777的研制,是上万名工程师组建了200多个团队联合协同工作的,实现全球100多个工厂,200个供应商的联合协作。

  同样,在C919开发的过程中,已经没法采用一环一环,设计完加工,加工完装配的模式了,因为万一设计出错,而加工厂按照错误设计加工,最后总装是必然出问题的。

  所以C919只能学习波音,建立研发、设计、生产、实验的协同工作模式,设计制造并行。

  那这又出新问题了,以前的飞机,都是沈飞、西飞、哈飞单个研究所为主进行研制的,但是C919需要整合在不同城市的多个航飞厂/所协同研制,并行工作,这协调工作就让人头大。

  C919这种国家级项目,必然是要严格保密的,所以各厂/所必然是内外网物理隔离的,协同工作起来就更令人头大了。

  所以,只能进行全三维的设计和制造,在数字空间建立全三维的数字样机和数字模型,制造单位根据三维模型进行制造,这才能克服网络/物理隔离带来的额外困难。

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  这工作量想想都头大,在设计阶段,需要对航电、飞控、液压、动力装置的需求、指标和参数进行讨论,完成评审;

  然后需要使用统一的工程数据集,需要用统一的CAD工具,统一的建模和制图标准,统一的可视化数据规范;这对于西飞沈飞成飞这种一边合作一边竞争的兄弟单位,也是个巨大的挑战。

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  需要协调前机身、中机身、后机身、尾翼、机翼、起落架、驾驶舱、客/货舱的设计;总得有人最终拍板吧?

  接下来需要进行外形、重量、气动力的计算,这些有一步发现问题,就得打回去重做;

  千辛万苦评审通过了之后,就要深化设计了,比如飞机骨架模型得建立起来吧?装配轴线、结构基准面、基准线、连接孔、开口图都得确定下来。

  然后对于一些大部件,需要专门进行对接方案设计吧?飞机的导管、线束走向得确认吧?在这个阶段就得选定主要部件的供应商了吧?装配的工序流程得设计好吧?

  各种材料、标准件、特殊工艺信息,需要完成协调工作;各个模块和零部件的接口和尺寸需要协调并达成一致;需要根据载荷数据对零件进行修正(接着改)。

  然后还要在设计阶段进行整机的装配和检查,确定间隙、公差等技术要求

  所以2020年,川普那边突然说不卖发动机了,那是真的坑爹啊,我的设计也做完了,主要部件加工也做完了,接口面分拆好了,工作包也都分下去了,在关键时刻关键部件却说不卖了?

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  这不是耽误本大爷的事儿么。幸好我们早就有备胎方案《中航工业展示我国首款商用航空发动机模型(图)[1]》,才逼得美国又改口说可以卖发动机,否则C919真的会选用长江CJ-1000A[2]发动机,那C919可就有中国芯了

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  当然,发动机的直接备胎还有PD14、涡扇20这两款国外发动机,所以在市场经济条件下,只要供应商有3家以上,总有一些纵横捭阖的空间的;

  再说买成熟产品组件,也是与其他国家建立利益共同体的方式,没毛病。带来的问题就是跨国协作,集成难度更是直线上升。

  2、总装能力挑战 2.1 精度挑战

  大家应该还记得早期国产车,还有近期某些外国豪华车都有车身异响的问题吧?原因之一就是加工偏差。

  我们的工业产品很难做到100%的高精度,都会与标准值存在一些差距,也就是误差。可允许误差的最大尺寸与最小尺寸之差就称为公差

  C919有上万个零件,如果零件公差控制不住,每个都有0.1mm的偏差,那累积起来的偏差就是1000mm(1米)了。汽车不过5米长,制造偏差控制不住,都能导致车身异响,一个天上飞的37米长的大家伙,偏差需要严格到位,这是巨大的挑战。

  C919采用复合材料和铝锂合金等轻质材料,但是在飞机装配的时候需要打孔;复合材料易产生劈裂、毛刺、分层等质量问题,铝锂合金易产生微裂纹;包括日本的MRJ遇到的承重压力问题,都需要一个个克服。

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  C919有很多巨大的部件,比如上图机身、机翼这种,在对接过程中,他们如何保证跨尺度的测量精度,我就不知道了。不过天宫都能在太空对接上,估计在地面对接飞机机身也不算大问题。

  要说西飞还是牛掰,承担了C919中机身、中央翼、外翼翼盒及前缘缝翼、后缘襟翼、副翼6个工作包,不但没出问题,还能打破国外技术封锁和垄断,建立了生产线。

  比如要在复合材料(T800级高强碳纤维)和金属壁板上同时打孔,还要避免复合材料在钻孔后出现分层和毛刺,这就必须用机器人自动制孔,靠人工是绝对无法保证精度和质量的。

  2.2、强度挑战

  哈飞也挺牛的,承担了主起落架舱门工作包、前起落架舱门工作包、翼身整流罩工作包和垂直尾翼工作包四个大部件,而起落架是个核心部件,因为起降的时候需要承受巨大的风阻和震动,在结构设计上对强度、载荷的要求都很高。

  还有C919的刹车系统,涉及到碳复合材料和高温合金的生产制造,因为这种刹车系统耐高温,重量只有金属材料的1/4,而使用寿命是金属材料的2倍以上。

  刹车可是关键部件,比如刹车坏了导致飞机冲出跑道,那就是俄罗斯空客A310的失事原因。但是博云新材,还是搞出来了C919的机轮刹车系统,也经受了挑战

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  总装就是把各个组件严丝合缝的安装起来变成一个整体,就像我们看见的高铁、汽车、盾构机一样;而集成

  3、集成能力挑战

  作为一个IT项目经理,我做过不少集成项目,最讨厌那种不愁卖的核心供应商,因为他们的人一个个拽的不得了,我根本协调不动他们。

  如果有3个以上不得不选的强势供应商,那才是噩梦。安排对接会,A公司说本周没空,只有下周三专家才有时间;B公司说专家这周有时间,下周不在国内;C公司说专家周五有空——但我还必须把这帮王八蛋拉在一起开会,这样才能发现潜在的问题。这活儿不好干吧?

  而C919就面临这样的问题。C919配备CFM国际[3]生产的CFM LEAP-X 系列发动机[4],型号为LEAP-1C,这是个强势厂家,仅次于罗罗;

  引擎吊舱(Nacelle)和推力反向器用了Nexcelle[5]的,具备高级进气道调控功能和电传控制的推力反向器,还要进行减噪处理,这一看就是不好协调的;

  核心航电系统、显示系统、机载维护系统都用的通用电气GE的,也是个大爷乙方;

  液压系统、主飞控作动系统、 燃油系统和油箱惰化系统是派克汉尼汾的(Parker Hannifin),同样是大爷乙方;

  幸好霍尼韦尔这种经典大爷乙方跟博云新材成立了合资公司,提供飞控系统、刹车系统、辅助动力系统和导航系统;

  罗克韦尔柯林斯也跟中国公司搞了合资公司,提供通信与导航系统和全动模拟机由;有合资公司在,沟通起来总是方便点

  只有轮胎好沟通一点,因为轮胎采用米其林公司的Air X子午线轮胎,米其林在中国的生意足够大……

  设计协调、工作沟通、工期对接已经挺烦了吧?还有信息系统之间的对接呢,这个就更繁琐了。

  上面这些世界知名公司的产品,哪个能轻易因为中国C919的需求,调整他们的参数、数据、字段、API接口?说不定部分产品都没有中文说明书吧。

  所有的事情都需要协作,而协作就意味着需要先协调,协调时间困难,协调工期困难,协调接口困难,协调工艺参数困难,这就是做总集成的痛苦和繁琐之处。

  所以,C919能在2022年成功问世,通过3273个试验点,276个审查项目,34项试飞工作,是多难的一件事?

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  幸好有国家层面的支持。

  举国支持

  东航在公告中专门发了一条 **非公开发行A股股票募集资金使用可行性分析报告**[6],里面提到「募集资金105 亿元用于引进 38 架飞机,机型包括 4 架 C919 飞机、24 架 ARJ21-700 飞机、6 架 A350-900 飞机及 4 架 B787-9 飞机」,总投资43.82亿美元,预计于2022-2024年交付。

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  这就跟我昨天写的「为什么互联网公司搞不定卡脖子的工业软件?」一样,顶尖的工业产品是需要有一批客户使用,客户一边提供现金流,一边提供实测反馈和修改建议;只有这样,工业产品才能不断完善,超英赶美

  C919首发就有东航购买,这背后靠的就是国家意志和国资委支持;何况C919光国内的订单,就已经有357架了?

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  这也是统一大市场的价值所在——光中国国内的需求,就足矣让C919从无到有的发展起来,不断迭代,不断完善,再过十年,应该跟波音空客有一战之力了。何况还有出口呢?

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  可以看到我们C919目录价是0.99亿美元,相比波音737列表价1.1亿美元,相差并不大,这是为了防止在未来C919出口的时候被波音起诉「低价倾销」,毕竟庞巴迪已经这样被坑过一次了。

  加拿大的庞巴迪也顺利开发出来支线飞机CS300(6100公里续航,160座),2013年顺利投向市场,2016年顺利交付第一个客户后,直接被波音起诉低于市场价格倾销。

  随后美国法院判决波音胜诉,对庞巴迪的飞机征收300%的关税,导致庞巴迪的CS系列支线飞机夭折,然后庞巴迪的这个系列就以1美元的价格,将51%的股份卖给了空客。

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  大家也不用认为C919真的要0.99亿美元一架,我们在工业品销售的时候,都有两个价格,一个叫列表价(目录价),一个叫折扣价。而列表价和折扣价中间的差价,就是让利给中间渠道的,毕竟C919最终是要出口的嘛。

  比如C919,列表价是0.99亿美元,但是对友好国家,没准可以打个95折;对于大批量采购,没准可以打个85折,还能送点运维什么的,最后竞争下来就很有竞争力了。

  未来5000亿的订单规模,还能盘活上下游产业链,这才是大国重器。

  真心羡慕中国航空航天人,因为他们有一个牛可以吹上一辈子

  参考资料

  [1]

  中航工业展示我国首款商用航空发动机模型(图): http://mil.news.sina.com.cn/s/2011-09-22/0453666545.html

  [2]

  长江CJ-1000A: https://zh.m.wikipedia.org/wiki/CJ-1000A

  [3]

  CFM国际: https://zh.m.wikipedia.org/wiki/CFM国际

  [4]

  CFM LEAP-X 系列发动机: https://zh.m.wikipedia.org/wiki/CFM_International_LEAP

  [5]

  Nexcelle: https://zh.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Nexcelle&action=edit&redlink=1

  [6]

  非公开发行A股股票募集资金使用可行性分析报告: http://www.cninfo.com.cn/new/disclosure/detail?stockCode=600115&announcementId=1213309858&orgId=gssh0600115&announcementTime=2022-05-11

  [7]

  C919 的探索与创新之路 航空制造 刘振敏: https://kns.cnki.net/kns8/Detail?sfield=fn&QueryID=12&CurRec=1&recid=&FileName=DAFJ201912009&DbName=CJFDLAST2020&DbCode=CJFD&yx=&pr=&URLID=

  [8]

  数字化协同制造平台在C919研制过程中的应用研究 哈工大 梁可: https://kns.cnki.net/kns8/Detail?sfield=fn&QueryID=18&CurRec=1&FileName=1016738799.nh&DbName=CMFD201701&DbCode=CMFD


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