国产大飞机C919，1:1客舱机头模型。新京报记者 王嘉宁 摄

国产大飞机C919，按照1:1比例的客舱模型驾驶室。新京报记者 王嘉宁 摄

上飞院，大飞机项目顾问施泳毅在做研究，他曾参与“运十项目”。

    远离喧闹的上海市区，张江高科云集了世界著名的高新科技企业。在当地出租车司机的眼里，在此办公的“都是一群野心勃勃的技术狂人”。

 

    上千研究人员冲刺

 

    黎先平，C919的副总设计师，也是这群“狂人”中的一个。手指一接触到办公桌旁的C919飞机模型，眼睛突然放光。

 

    他就职的中国商飞所属的上海飞机设计研究院被设计成飞机机翼模样，上千名中国研究员、各国专家和黎先平做着同一件事，把梦想从大脑里掏出来，做成真家伙。

 

    过去6年来，他们尝试着先把C919画成图纸，再根据图纸造出零件。未来，他们得把一堆零件，组装成比桌子上的模型大数十倍的、能在蓝天翱翔的大型客机。

 

    按照中国商飞的计划，未来的C919与目前运营的同级别飞机相比，飞行阻力小5%、油耗低15%以上，氮氧化物排放比国际民航组织规定的要求低50%。

 

    “现在到了冲刺的时刻”，黎先平说。

 

    大飞机的梦想可以追溯到“运十”，中国第一款民用喷气式客机。

 

    这个团队的顾问施泳毅就曾参与设计“运十”，该机型在1980年试飞成功，曾7次飞抵拉萨，与同级的空客A300基本同时代。除发动机是进口的，其余全部国产。但因多重阻碍，1985年，该项目被无限期搁置。

 

    之后二十年，施泳毅目睹波音与麦道两个“巨无霸”合并，欧洲举域内各航空强国之力组建空客，庞大的世界民用航空器制造市场被这两家瓜分。

 

    直至2007年，中国政府痛下决心，举全国之力，聚全国之智，自主研发拥有完全知识产权的大型客机。

 

    “学有所用的时候到了”，听说大客机项目立项，施泳毅兴奋难抑。他退休返聘出任了上海飞机设计研究院的顾问。

 

    决胜“翅膀”“心脏”

 

    “有一副好机翼，有一款好发动机，让C919相比目前世界同类飞机具有一定优势”，施泳毅说。

 

    在整体气动设计上，C919采用国际前沿的超临界机翼，飞机减小了飞行时的阻力，同时减少了燃油消耗。

 

    中国商飞已选定美法联合研制的新一代涡轮风扇发动机LEAP-X1C作为C919的发动机，C919也成为世界上首款装配这款发动机的民用机型。

 

    它的推力很大，更省油，氮氧化合物排放量比现有飞机低50%。

 

    与此同时，中国也在进行适用于大型客机的国产发动机研发。

 

    “我们必须确保在飞机投入市场时，与竞争对手的产品相比是先进的”，C919副总设计师黎先平说。

 

    他介绍，空客已启动A320换装该款发动机的计划，“但我们的C919机体、机翼是后期更先进的设计，即便比换发动机后的A320，气动方面还是有一定优势”。

 

    航空带动工业升级

 

    飞机制造行业被称为“现代工业之花”。一条飞机生产线，将带动航空材料、电子仪器、计算机、机械加工等系列工业，以及物流、金融等配套产业的发展。

 

    “C919又给了中国工业升级的一个机会”，黎先平说。

 

    “C919采用的很多零部件，国内还没发展起来。即便国内产品质量更优，但因为没有认证意识，没通过国际认证，安全性、可靠性无法保障，C919也无法使用该产品”，黎先平说。

 

    想要进入庞大的航空市场分一杯羹，就要求中国企业启动产业升级。

 

    目前，中国商飞要求所有的C919产品供应商，都以在国内建立合资企业的方式，以吸收经验与技术。

 

    黎先平认为，国际采购是民用航空控制成本的必然手段，用不着苛求完全国产化。自上世纪八十年代起，中国企业也在为麦道、波音、空客的一些机型提供零配件、装配服务。

 

    迄今，中国商飞为制造C919，已攻克了100多项技术难题，申请专利170余件。

 

    “现在，我们不是做富士康，而是在努力尝试当‘苹果’”，黎先平说。

    工程名片

 

    大飞机项目，包括大型运输机、大型客机子项目，于2007年经国务院正式立项，总投资约600亿元人民币。

 

    其中，大型客机子项目由位于上海的中国商飞公司（COMAC）牵头。作为该项目的首款型号，COMAC919（简称C919）在2010年完成初步设计，目前已进入详细设计阶段。

 

    C919标准航程型的设计航程为4075公里，最大起飞重量72.5吨，最大设计经济寿命为9万飞行小时，其基本型全经济舱布局为168座。

 

    C919预计2014年首飞，最早于2016年完成适航取证并投放市场。届时，中国将挤入此前由波音、空客垄断的世界民用客机制造市场。

 

    一条C919生产线，未来将带动中国机械、材料、电子、金融、物流等相关产业链的发展与升级。

 

    项目进展

 

    ●2006年1月，立项：将大型飞机项目列为国家中长期科技规划的16个重大专项之一。

 

    ●2007年8月，批准：胡锦涛主持政治局常委会，同意成立大型客机项目筹备组。

 

    ●2008年3月，成立：国务院通过了组建方案，批准组建中国商用飞机有限责任公司。

 

    ●2008年5月 揭牌：中国商飞在上海揭牌成立，总部设在上海。公司注册资本190亿元。

 

    ●2010年 设计：完成初步设计，目前已进入详细设计阶段。

 

    ●2014年 首飞：预计2014年首飞。

 

    ●2016年 入市：完成适航取证并投放市场。

 

    释疑：大飞机安全吗？

 

    国产大飞机安全性能如何？经测算，人在各种最精密的仪器间工作出错的概率是10的-6次方，也就是每百万飞行小时会有一次人为失误，由于这个人为的失误，会酿成飞机的故障甚至灾难。

 

    C919副总设计师黎先平介绍，在飞机制造环节，中国商飞的要求比这个数更苛刻。

 

    在关键的核心技术上，商飞要求防出错概率达到10的-9次方，最高的地方，也就是有可能造成机毁人亡的重大项目是10的-11次方，达到每千亿个小时的保障。

 

 

    1967年，美国太空总署工程师理查·惠特科姆首先提出了超临界机翼。波音公司的B757、B767、B777、B787；空客公司的A320、A330等均不同程度地采用了超临界翼型的机翼。

 

    上世纪80年代，我国曾开展过超临界机翼的理论研究，但由于科研经费限制，实践阶段终止。直到2008年，大飞机项目立项后，超临界机翼的制造正式提上日程。

 

    目前，C919上的超临界机翼已定型，进入制造前期的结构制图阶段。预计使用超临界机翼后，C919的巡航速度将达到822公里/小时，与在飞的同类飞机同比减阻5%，降低油耗，为航空公司带来更大的经济效益。

 

    设计，狂喜，返工，枪毙，再设计……四年里，张淼一直经历如此循环反复。

 

    张淼，中国商飞上海飞机设计研究院（下简称“上飞院”）总体气动部气动设计与分析室主任。为了C919，张淼和他的团队已经设计了两千多副机翼，而最终选中的只有一副。

 

    这是一副比波音、空客晚二十多年的民用超临界机翼。按照飞行原理，使用普通机翼的飞机，如果飞行的时速超过790公里，上表面便会出现强烈的激波，引起气流分离，使机翼阻力急剧增加，油耗升高。

 

    使用超临界翼型，飞机时速达到880公里时，阻力才会急剧增加。目前，国际上大多使用超临界机翼，减小飞行阻力，提高巡航速度，节约燃油。

 

    研制：投三四千万用15年

 

    “幸好我们踩在了前人的肩膀上。”9月4日，在采访中，张淼说，如果没有之前15年的理论摸索，现在中国的超临界机翼很难搞出来。

 

    上世纪八十年代中期，由国防科工委牵头，中航工业组织一个超临界机翼的科研课题。68岁的上飞院顾问施泳毅当年参与研制。

 

    他回忆，当时,新上马的A320采用超临界机翼，但中国还没起步。航空工业部门意识到，这是一项值得做技术储备的课题，先后投入三四千万，调动国内顶尖专家做预先研究。

 

    施泳毅介绍说，超临界机翼的设计需要运用到CFD计算（流体力学数学计算），这是一个高深的解方程过程，对计算能力要求很高。在20米长的单翼上，研究人员将布500万至800万个节点，测算它们的受力情况。节点越密，计算的精度越高。

 

    当时，美国、法国、加拿大等国家都有设计超临界机翼的编程软件，由于商业壁垒，不卖给中国。

 

    科研课题组只能硬着头皮上，将国内在气动力方面领先的南航、北航、29基地等科研院所牵到一起，让他们分头去设计软件。用了近十年时间，设计出了超临界机翼的编程软件。

 

    这是关键的15年。超临界机翼的研究迈出了从无到有的第一步，逐步摸索出了计算和设计方法。

 

    不过，施泳毅说，由于经费短缺等原因，研究只停留在理论阶段，没有做大量的试验，“多少有些纸上谈兵。”

 

    试验：800多副里选一翼

 

    直到2008年，大飞机项目上马，新一轮超临界机翼的研究开始启动。

 

    中国商用飞机有限责任公司（简称“中国商飞”，是我国实施国家大型飞机重大专项中大型客机项目的主体)决定“聚全国之智”，组织一支由南航、北航、清华、29基地、西北工大等组成的联合工程队，集中半年在上海办公。后历时一年半时间，共设计出800多副超临界机翼。通过CFD计算，十多副机翼脱颖而出。

 

    不过，施泳毅说，CFD只能算出两副机翼，这副比那副好，到底好多少的绝对值，还要做风洞实验。

 

    简单地说，风洞就是在地面上人为地创造一个“天空”。风洞试验，通常是将飞机模型固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。

 

    风洞试验的成本相当大。一次风洞试验需耗费几十到几百万元。一副用于试验的超临界机翼，成本大约几十万。做完试验后，机翼基本失去使用价值。

 

    通常，一副机翼需要考虑做各种极端天气下的风洞试验。

 

    为全面检测超临界机翼的性能，C919的设计团队在国内外最先进的风洞做试验。花销不菲。

 

    2009年，一副最优的超临界机翼横空出世。总体气动部欢呼雀跃。

 

    完善：再筛选千余副机翼

 

    超临界机翼将完成时，张淼团队的工作又回到原点。

 

    动力燃油部提出，供应商要更换更大直径的发动机。如果发动机直径不变大，将难以完成设计时定下的降低油耗15%的目标。而随之提升的干扰阻力将严重损害机翼的启动特性。

 

    牵一发而动全身。由于C919是翼下吊挂发动机，发动机直径增大，起飞降落时易摩擦地面，需调整发动机的吊挂位置，调整后，整个机翼需重新设计。

 

    更大的压力来自竞争对手。2010年空客公司宣布将推出新型号飞机，在A320的基础上更换发动机，与C919的发动机一样。

 

    不能在出世时就落后。最终，总设计师决策团队拍板，超临界机翼的设计必须修改，用两年时间设计的超临界机翼再被推翻。

 

    从2009年底开始，根据发动机的改动，总体气动部又设计了一千多副超临界机翼，重新做风洞试验。经历两千多次设计筛选后，如今，超临界机翼已经定型。

 

    不过，张淼一点也不轻松。他说，现在正进入工厂制造前的结构制图阶段。这时，结构系统、动力学等专业部门都会提出不同要求，随后的协调工作会更焦灼。

 

    飞机设计讲究的是一个平衡，各部门都要为飞机的整体性能让步。张淼说，在这个过程中，“没有最优的，只有最合适的。”

 

    9月3日，中国商飞上海飞机设计研究院（简称“上飞院”）办公室里，涌动着许多张年轻的面孔。总体气动部的墙上，挂着大幅内部宣传画，上面写着，这是一支年轻有为的团队。一张饼状图显示，部里35岁以下的年轻人占总人数的80%。

 

    1982年出生的党亚斌就是其中一位。

 

    大学一毕业，党亚斌就进了上飞院。2009年起，他承担了三面图设计、放宽静稳定性的布局设计、尾段设计以及技术协调等相关任务。今年，刚满30岁，已经当上了总体气动部气动布局室副主任。

 

    旁边一位不到30岁的年轻小伙说，他刚被公司派去法国高等航空航天学院进修硕士学历回来。公司每年都有这样的机会，送年轻人出国学习。

 

    在几十位小伙的“包围”中，一头白发，驼着背的施泳毅特别显眼。5年前他动过肺癌手术，脸颊凹陷，瘦得厉害。退休前，他是上飞院总体气动室主任。如今，他在上飞院当顾问。

 

    施泳毅的任务就是在专家研讨会上提提意见，帮助年轻人在报告上把把关。整个总体气动部，像他这样的老人也就两三位。很少有四十多岁的中年人。

 

    为什么会出现这样的断档？施泳毅说，上世纪八十年代，由于种种原因，研究数年的“运十”项目下马。打那之后，民用飞机的型号研究全部暂停。研究所里没项目了，收入降得很低。九十年代，一位工程师的工资只有五六百。

 

    不少工程师选择了出走。施泳毅说，当年总体气动部有二十多人自费出国留学。后来，这些人有的在国外公司搞飞机设计，有的做金融投资，有的在美国开中餐馆。一走没再回来。

 

    现在的总体气动部，四十多岁基本断档。施泳毅算过，如果当年出走国外的工程师没有流失，现在正是四十多岁，年富力强，可挑大梁。

 

    如今，大飞机项目启动了，急需人才。中国商飞不惜重金，正通过“千人计划”等项目在全球招兵买马。