大飞机或将使用世最先进发动机

     

扩建后气势恢宏的北京首都机场，期待国产大飞机的降临。

    据中国商飞总设计师吴光辉透露，预计将在2014年首飞、命名为“C919”的首型国产大飞机，将定位于150座级（座位数覆盖130到200个座位），确定其标配为168座。 

    这样一架大飞机将由300万到500万个零部件组成，这些零部件需要有数千家配套供应商生产，如此庞大的产业链机会不只让一个王水福动心。 

    今年2月19日，70多位上海民营企业家集体造访中国商飞。这次访问最终变成了这些商人对各自的电子、新材料、计算机、电缆、照明、精密机械等产品进行推销的营销路演。 

    “各地民企都很踊跃，但这次可能只有少数几家能够入围，并且只会负责一些配件的生产。”商飞的一位知情人士解释说，“因为大多数民企此前都没有为大飞机标配的先例，中国商飞对民企的开放会一步步来。” 

    受制于国内制造能力不足，大飞机的大量制造环节看来仍需要求助于全球。中国商飞总经理张庆伟之前表示，大飞机项目中，国产化率要达到30%。 

    “我们目前已经完成首飞的支线客机ARJ21—700，在发动机、电子控制系统等关键部件，由于国内产品暂时达不到技术要求，因此国产化率很低。”张庆伟解释说。 

    公开资料显示，大飞机项目此次提供的工作包，主要包含两类： 

    第一类是“系统设备工作包”，包括飞控、航电、电源、照明、APU、动力装置、起落架、液压、机电综合、空气管理、燃油、防火等系统和设备。     

    曾从事ARJ支线飞机供应商管理工作的周济生介绍说，按照国际业界通常的情况，如果制造一架波音787需要花费80-90亿美元，那么系统设备工作包就占50%以上，也就是40-45亿美元。而其中发动机系统又占系统设备工作包费用的一半，即20亿美元左右。 

    正是在占整个飞机造价50%的系统设备这块蛋糕上，我国尚不具备独立标配能力，如果要实现国有标配，需要与其他国外企业合作。 

    “支线飞机的全球招标模式，就是大飞机的摹本。”6月16日，国务院发展研究中心郭励弘对本报记者说。 

    “自主研发和全球招标并不冲突。”6月4日，中国工程院院士刘大响对本报记者说，自主研发的周期长，赶不上大飞机项目的进程。即便是我们研发成功了，也只能是采取逐步的部分替代，还是要用到国外的成熟产品。” 

    大飞机项目的第二类工作包是“机体结构工作包”，包括雷达罩、机头、前机身、中机身－中央翼、中后机身、翼身整流罩等。 

    这部分机体部件和材料则需要花费整个飞机造价的25%，即20亿美元左右。“国内供应商将主要集中在机身制造这一块上，也就是分享整机造价的这25%。”周济生说，其他如管理费、劳动力成本等瓜分了另外的25%。 

    盛宴中的大飞机拼图 

    那么，将在5年后飞上蓝天的国产大飞机，最终将由哪几只手合力打造而成？ 

    整合各供应商迄今公布的信息，我们可以还原出这样一幅大飞机拼图—— 

温家宝总理视察国产大客机早期模型 

    大飞机机头部分的制造将由成都飞机工业公司提供。 

    承担大飞机的前机身、中后机身机体结构制造的是洪都航空工业集团。 

    西飞国际取得了中机身（含中央翼）、外翼翼盒（含固定前、后缘）、副翼、后缘襟翼、前缘缝翼和扰流板等6个工作包。 

    沈飞将就尾段与中国商飞进行设计与合作。 

    哈飞将对国产大飞机提供机体的复合材料。据哈飞副总工程师李瑞义介绍，目前我国正在研制的国产大飞机机体结构的30%-40%将采用复合材料。 

    昌飞获得了份额不多的机翼扰流片等部件的研制生产任务。 

    来自中国航天科工集团旗下的航天科工三院亦成为大飞机机体结构的供应商之一。 

    据周济生介绍，我国国产大型客机的起落架项目目前已确定由中航飞机公司与法国赛峰公司共同研制，联合开发，联合竞标。 

    大飞机的非气密性舱门由浙江西子联合控股公司提供。
 
     而来自中国航天科工集团公司三院306所需要向大飞机项目提供翼梢小翼/副翼/扰流板/后机身尾椎4大工作包。 

    美国通用电气公司和法国斯奈克玛公司的合资公司CFM公司制造的LEAP-X型号发动机，被称为第一种第三代民用航空涡扇发动机。这是2009年6月12日在GE集团位于俄亥俄州Evendale工厂的高空试验台上，LEAP-X发动机的核心机首次点火的图片。这里将在整个飞行包线内检验涡轮和燃烧室的性能。该核心机由8级压气机与单级涡轮组成，CFM公司说：“我们希望核心机能有更高的热效率，我们想要提高核心机的温度从而提高热效率，以此确保涡轮叶片的效率和耐久性。” 

　　大飞机面向海外的招标集中在发动机领域。 

　　记者获悉，可能将采用美国通用电气公司和法国斯奈克玛公司的合资公司CFM公司制造的LEAP-X型号发动机。 

　　该发动机第一台全尺寸验证发动机计划2012年试车，LEAP-X预计2016年取证。 

　　据GE中国人士称，新型发动机将比现在给空客A320以及波音737NG飞机提供动力的CFM56技术嵌入型发动机节省燃油16%。 

　　“我们迄今为止还没接到对此事发布任何信息的通知。”6月17日，在被本报问到中国的大飞机项目是否已就发动机采购与其公司接洽时，GE中国发动机品牌发言人邓谨如是回应。

    2009年6月，在GE公司位于俄亥俄州Peebles的室外试验台，CFM公司对Leap-X发动机核心机的风扇和压气机进行首次测试。其还将行大量的侧风和声学试验。Leap-X的压气机大幅度增加了压比。 

　　CFM国际公司是斯奈克玛发动机公司和通用电气公司的合资公司，是世界领先的飞机发动机供应商，全球投入使用的CFM56系列发动机数量达14400台。

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　　CFM56发动机在其所覆盖的推力（85～155千牛）范围内，在全球共占据了约88%的市场领地，其中包括： 

　　所有（100%）的新一代波音737系列飞机都采用CFM56；所有（100%）的四发空客A340各型飞机都采用CFM56；大部分（约60%）的空客A320系列飞机采用CFM56。 

　　出于市场竞争力的衡量，在近期，中国的C919飞机也不可能选择CFM系列之外的发动机。因为对于商业市场上的民航客机来说，其必须满足直接客户——航空公司的四大需求：油耗、可靠性、乘客舒适度和机队运营成本。这四点与同时代水准稍有差距，就会陷入毫无订单的窘境。 

    LEAP-X是为有可能在未来十年进入服役的下一代中短程客机而研制的一款新的发动机，其核心目的是采用先进的复合材料和合金制造技术，减轻发动机重量从而降低油耗。首台全尺寸验证机预计2012年开始试车，LEAP-X发动机计划2016年取证。 

　　LEAP-X计划的目标包括：与当前装配空客A320和波音737系列飞机的CFM56系列发动机相比，发动机油耗降低16%，如果再结合新的飞机技术，油耗还可以进一步降低；二氧化碳(CO2)排放量的降低与油耗的降低相当；与当前国际民用航空组织（ICAO）的CAEP6的排放标准相比，LEAP-X发动机的氮氧化物(NOx)排放量可以降低50%～60%。 

　　事实上，CFM公司的发动机各方面性能一直处于行业领先地位，与其背后的“科技含金量”是息息相关和密不可分的，就是美国通用电气公司和斯奈克玛公司双方各自在高科技研究领域的巨大投入。 

　　斯奈克玛公司90年代与法国国家航空航天科技研究院(ONERA)和法国国家科技研究中心(CNRS)合作，研究先进集成燃烧系统，目标是对环境进行最大限度的保护，减少发动机在工作过程中的氮氧化合物、碳黑等污染物排放，降低噪声，减少燃油消耗；研究机械工程先进计算方法，为未来发动机设计开发作准备，内容包括固体力学、振动学、结构动力学、复合材料建模、接触摩擦损伤等，以便精确预测结构在常温或高温环境下的使用寿命。  
 

　　LEAP-X与现有最新的CFM56喷气发动机相比，力争将发动机单体的燃耗削减16%，其中7.%％将通过优化涵道比实现，7.0%将通过革新压缩机、燃烧器及CFD（计算流体动力学）等核心技术实现，而剩余的1.5%将通过改进发动机系统实现。 

　　在有助于提高燃效的高涵道比方面，力争从目前的5.5左右提高至9以上，这是一个惊人的数字。 

　　CFM56喷气发动机正是把涵道比从较低的数值提升到中高值，成为第二代民航涡扇发动机，其油耗比被其取代的低涵道发动机降低了20%，同时还建立了新的可靠性标准。 

　　而今LEAP-X将以更高的涵道比，进一步降低16%的油耗，将成为第三代民航涡扇发动机。在高油价时代，发动机油耗是航空公司最为关注的指标，也是一架客机商业成功与否的生死线。 
 
　　Leap-X将采用一个比CFM56发动机大16%的风扇，直径为1.8米，现有的民航主流CFM56系列发动机风扇直径为1.55米。 

　　为了大幅度地减重，Leap-X发动机的风扇叶片边缘将采用钛合金，叶片本身将采用利用3-D组合碳纤维转化浇铸方法生成的复合材料，这是一个巨大的技术进步。Leap-X发动机的18个1.8米叶片总重为76千克，而CFM56系列发动机的24个1.5米叶片总重118千克。 

　　这一技术进步来源于斯奈克玛公司90年代进行的“高效、静音复合材料风扇叶片”(MASCOT)研究项目提供的技术储备，当时研究了大直径复合材料风扇叶片的空气动力学、声学、力学原理，以提高发动机性能，降低燃油消耗，减少噪声和污染排放等；结果表明，应用该技术制作的叶片不仅重量轻，而且结构牢固，抗大体积鸟撞击能力强，制造成本却相对较低。