

從我國自主設計研發的運-10,到中美合作生產的MD-90,到“支線飛機”ARJ21-700,再到近期首飛成功的C919,國產大飛機邁開步伐的幾十年里,經歷了怎樣的沉浮,未來又會如何?
1984年,上海汽車和德國大眾的合資公司落地,技術換市場的桑塔納模式登場,這啟發了在運-10項目上進展緩慢的中國航空業。中國航空工業部遂與美國麥道公司合作,引進了當時麥道的MD-82飛機生產線,希望在民航業復刻桑塔納的路徑。
從1980年代中期到1990年代中期,中美合作一共組裝了35架MD-82/83飛機。以此為基礎,1992年,航空部又與麥道簽訂了合作生產40架MD-90的合同,口徑也從“中國組裝”變成了“聯合研發”。
MD-90是當時技術上相對先進的民航機型之一,中國航空工業的精銳力量悉數參與,上航、西飛、沈飛、成飛各自承擔了不同的零件和裝配任務。1999年10月,MD-90在上海總裝完成后,首次試飛成功,原本的國產化率目標是70%,完工時達到了90%。2000年2月24日,第二架MD-90在現場的鮮花與掌聲中圓滿試飛。然而,伴隨著MD-90的升空,中國國產大飛機的夢想卻一頭扎進了谷底。
1997年,波音兼并了財務狀況不佳的麥道,麥道生產線隨即被關閉。隨后,民航總局提出:國內MD-90飛機與波音同步停產。時值第一架MD-90在上海進入總裝的關鍵時刻,中國方面已經按20架飛機的需求采購了設備和材料,正在總裝的兩架MD-90原本應該起航,結果成了絕唱。
2000年,第二架MD-90試飛成功的同時,數千名工程師正在附近的上海飛機制造廠里忙著銷毀和MD-90有關的一切材料。按照波音的要求,四個飛機制造廠共近5萬個圖號的圖紙、85噸的技術資料、700萬字的功能試驗文件和860萬字的工藝標準必須清空。
經歷了運-10的跌宕和MD-82/83的蜜月,中國航空工業為之付出了無數人力物力的大飛機,頓時陷入了迷茫的境地。
在大飛機驗證飛行之前,中國民航飛機制造的歷史已經踽踽獨行了近半個世紀。外資工廠、院所教授、政府官員、海歸精英和資本掮客等大批人物逐一登上歷史舞臺。
這段錯綜復雜的歷史大致可以分成三個階段:
1970年~1986年
“運十”計劃,以首長專機為目標的高成本制造,商業化意識幾乎為零;
1978年~2000年
外資企業麥道登場與中國聯合研發組裝,象征著技術換市場的徹底失敗;
2008年至今C919大飛機登場,核心零件外采+自主組裝模式
出現,市場化路線成為階段主導。
如果說芯片是工業和科技的皇冠,那么大飛機就是皇冠上那顆最顯眼的明珠,其重要性遠遠超過了對GDP貢獻的那一行數字。
1990年代,航空部制定了民航飛機制造“三步走”戰略:第一步,國外提供技術和設備,中國負責裝配;第二步,中外合作,研制100座級飛機;第三步是自行設計、制造180座級飛機。在這個宏偉藍圖下,找到一家手握核心技術、設備,并同時渴求中國市場的合作方是最基礎的一步。
彼時,曾經睥睨軍用機市場的麥道在轉型民用機后,陷于波音和空客的夾擊,有些走投無路,于是有意通過中國市場挽回頹勢。1984年起,雙方一拍即合,快速上馬了MD82/83飛機的組裝合作。合作期間,中國方面一共裝配出了35架MD-82/83,雙方合作一切順利。在此基礎上,航空部與麥道又在1992年簽訂了合作生產40架(后改為20架)更新型號的MD-90合同。
1997年,MD-90項目全面展開。與前期中國只能進行簡單組裝的MD82/83項目不同的是,MD-90項目中,麥道只給圖紙和原材料,零件制造到總裝試飛全都由中國完成,中方需要經手的零件從兩千多項猛增到四萬項。
在這期間,中國企業作為飛機干線主制造商、零部件制造商的系統管理能力、總裝能力、工藝文件、工藝裝備等能力,得到了充分肯定。沒想到的是,一切都按照最初計劃完美實現之時,“老朋友”麥道,在這一年的元旦,給中國人送上了一份“大禮”——
1997年年初,第三次石油危機的余波讓已經虧損了二十多年的麥道雪上加霜,繼而被波音合并。MD-90項目因與波音原本的產品系列有沖突,被波音要求不再繼續投入資源。然而此時,中國方面已經按照5~10架的生產計劃準備了對應的設備、人員和管理系統,無論是生產2架還是200架,這些成本都是固定的。而且,麥道提供的原材料和生產設備還在源源不斷運抵上海。于是,在一片錯愕中,國產MD-90在完成了兩次完美試飛后,就被長期停放在大場機場的試飛站,無人認領。

美國麥道項目的流產,讓航空部在1997年將希望轉寄在了歐洲的空客身上。在當時,100座級飛機是民航飛機中的一個真空地帶,垂涎中國市場的空客拋出橄欖枝,愿意為中國市場打造一款108座的AE-100,由中國制造組裝。隨后,中航工業總公司和空客簽署了AE-100項目的框架協議。作為“回禮”,中國從空客采購了30架A320系列飛機。
正當中航宣布成立AE-100飛機項目西安現場指揮部,準備摩拳擦掌、大干一場時,空客卻開始頻頻發難:先是以中方能力有限,控股困難為由,提出超過10億美元的巨額技術轉讓費,后又開始在國際輿論上造勢,稱“100座級別的民用客機沒有足夠的市場,經濟上不可行”。
可笑的是,空客對外宣布與中方合作的AE-100項目終止后僅僅四天,便高調宣布了其自行研制的107座的支線飛機A318,設計概念與AE-100完全相同,堪稱“借尸還魂”。于是,這場與空客的合作,以飛機制造全落空、采購訂單先送出去的詭異方式告終。
至此,1990年代提出的三步走,實際上只走出了第一步。

接連被美國以及歐洲擺了一道之后,中國航空業確定了新的思路,一是不再寄望于海外的技術轉移,二是先集中精力攻克更低技術難度的支線飛機,為自主研發大飛機探路。
2002年9月,70座~90座的ARJ21支線飛機研制立項。時值“9·11”之后的全球航空業蕭條,ARJ21在這個背景中上馬,可謂踩中了航空工業最后的機遇,美國《航空周刊》當時評價說:“如果40年后中國在全球航空業發展成為一個競爭力強的對手,那么我們應該說,他們是從ARJ21-700飛機開始的。”
2007年,首架ARJ21-700飛機在上海總裝下線,一年后成功完成首飛。有了支線飛機的研制經驗,國產干線飛機項目很快提上了日程——它就是C919。
不過,即便有ARJ21作為基礎,C919從2008年立項到2015年總裝下線,依然花費了近十年時間。2017年,C919在上海的首飛成功,無疑濃縮了中國民航工業近半個世紀的浮沉跌宕。2022年12月,拿到國內適航證件的C919正式交付了第一架飛機,這意味著完成100小時驗證飛行后,國內乘客就可以乘坐C919了。
從2017年試飛到2022年交付,恰好是半導體產業薄弱環節充分暴露的時期,風光無限的C919也被輿論波及。號稱國產大飛機,“國產”二字卻只體現在輪胎、隔音棉和地板內飾上,發動機和關鍵機載設備卻是清一色的“進口貨”。尤其發動機,仍牢牢把控在美國通用、美國普惠、英國羅爾斯·羅伊斯(勞斯萊斯)以及法國賽峰這6家公司所“排列組合”出的歐美合資公司手里——比如C919現在使用的LEAP-1C發動機,就來自通用電氣和法國賽峰的合資公司CFM。

出于商業競爭目的,CFM甚至給C919定制了一個特別版:重量和長度都比波音的B型發動機增加了40%以上,推重比太差,導致C919的航程只有4000公里~5500公里,而波音737MAX的航程有6000公里~7000公里,極大削弱了C919的國際航線競爭力。
爭議也因此甚囂塵上:核心零部件大多進口而來,到底能不能叫自主研發?
筆者認為,平心而論,飛機能組裝成功,就已經證明了我們的頂級制造能力。飛機制造本質上考驗的是對幾十萬零部件進行選型、協調、管理的“系統集成能力”,以及整體設計規劃和精密控制的水平。做消費電子,把CPU內存硬盤等零部件往主板上一插,就是臺能用的電腦;但想要造飛機,不是把發動機買回來裝進飛機殼里——這根本飛不起來。
1994年6月6日,西北航空一架飛機在飛行過程中解體,原因就是減震交換平臺后面的傾斜阻尼插頭和航向阻尼插頭錯插了。
ARJ21研制過程中,燃油箱的放油切斷閥與輔助動力系統(APU)供油切斷閥一開始被相鄰安裝,間距不足8厘米,但兩者連接器型號和規格都是相同的,就存在插錯的風險。而一架飛機中,這樣細碎的零部件,足足有幾十萬個。
與此同時,組裝好之后,還要做到“完全”不出錯。舉例來說,商用飛機有一個“10(-9)標準”,可以簡單理解為:假如每周往返北京上海一次,軍用飛機的安全性設計標準是20年發生一次機毀人亡事故,商用飛機則是2000年發生一次,目前,商用飛機技術水平實際能夠達到的標準,是6000年發生一次。
C919有幾十萬個集成模塊,將這些零部件無縫對接,哪怕每個都是99.99999%的準確率,累積起來的正確程度可能也就只有90%。
把發動機、航電、飛控、液壓等系統集成起來,制造一架達到適航標準的大型客機,其難度絕不是CCTV科教頻道里“大爺自購零部件徒手組裝飛機”能夠比擬。最重要的是,飛機組裝也意味著零部件的自主采購權,帶動的是整個產業鏈的進步。和消費電子不一樣,“拼起來的飛機”本質上是一個供應鏈平臺。
ARJ21立項時,由于全球范圍內新飛機項目很少,通用電氣為了拿到發動機訂單,在競標時的報價非常低,并且主動推動國內的制造商合作生產。但到了C919研制階段,一些發動機零部件就已經能在中國生產了。
這也是決策者當時的預設。經歷了MD-90折戟,無論是財政的投入力度,還是市場主體能夠調動的資源,在當時從零開始研發大飛機無異于天方夜譚。在這種背景下,決策層制定了一個新的“三步走”策略:
第一階段,先主攻支線客機,取得FAA的適航證,力求具備市場競爭力。
第二階段,量產支線客機的同時,啟動國產大飛機的研發,核心部件暫時從國際采購。
第三階段,同時自主研發發動機、機載系統,實現國產化,最終形成完整的民航飛機產業鏈。
這三個階段中最難的恰恰是第二階段。參看波音和空客,其核心能力同樣體現在系統集成,波音787的國產化率只有35%,而空客的供應商分布在全球27個國家。用波音副總裁卡羅琳·科維的話來說:“如果買來零部件就能輕而易舉地組裝飛機,世界上就不只波音、空客兩大飛機制造商了。”

當然,也有人質疑,軍用飛機我們都能做到核心零部件自研了,為什么在民用市場還要繼續給外國人送錢?
然而一個反直覺的事實是,做民航飛機的難度,實際上比造軍用戰斗機的難度還要更高。
比如在安全性指標中,交通運輸部規定民用航空發動機的空中停車率為0.002~0.005次/1000小時,而軍品約為0.2次/1000小時,相差百倍。加之民航對發動機還有油耗、成本等綜合考量,實際上發展難度更大。
同時,在長達幾十年的探索期內,中國航空工業面對的挑戰不光有技術,還有商業層面的平衡難度。和高鐵以及軍用產品不同,民航是一個市場化程度極高的行業,就算各大航司有意使用國產,也需要先考慮自己兜里的預算究竟還有多少。
與麥道合作MD-90時,原定生產150架飛機,全部由中方認購,但民航即使勒緊褲腰帶,能購買的理論上限也只有25架。于是,1994年,中國方面和麥道重新協商,商定向麥道采購20架,合作生產20架,中國以學技術為主。由于虧損嚴重,當時每架飛機還需要財政補貼800萬美元。然而,由于中國還在技術爬坡,實際制造成本比預計的量產成本還要更高,民航只同意預訂美國生產的20架和自己造的5架。以至于其余15架國產在規劃中的MD-90遲遲沒有找到愿意預訂的買家。后來波音關停產線,預計生產20架的MD-90,實際拿到適航證的只剩2架,就這也沒能找到買主,理由依然是成本太高,航司“不可能專門為這兩架飛機配置技術維修隊伍”。
到了具體的設計和制造環節,即使各項技術指標做到全優,民航客機的買主往往還要考量油耗以及實際的航線規劃等問題。
事實上,民航工業史發展到今天,不乏技術上成功但商業上失敗的案例。2007年,空客推出了全面超越波音747的寬體客機A380,載客量迄今全球最高,航程也接近民航業最高水平,被奉為空客的“家族明星”。項目之初,業界一度預測A380能賣出1000架以上。然而,這樣一架明星產品卻在短短14年后停產,老款的波音747卻翱翔了半個多世紀。
A380的失敗在于空客對航空市場的錯誤預期。超大客容量、超遠程航線的飛機只適合在重要的國際樞紐間往返。在波音747流行的年代,中國二三線城市的旅客得先去北京、上海等一線城市的國際機場,才能飛到歐美國家大都市。在這個背景下,500以上座位的飛機,理論上市場想象力是很大的。但問題是,航空公司出于對上座率的擔心,在實際操作中會增加中小航班頻次,通過中轉承接二三線機場的乘客,而不是使用更大容積的飛機實現一站到底,所以航司對大承載量飛機的需求自然就減少了,全球各大航司接連取消A380訂單,第一大客戶阿聯酋航空直接砍單30架。
平均來說,一款飛機至少要賣出420架才能回本,A380最終的成績是251架。這也就解釋了“為什么不能把軍用發動機放到民航”這個問題。和半導體產業有點類似——造一塊紙面性能強勁的芯片并不難,但難的是有愿意適配的下游終端產品、圍繞在硬件周圍龐大的軟件開發者,以及最終為研發成本買單的消費者——這里面,“市場”是關鍵詞。
與此同時,航空發動機是個典型的漸進式創新門類,盡管中國在軍用航發領域的研發經驗長達70年。但對民航發動機的研究,從某種意義上來說是從大飛機立項后才開始的,和歐美相差了半個世紀。對國產大飛機而言,發動機是又窄又險的獨木橋,交付數量則是繞不開的里程碑,兩者都是必答題。
波音747項目的總工程師喬·薩特寫過一本《未了的傳奇》,記錄了波音747從立項、研制、試飛直至交付客戶的整個過程中許多鮮為人知的故事。1980年,喬·薩特和一眾波音高管來到中國,參觀了模仿波音707設計生產的運-10飛機,喬·薩特在書中寫道:
“當時有超過50個中國的工程師和政府官員陪同我們一起參觀。我觀察飛機,他們則好奇地看著我的一切動作,圍在我身邊,我盯著飛機的機身、機翼和起落架看的時候,我看哪兒他們也看哪兒。當我告訴他們我覺得運-10看起來是一款好飛機的時候,他們如釋重負。我感覺自己就像一個正在檢閱部隊的將軍。”
航空工業之所以重要,在于其強大的外溢效應。在波音分包項目里吃盡甜頭的日本人曾對500項技術擴散案例做了研究,發現60%的技術來源于航空工業。如果將民用船舶業對產業拉動以1元計算,那么家電為45元,汽車為80元,而大型客機為800元。它的復雜性在于,每一點的進步都依賴精密的設計與大量審查和驗證,以及在市場中換來的商業競爭力。

曾經,波音的767分包訂單幾乎以一己之力帶動了日本高端機床的成功,時至今日,787機體和機翼部分的幾乎全部生產都在日本進行,但日本的MRJ支線客機項目在經歷頻繁的超支和超期后,依然胎死腹中。對我們而言,無論是大飛機的產業鏈,還是高端制造業的全球競爭力,依然是一場尚未結業的大考。