我国自主研制大飞机的原因与亟需攻克的关键技术难题.doc

(1)大飞机是指起飞总重量超过100吨的运输类飞机，包括军用、民用大型运输机，也包括150座以上的干线客机。研制和发展大型飞机，是国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）确定的重大科技专项，是建设创新型国家，提高我国自主创新能力和增强国家核心竞争力的重大战略举措。政治上，大飞机能够反映一个民族、一个国家的能力，在鼓舞民族精神、提高民族自信方面，其价值不逊于“两弹一星”和太空飞船。经济上，大飞机具有巨大的市场盈利空间。到2020年我国大约需要新增干线客机1600架，总价值为1500亿至1800亿美元；而到2050年，我国大约还需要更新和新增干线客机3000多架，加上各类支线客机和民用运输机，总价值在3500亿至4000亿美元之间。这仅仅是国内市场的统计，如果参与国际竞争，大飞机的市场空间将更加广阔。从国防上看，若大飞机研制成功，将使中国实现大型军用飞机的国产化，进一步增强国防实力。从技术上看，大飞机处于产业链的顶端，堪称拉动工业技术链条的总龙头，其研制必将有力地拉动中国的技术进步和产业升级，强化民族工业的力量，提升中国在国际产业分工中的地位。航空工业产业链长、辐射面宽、联带效应强，在国民经济发展和科学技术进步中发挥着重要作用。人们说大型飞机是现代制造业的一颗明珠，就是因为大型飞机是现代高新技术的高度集成，能够带动新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破，能够拉动众多高技术产业发展，其技术扩散率高达60。发展大型飞机，还将带动流体力学、固体力学、计算数学、热物理、化学、信息科学、环境科学等诸多基础学科的重大进展。做好这项工作，将会全面地、大幅度地提高我国的科学技术水平。无论从哪个方面看，启动大飞机研制，都是势在必行的重大战略决策1,2。(2)熟悉中国航空工业历史应该清楚，1970年上马1980年试飞成功而又于1985年被迫下马的运10项目是一个绕不过去的历史事件。运10是堪比 “两弹一星”的国家重大项目，运10的下马是中国航空工业发展中的重大挫折。分析其失败的原因可以概括出中国航空工业在发展大飞机过程中的三大历史教训3。运10下马丢掉的不是一个产品，而是技术能力赖以发展的开发平台。对于运10迄今为止的争论几乎都是围绕着产品的优缺点说来说去, 却掩盖了更为重要的技术能力问题。技术能力的发展不能脱离研发活动的物质对象, 所以代表企业研发活动最终成果的产品设计就成为企业技术能力赖以发展的台阶或工作平台, 也就是所谓的开发平台。分歧的根本点是依赖外国设计还是自主设计。运10的下马标志着自主创新的发展道路遭到否定, 中国民用航空工业从此走上一条把希望寄托在外国技术的道路上。实践证明否定自主设计，依赖外国技术，中国民用航空工业会接踵失败。因为放弃自主设计去依赖外国设计, 中国航空工业就放弃了高端技术能力的发展。在合作组装外国飞机的过程中, 中国企业只能学到局部的制造技术, 但学不到最重要的设计技术。更重要的是, 这样做就把自己的技术学习过程拱手交给外国人去控制, 最后因为对方的翻脸而满盘皆输。失败的根源是组织和体制的弊端。中国航空工业的发展是从仿制前苏联飞机开始的, 形成重生产轻研发的倾向。大批量复制前苏联飞机的传统不仅导致重生产、轻设计的倾向, 而且导致一些人在改革开放年代被外国技术所吓倒, 几乎丧失了自主设计的信心。由于这个工业难以引入市场竞争机制, 还滋长了自己不干也不愿意让别人干的狭隘心理。长期仿制现成产品的经验以及重生产、轻设计的倾向逐渐塑造出了一种仿制生产的技术文化。这种技术文化的一个后果就是怀疑中国人能设计飞机, 而强调照抄外国产品。中国民用航空工业要想在21 世纪打翻身仗, 必须摆脱了航空工业行政主管部门及其仿制技术文化的束缚, 在体制上取得突破。(3)目前大飞机研制中需要突破的关键技术主要表现在以下方面4-7：大飞机设计领域的关键技术。a.民用大型飞机总体设计技术。我国设计大型飞机的经验不够丰富。新舟60飞机一般为50到60座。我国定义的要研究的大飞机是150座以上的干线客机。早期的运十客舱按经济舱布置是178座，混合级布置124座。波音707座位219，波音787-8和波音787-9梦想飞机可载客217至257人。A380舒适载客555人，最高载客则高达840人。数据说明我们落后于时代30-50年。经验的缺乏，技术的缺乏，而改善这些都需要时间。b.大飞机的气动特性预测方法。空气动力学的基础研究我们一直十分薄弱，没有自己的翼型设计。基础工作还要努力,风洞还要大力投入，提供科研院所和学校机会搞基础研究。c.噪声预测和减噪措施。现在环境问题日益引起重视，噪声和排放物污染在客机上都十分严格。d.民用大型飞机载荷确定技术。e.高效结构和强度设计技术。f.长寿命高可靠性结构设计技术。g.防雷设计和抗高强度辐射设计。h.多轮起落架设计技术。i.先进复合材料结构设计技术。复合材料是一种由高强度、高刚度增强材料铺设在基体中构成的新型材料，具有高比强度、高比模量、良好的抗疲劳性、隐身性好、抗腐蚀性等一系列优点。复合材料构件成形技术是制造大飞机的关键。在飞机上采用复合材料意味着可以明显减轻飞机的结构重量，提高飞机的性能。欧洲空中客车公司的超大型客机A380，碳纤维复合材料的用量占结构总重的15%。复合材料在美国B787飞机上的用量达50%，机身和机翼部位都采用碳层合板代替铝合金，机体蒙皮结构几乎全是复合材料。j.有特殊要求的鉴定技术。大飞机制造领域的关键技术。a.大型金属结构件的高效数控加工和先进成形技术。大飞机的金属结构件仍会以铝合金为主，同时钛合金和高强钢的应用也有一定的比例。由于大飞机的性能和承载要求非常高，因此加工难度大，加工工艺多样，制造水平要求高。而现有的机床设备、工装设备、工艺技术与大飞机制造的需求尚有一定差距。在这个方面需要解决好两个主要技术问题，第一是以大型整体薄壁结构件高速数控切削加工为主要代表的高效切削技术，第二是以大型整体复杂构件预应力喷丸成形与时效成形为代表的先进成形技术是大飞机金属结构件制造。b.复合材料结构件的制造技术。民机采用复合材料的比例越来越高，这是飞机实现减重、降低成本、易于维护的必然趋势。世界上大型飞机复合材料应用量越来越大，如波音787已达60%,空客A380的复合材料用量为22% ，其最新设计的A350 上复合材料用量则达到了52%。考虑到大飞机的经济性，以及与国外飞机的竞争力，大量应用复合材料已经成为大型飞机设计制造的发展趋势。就现有的大型复合材料铺带机、缠绕机以及相关工艺技术和检测技术等来说，大型复合材料结构件的制造对我们也是一个新的挑战。c.飞机的柔性自动化装配技术。飞机装配是在飞机设计制造中具有一个特殊的地位的环节，是整个飞机制造过程的龙头，它分为部件装配和飞机总装配两大部分。飞机装配技术是中国飞机制造过程中最薄弱的环节，这项复杂的系统工程，涉及飞机设计、工艺计划、零件生产、部件装配和全机对接总装的全部过程。飞机装配技术已从人工装配、半自动装配发展到自动化装配，以数字化柔性装配为特点的自动化装配将飞机装配带入了一个新的阶段。激光测距定位技术、数字化柔性工装单元、自动钻铆、数字化检测等是装配自动化中的关键技术问题。d.飞机制造数字化技术。制造企业信息化和产品制造数字化是先进制造技术发展的重要趋势，飞机制造数字化技术是提升现代飞机制造能力和水平的重要支撑。数字化设计制造系统集成、数字化制造车间构建、制造过程数字化建模与仿真、制造数据库建设等将是助推大飞机制造的关键数字化技术手段。(4)分析我国大飞机研制发展历史并总结教训，是为了提出有针对性的措施，使今后的决策不再重复错误。对大飞机项目的决策和制造提出四项建议8：国家要首先明确大飞机项目的战略目标。航空工业是战略性工业，关系到中国在关键领域的技术能力爬升，关系到国家安全。而大飞机项目是振兴航空工业的一项重大举措当务之急是要明确战略目标。即国家最终要达到的目的到底是开发军用运输机还是大型民用客机。面对目前的纷争.国家决策人应该毫不含糊地把大飞机项目明确定义为开发大型客机，以避免各种局部利益修改国家战略目标。在存在一系列争论的条件下.明确这个战略目标立刻可以使决策人分辨战略优先的选择。开发大型民用飞机具有独立的战略意义。凝练重大关键制造技术谱。根据大型飞机性能指标要求，分析国际上大型飞机研制的经验，在新的起点上凝练我国发展大型飞机的重大关键制造技术谱。如大型机翼整体壁板成形技术、复合材料制造工艺技术、大型结构件加工技术、数字化装配技术、大型零件数字化检测方法、大型工艺装备、大型飞机制造工艺规范、新材料制备及其应用、飞机适航技术等。坚持掌握自主知识产权。中国汽车工业和民用航空工业20年来与外国企业合资合作的经验也同样证明不掌握对产品的知识产权.就只能组装外国产品不仅遭受盘剥，而且还学不到技术;不掌握对产品的知识产权中国的企业，工业乃至国家都会在全球化的竞争中处于不利地位。中国人应该具有发展独立自主航空工业的信心。世界上没有几个国家能够拥有大飞机工业.原因不仅在于技术，而且还在于市场。大飞机项目成功的必要条件是突破现有体制的局限性。项目的组织执行只有突破现行体制才有可能成功。大飞机项目成功的衡量标准，不是做出样机，而是产业化，即能够以竞争性企业的组织形式通过出售产品而自我持续。大飞机项目必须由一个把产品开发、总装和营销三个关键环节一体化的企业来执行；而如果要组建和培育这样一个企业来执行大飞机项目，必须突破航空工业现有的管理体制。参考文献1温家宝.让中国的大飞机翱翔蓝天J.国防科技工业,2008.5:68.2刘志存,邹冀华,范玉青.飞机制造中关键特性的定义与管理J.计算机集成制造系统.2007(10)：20142018.3路风.我国大型飞机发展战略的思考J.中国软科学,2005.4: