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国内通用航空通行难 飞机制造者需从头学习
发布时间 2013-02-25 浏览次数 1976
  
[摘要] 到2011年,在中国注册的私人飞机只有3架,通用飞机仅1154架,而全球通用飞机早在2008年就超过了35万架。即便如行业翘楚——中航通用飞机有限责任公司(下称中航工业通飞)购买了美国埃佩克(Epic)飞机公司的知识产权,据此设计出的一款“领航150”通用机,目前也在等待适航许可证的焦灼中。
 

  到2011年,在中国注册的私人飞机只有3架,通用飞机仅1154架,而全球通用飞机早在2008年就超过了35万架。

   通用飞机是除从事定期客运、货运等公共航空运输之外的其他民用航空活动的所有飞机总称,包括农林作业、应急援救、海洋勘探与维权、私人飞行等。小至仅供两人乘坐的轻型小飞机,大至可进行洲际飞行的公务机,常用机型约600种,但从中国民用航空局取得适航许可证的固定翼通用飞机,到2010年底仅有31种。

  通用航空的市场潜力显然已被关注,从2008年国务院交通管制委员会推动低空空域管理改革试点开始,种种利好政策使通航产业蓄势待发。

   目前,全国有28个省、直辖市把航空产业作为产业升级后的新支柱,国务院也提出2020年“实现规模化发展,飞行总量达200万小时,年均增长19%”的目标。

   短短七年,通用飞机从何而来?2013年1月14日,国务院向各级政府及相关部门印发《促进民航业发展重点工作分工方案》(下称《分工方案》),将2012年颁布的《国务院关于促进民航发展的若干意见》中提出的总体要求包干到户,继机场建设与航线规划之后,通用航空在《分工方案》中位列第三,成为要“大力发展”的产业。

   《财经》记者调查发现,从设计理念到适航审定,国内通用飞机的研发和制造者都需要从头学习。“这个行业有太多先烈,因为梦想总被现实击破。” 珠海航太科技有限公司(下称航太科技)董事长张雷说。

适航审定路途艰辛

  航太科技脱胎于一家玻璃钢企业的研究飞行器部门,总经理余地爱好飞行器,招聘了几名南昌航空大学的毕业生作研发。随着研究的拓展,爱好变为事业,航太科技与南昌航空大学飞行工程学院合作,设计出一款名为“红嘴鸥”的机型,计划在2014年适航取证。

  然而,张雷心里很没谱,因为拿到适航许可证,比单纯设计一架飞机还难。任何在实验和制造上的失误,都可能导致问题,适航审批因此尤为审慎。审批是一套从设计初始到制造都需要报批、贯彻的制度。

  针对涵盖申请飞机类型的适航标准,申请人与中国民用航空局审查组需要商讨确定审定基础,并设计符合验证计划,通过计算、分析、试验对飞机的适航符合性进行论证。所有民用飞机都必须依此取得型号合格证、生产许可证和单机适航证。

  这意味着,从飞机设计之初就要符合适航标准,且整个航材采购和制造工艺均要一以贯之。

  即便如行业翘楚——中航通用飞机有限责任公司(下称中航工业通飞)购买了美国埃佩克(Epic)飞机公司的知识产权,据此设计出的一款“领航150”通用机,目前也在等待适航许可证的焦灼中。

  虽然比航空客运机小很多,但是通用飞机对安全性、稳定性的要求并不低于前者,大型客机遇到的所有问题,它都不能避免,只是复杂程度不一样。中国对通航飞机的适航审核体系,根据不同飞机的起飞重量、起落架收放、舱体增压等技术指标,分为三大类:适用较大飞机的CCAR-23部、超轻型和甚轻型。

  想要飞上天,首先需满足空气动力性能,即起飞所需要的升力。小飞机相对较易实现这个性能。

  令人头疼的是,飞行力学和稳定性。莱特兄弟几分钟的飞行传奇被世人所记,可他们并不是普通的航空爱好者,在飞行之前,他们以及同时代的人做了大量的风洞试验,才把飞行时的稳定性摸清。如今,通过计算就可以解决这些问题,然而要求布局达到稳定性,依然非常困难。

  稳定性的鉴定有一个稳定区域,如果稳定区域过大,出现各种情况,如遇阵风、操作失误等出了稳定区,就意味着灾难。

  即便是身型较小的飞机也会遇到一个问题,就是严苛的强度要求。小至航模飞机也要在强度上做精密的计算,否则在飞行中翅膀脱落的事也有可能发生。飞机的安全系数要求为1.5-2。

  一旦获得适航许可证,就意味着飞机有资格进行销售,其后就较易吸引现金流——通航制造是一个资本密集型行业,仅在设计阶段,各种设计试验和论证试验都在烧钱。

  面对适航审定这样的“拦路虎”,珠海雁洲轻型飞行制造有限公司(下称珠海雁洲)试图一劳永逸,曾直接从法国买回三架飞机的全部零件,于2008年生产。“我们后来发现,当时引进的飞机由于在法国尚未进行适航取证,是一个实验性飞机,因此没有办法在国内获得适航许可证。”珠海雁洲总经理蒋蓁蓁对《财经》记者说。

  现在珠海雁洲又用22个集装箱把一条美国生产线搬到中国。然而,考虑到国内适航许可证获得的难度和对资本的消耗,业内预测,其或许只能走上在中国生产组装,返销国外的商业模式。

军机技术民用差异

  与国外先发展民用机再发展军机的技术路径不同,中国是先发展军机,然后发展民用机。而军机制造没有适航体制,只要符合军标体系即可,因此,无论是政府部门还是制造者,实际都缺乏适航审定的经验。

  通用飞机与军机设计迥异之处,常令军机设计出身的设计员们叹为观止。两者的主要差距在于,军机追求性能和技术的卓越,相比之下可靠性指标并不高,并且,其平均维修时间是两个小时,而平均修复时间,是重要的通航设计指标。通用飞机的使用者不会供养专业的维修团队,因此设计方面非常强调可靠性和可维修性。

  相比国产飞机动辄需要使用专业工具进行复杂拆卸,进口通用小飞机需要更换的部件往往仅用手伸进外壳扣动两个扳扣即可取下。

  军用和民用在可靠性、安全性、控制方面的指标差异很大,中间虽有部分重合,但是所需要做的实验却是失之毫厘,谬以千里。这对那些即便有军机设计制造经验的研发机构也是百上加斤,因为他们要提供满足适航规定的可验证实验方案,这涉及所有的设计和材料采购。 

  这时,航空工业技术沉淀的重要性清晰显现出来。以疲劳寿命的检验为例,由于疲劳寿命具有分散性,考虑到安全,国内检测往往采用的是4倍寿命。一些发达国家因有良好的技术积累,一方面具有较高的验证水平,有能力证明检查、制造和验证分散度小于特定程度;另一方面,其检查控制方式极佳。因此,检测仅需做2倍寿命即可。

  同时,发达国家的断裂力学研发很深入,能够保证在损伤零件的裂纹不可控制之前就被发现,且这一概率可达到千万分之几的水平。这些都使发达国家对疲劳寿命的检验更有效率,也直接为研发机构和企业节省了大量的精力和成本。

  对此,一位航空制造企业的监事会监事对《财经》记者分析称,“设计制造和适航检查是一个系统性问题。实际上,适航是技术发展和安全性提高两者交互进行的产物。50年前,美国的适航标准很低,随着技术进步,通航在国外已经成为一个成熟的产业,中国现在才发展,也就没有以前那种宽松的环境了。”

  这意味着,在通用飞机的研发上,国内失去了试错、摸索的时间和机会,现在刚一起步就要达到国际标准。

流水线上缺材料

  小型通用飞机是靠单机售价来实现经济性:先针对市场需求进行机型定价。在整个设计过程中,经济性是刚性指标,超过价格的设计和材料就不能被选用,同时,还要在这个基础上满足一定的性能要求。

  这也是为什么在通航领域,不存在波音、空客那样的巨无霸,而要根据产品的多样性,产生一批在特定飞行器细分领域中的领军企业,通过设计和组织方式实现经济性。 

  由于国内刚刚发展通航产业,产业链上符合适航审定标准的上游供货端严重缺少,这让设计理念中的经济性很难得到贯彻。

  以材料为例,国内材料的数据难以达到要求,除静性能中的抗拉强度之外,还要求材料本身和加工过程中的疲劳性,以及使用环境中的疲劳性。一种材料如果用于飞机,没有1亿元到2亿元的实验经费无法做出来。近几年,虽然国内有不少做碳纤维的企业都想往通航领域发展,但是看到苛刻而昂贵的实验,往往放弃。

  不少业内人士向《财经》记者透露,在航电领域,由于以前未曾做过民用飞机的航电系统,现在花几亿元做实验,至少要有几十亿元的市场才能获利。目前看国内市场并不稳定,厂商望而却步,因此,几乎所有上游的航材、航电都需从国外采购,更不用说发动机这个航空产业中固有的短板。

  国务院表示要大力发展通航产业,但一方面存在上述技术、材料等先天不足,另一方面由于目前的政策,如低空空域试点、通航运营专项补贴等项目,都主要偏重于通航产业的下游——运营端,这使业界人士对通用飞机制造领域的发展并不乐观。

  珠海雁洲与美国X-AIR飞机2010年达成合作,将整条生产线甚至连生产需要的五轴机,都从美国搬到中国,但研发团队依然留在美国。之前,X-AIR与捷克合作,想利用捷克在前苏联时期培养起来的高素质航空产业工人的成本优势。但随着捷克当地不断增资,美方的股权被稀释,逐渐失去了对公司的控制,这为中国企业的兼并收购提供了机会。

  “不管产品最后的生产地是在美国、欧洲还是在中国,研发都是多点协同,采用同一个设计、研发、制造规范,形成全球化的研发体系。在这个过程中,我们得到共同的提升。”中航工业通飞董事长孟祥凯对《财经》记者说。

  2011年,中航工业通飞对拥有覆盖全球的产品营销网络和服务体系的美国西锐公司进行收购,利用西锐在金融危机后陷入财务危机的机遇,借助西锐品牌迅速切入国际链条,希望成为全球供应链的整合者。

  对于有雄心的国内企业来说,引进国外流水线并不仅仅为满足生产产能、挤占市场、获得品牌的愿望,更重要的是对通用飞机设计上秉持经济性和适航标准的商业理念的养成,进而在全产业链上产生溢出效应。

  国外通用飞机企业,从整机设计到航电设计,从工艺、组装到调试都是同一拨人,并不像国内,在生产制造单位之外,再设立一个设计院。中国的飞机设计人员对国外企业“一竿子到底”的理念相对陌生。

  中航工业通飞的一位设计人员表示,在接触埃佩克以及西锐的设计人员之后,对他们冲击最大的就是设计理念的不同,包括对经济性的执行、适航标准的贯彻,以及可拆卸等。

  《财经》记者近日获悉,中国民航局、发改委、工信部等部门正在对民用飞机发展条例进行论证,希望通过技术专项和税收的方式,提升国内企业的研发能力。到2020年,或许中国通航会有小步迈进。

 

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