软件天空自主翱翔的天空丽影！为什么说C919是货真价实国产飞机？

　　北京时间2023年5月28日10时33分，中国东方航空MU9191航班于上海虹桥机场起飞，于12时31分顺利抵达北京首都国际机场，之后穿过了象征民航最高礼仪的“水门”。国产大型客机C919全球首次商业载客飞行取得圆满成功。C919从2007年立项到2017年首飞，再到如今实现商业首飞，外国媒体一直高度关注这一重大事件，称此举印证了中国领先的工业实力，标志着中国航空制造业水平迈入了新阶段。

　　然而，全国人民普遍自豪雀跃的同时，也有个别人说C919“黄皮白心”，除了外壳，里面装的全是外国的东西，是组装货，而非国产。

　　C919要的不是漂亮，而是要达到或者超过世界先进水平的气动特性。唯此，方能在速度和经济效益方面胜过同类机型一筹。

　　C919总体方案自主制定；气动外形自主设计、自主试验完成；机体设计、计算、试验、制造自主完成；航电系统、飞控系统、空气管理系统等由美国通用电气、柯林斯、霍尼韦尔等国外知名供应商与中国企业合作生产完成。

　　大型民用客机的耐用率与经济性非常重要。这既是信誉，更是生命。因而不仅对气动布局的要求非常严苛，而且对机体的要求也是既要有可靠的结构强度，又要尽可能轻便。要获得一个最优的气动布局，除了要进行风洞模拟以外，甚至要动用超算模型。

　　C919机头只有4块风挡玻璃，而波音737系列、空客A320系列飞机则有6块风挡玻璃。C919这样的设计不仅仅意味着飞行员的视野更为广阔，而且这也是科技先进性的成果。

　　一架飞机要在风雨雷电、冰霜酷暑，以及绵长的岁月里穿行，风挡玻璃用几块、用多大，并非随心所欲。这牵涉到材料学、空气动力学等诸多方面的科学，如果飞机在空中出现风挡玻璃破碎或脱落，将会是致命的。

　　民航客机巡航高度通常在海拔7000至12000米之间，这个高度的上限高于地球上的最高峰珠穆朗玛峰。当飞机到达这个高度时，客舱内外压差一般会有8倍左右。为了让客舱内的压力适宜人体呼吸，飞行员会在巡航的过程中通过相关设备对客舱增压。假如风挡玻璃突然破损或脱落，整个客舱就将瞬间失压，稀薄的空气及人体内外太大的压差，轻则会让人失去意识，重则可能引发人的肺部炸裂。

　　再有，风挡玻璃破损的一瞬间，飞行员若未系安全带的话，很容易被抛出驾驶舱之外。同时，由于气压差而产生的外吸力，也会将飞机仪表盘、控制面板等损坏。继而，飞机自动驾驶功能也随之失去，飞机要继续飞行，就得靠飞行员手动驾驶才行。

　　风挡玻璃损坏之后，除了失压对飞行员和飞机本身造成极大的伤害以外，还有随之而来的低温、大风以及强烈的噪声：驾驶舱内的温度能迅速下降到零下40摄氏度左右，而飞行员在正常情况下驾驶飞机时穿着多为短袖；飞行员在座舱内能感受到的大风有龙卷风般的撕扯感；就算暂时抗住了严寒和龙卷风的摧残，以及稀薄的氧气的折磨，意识还勉强清楚，巨大的噪声也影响与地面的联系。

　　机翼虽然看上去很骨感，却很有力量，单薄的身躯肩负着飞翔的重任，被称为“飞机的灵魂”。飞机能够飞起来，升力就来自于机翼。除此以外，机翼还兼具油箱、动力传递桥梁等作用，决定着飞机的起飞重量、运营效率和经济效益。

　　C919的机翼修长漂亮，翼尖优美地上挑，像美女舞蹈者的纤纤素手。但C919要的不是漂亮，而是要达到或者超过世界先进水平的气动特性。唯此，方能在速度和经济效益方面胜算同类机型一筹。

　　为此，中国商飞上海飞机设计研究院总体气动部气动设计与分析室超临界机翼设计攻关团队，集中了国内外50多名气动设计专家、教授，在缺乏基础，又面对国外技术封锁的情况下，历时3年，先后设计绘制了2000多幅机翼图纸，700多幅小翼图纸，以及400多幅带吊挂、发动机短舱的一体化机翼图纸，然后通过大量实践，无数测试，不断比对，以及科技分析之后，才确定了最终方案——国际前沿、国内首次使用的超临界机翼。

　　当然，理论分析先进、科学，实际情况是不是如此还说不好。直到机翼设计完毕，将制作成型的超临界机翼运到欧美多个国家的风洞进行试验，得出其声阻比、巡航特性、失速特性等几项重要指标均超过竞争机型时，大家的心才踏实了。

　　超临界机翼相比于传统客机的翼型，可以减少5%的飞行阻力，这就意味着使用这种机翼的飞机相比于传统飞机能一定程度地提高飞行速度，节省燃油消耗，运营时的经济效益也会有相应的提高。

　　复合材料在波音787、空客A350上得到大量使用，C919的设计，也应用了包括8.8%的第三代铝锂合金材料和12%的先进复合材料。这既是首次在国产民机上运用先进材料，也是C919与国际上同类机型在机材选用上的最大区别和显著优势。

　　新材料是航空航天技术的用材发展方向，其中铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一种材料，也被认为是目前航空航天最理想的材料。

　　第三代铝锂合金在C919上的使用，使飞机的自身重量得到相应的减轻，运力增加7%，经济效益也随之增加。

　　除了机壳，C919先进的航电系统的设计与集成，由C919副总设计师周贵荣和他所带的团队自主完成。

　　航电系统涵盖通信、导航、综合显示、核心处理、飞行管理、语音和数据记录等多个子系统，使飞行员与飞机实现人机对话，并显示机上所有系统的状态、故障告警及应急处置等。

　　中国商飞与波音、空客在航电系统上的研发一样，都采用“主制造商-供应商”模式，即主制造商进行航电系统的顶层策划，完成需求定义、功能定义、架构设计、接口设计等工作，并根据实际情况选择供应商完成设备和分系统开发。

　　将新研制的飞机的航电系统全套外包给供应商，也不是不可以。但航电系统是飞机的大脑和神经中枢，如果这一核心技术的集成能力不能掌握在主制造商自己手中，不仅不能体现主制造商的核心制造能力，所制造的飞机在激烈竞争的民机市场上亦会受制于人，难有竞争优势。

　　周贵荣充分认识到航电系统集成能力对主制造商的重要性，当C919项目研制刚刚开始之时，他就即刻着手其航电系统工程的基础研究，并建立需求开发及需求管理平台，规划包括系统功能定义、架构设计、接口设计、系统综合试验环境开发、机载软件设计开发、网络系统研究及综合模块化航电系统研究等多项关键技术攻关。

　　经过大量研究和思考，他决定将C919的航电系统拆分为8个工作包，然后由国内外不同的供应商完成工作包的开发工作，中国商飞主导进行需求和功能定义、工作包之间的接口设计及综合试验验证，完成航电全系统的集成任务。

　　经过几年努力，他和团队为C919航电系统建成了一整套设计流程和工具方法，形成了自主的系统设计研发能力和研发体系，并建立起完善的供应链。

　　C919航电系统的核心处理系统、显示系统、机载维护和飞行记录系统，由中航工业航空电子公司与美国通用公司合作研制；综合监视系统由中航工业雷达与电子设备研究院与美国柯林斯公司合作研制；大气数据与惯性基准系统由中航工业凯天电子公司与美国霍尼韦尔公司联合研制；通讯与导航系统由中电科航空电子公司与美国柯林斯公司联合研制；客舱核心系统、客舱娱乐系统由中航工业测控所、中电科航空电子公司与美国柯林斯公司及法国泰雷兹集团联合研制。

　　航电系统的研制遵循需求的验证和需求的确认两个原则。这两个原则是美国自动化工程师协会发布的关于民用飞机和系统开发指南的核心，它包含飞机需求从上而下进行各层级分解、追溯和自下而上的综合集成过程。

　　也就是说，在确定了飞机的需求以后，还要通过分析、评审、仿真和试验的手段，来对需求进行确认和验证，以保证需求的正确性、适用性。

　　为了保证C919航电系统集成试验的自主完成，周贵荣带领团队从2009年就开始了综合验证关键技术的攻关，2011年又启动了仿真与测试集成技术的研究项目，并于2013年交付了综合试验台，2015年1月又交付了航电与飞机系统全功能综合试验台。

　　除了建立自主研发的航电系统综合验证平台，周贵荣还很重视机载软件的自主开发，认为机载软件如果交给供应商来做，不仅不好控制经费，还会使研制、试验的进度受制于人。

　　因而在C919立项之初，他便决定自主开发软件，在上海飞机设计研究院航电部设置了航电机载软件开发室，并相继成功开发了电源系统信号转换等软件，科室还通过了软件能力成熟度集成模型的国际认证。

　　通过自主创新和研发，他们陆续掌握了项目的技术细节，发现和解决了大量技术问题，积累了技术经验，形成了相应的技术方案、方法。

　　航电系统要完美地实现飞机在实际飞行状态下的各种功能，就必须先在试验室环境下，尽可能全面逼真地测试其工作状态，并完成系统联试。

　　这又一个难题：在真实飞机的大小尺寸上，航电系统信号可以顺利传输，但试验室各设备不仅没有按照飞机的线制作，而且航电系统与飞控系统、电源系统的试验室并没有挨在一起，彼此间的距离相隔几十米，这样的信号怎么传输呢？信号“路损”的结果将令试验无法进行！

　　不过很快，周贵荣便有了办法：光纤能将信息基本无损地从地球的这一端传到地球的另一端，这几十米距离算什么？

　　于是，他将试验时的电信号转换为光信号，通过光纤传到设备终端，再在设备终端将光信号还原为电信号，实现信号的远程无损传输，从而攻克了各系统试验室远程协同联试的关键技术和手段，建立了支持飞机级联试的互联设施——综合试验厂房数据互联平台。

　　这一平台不仅在C919“三鸟联试”中发挥了重要作用，也为未来型号的远程系统联试提供了技术支持。

　　航电试验室承担着航电子系统的集成验证和航电系统与飞机其他各系统之间的交联验证，主要目的就是发现问题，解决问题。

　　技术研发的过程，就是一个破解迷雾的过程。周贵荣发现，在试验的最初阶段，由于没有记录和评估的工具，重复劳动比较多，他又带领团队开发了航电系统问题报告软件，使问题、进度、负责人、处理进展等一目了然，为设计、试验、供应商及不同系统专业之间搭建了一个便捷、准确、高效的平台。

　　飞行控制系统，是指飞行器在飞行过程中，对飞行器的构形、飞行姿态和运动参数实施控制的系统。该系统可用来保证飞行器的稳定性和操纵性、提高完成任务的能力与飞行品质、增强飞行的安全，以及减轻驾驶员负担。

　　飞行控制系统大致分为人工控制系统和自动控制系统。控制内容包括飞机的俯仰、滚转和偏航控制，增大升力和增加阻力控制，人工平衡调整，直接力控制，以及其他改变飞机的构形控制。自动飞行控制系统是对人工控制系统的协助或代替，分为自动或半自动控制。

　　有人说，C919的飞行控制系统是从美国霍尼韦尔公司进口的。霍尼韦尔公司是C919飞行控制系统的供应商不假，但该公司从一开始就被美国相关部门盯住，不许出口技术，因而C919的飞行控制系统完全靠中国商飞自主研发，霍尼韦尔只负责将中国商飞在研发过程中设计好的算法与方案予以实现。

　　对于中国商飞科技人员自主设计的飞行控制系统程序是否合适，霍尼韦尔公司的合作态度仅限于两个字的表达：“Yes”或“No”，却不告诉你为什么可行，或该如何纠正不行。因而如果在程序设计的过程中出现故障，只能由中国商飞的设计人员自己去分析、定位并更改。

　　C919飞行控制系统的主飞控作动器由中航工业自控所与美国派克公司联合研制；主飞控电子系统由中航工业自控所与美国霍尼韦尔公司联合研制；高升力系统由中航工业庆安集团与美国穆格公司联合研制。

　　C919采用双侧杆正杆飞行控制系统。这种控制系统的特色在于采用了两种不同构型的4个独立主飞行控制系统，包括两个常规液压动作系统和两个电-液动作系统。采用电-液动作系统，在动力资源上具备更大灵活性，增加了冗余性，提高了安全性能。

　　最后，C919研制了更先进的全时全权限电传操纵系统和先进的主动控制技术。这种技术是高综合、高安全、高复杂度的关键机载系统之一，其中多项属于民机研制的核心技术，也是美国政府明令禁止出口的技术。

　　中国商飞手里既有C919的“准生证”，有C919的“怀胎”过程，有C919的“出生证”，还有取名字的专有权利，那么C919这个“孩子”到底是谁家的，不是一目了然吗？

　　飞机制造商并非必须拥有所有部件的生产能力，而重点在于对飞机的总体设计、系统集成、关键技术攻关、适航取证等决定知识产权的元素的掌控。

　　“一个时装设计师，他买来布料、针线及做时装的各种附件，然后自己设计出一件时装，这件时装的知识产权当然是属于这个设计师的。布料、针线、附件的生产者，以及棉花的种植者，不仅不能对这件时装的知识产权提出主张，甚至在时装的展示与出售的过程中还直接被忽略。飞机的研制同样如此。”

　　这是时任C919项目常务副总设计师、现任中国商飞宽体客机总设计师陈迎春打的一个比喻。这个比喻很形象。

　　长期以来，波音公司、空客公司等国际主流飞机制造商研制飞机都采取“主制造商-供应商”的模式，都会向国际供应商采购系统然后集成，以降低成本。所以C919向全球采购零配件、采购系统，并非特立独行。

　　中国商飞作为“主制造商”并非简单地从市场上买到什么元器件就装什么元器件，而是自己设计好飞机后，需要什么元器件，向系统供应商提出相应要求，使其按照自己的设计要求来配套生产。中国工程院院士、中国商飞首席科学家、C919总设计师吴光辉曾多次在媒体上进行了解读。

　　有两个硬性指标能体现一架新研制的飞机的知识产权：型号合格证和生产许可证。这两张证掌握在谁的手里，谁就拥有自主知识产权。C919的这两个证都掌握在中国商飞手里。

　　自主知识产权的属性还有三大要点：一是研发团队是哪国的，二是产权归属哪国，三是研发的关键环节由哪国科研人员完成。

　　C919整机产权属于中国商飞，研制时是以中国商飞的团队为核心，飞机的设计、总装、试飞、销售等关键环节的权属，也由中国商飞完成，而且中国航空工业集团公司和中国商飞均参与了飞机核心的航电、飞控、发动机等的研制。

　　也就是说，C919的总体设计由中国商飞完成，需要什么规格的系统及零部件由中国商飞决定，符合要求的系统及零部件到来之后，由中国商飞进行集成。

　　总体设计对研制一款大飞机来说，极其重要。没有总体设计，即使把全世界最好的发动机、机身、飞控、电传等拿来，也无法组合在一起。

　　中国商飞手里既有C919的“准生证”，有C919的“怀胎”过程，有C919的“出生证”，还有取名字的专有权利，那么C919这个“孩子”到底是谁家的，不是一目了然吗？

　　2010年完成C919联合概念定义和联合定义；2011年完成初步设计；2012至2013年，详细设计、全面试制、综合试验工作全面展开，并完成机体结构生产数据发放……

　　在此期间，因技术封锁、江湖孤立而被迫闭关修炼以求通关的中国商飞，独立完成了30项、6000次风洞试验，94项材料性能研发试验，119项结构、强度研发试验。

　　飞机设计研制是一项科技攻坚的大型工程，这也是决定功夫高下，甚至生死存亡的任督二脉的自行打通过程。在C919飞机的研制中，中国商飞研制人员不仅针对先进的气动布局、结构材料、强度设计和机载系统等绝世功夫的拥有，进行了102项关键技术的攻关，同时还对C919高度模块化和综合化的航电系统、带包线保护功能的全数字电传飞控系统、飞机发动机一体化设计、电传飞控系统控制律设计与主动控制技术等关键技术进行了攻关。

　　文无第一，武无第二。市场的比拼从来就如武林争霸。巅峰对决高下之分，其实就在于细节，在于一招之差的制胜。这一招如何修炼而来，人家当然不会告诉你！这是“武林秘籍”，是知识产权，是华山论剑的“独门绝活”。

　　我国采用“主制造商-供应商”的大飞机研制模式，还有一个原因，那就是中国大飞机的未来是面向全球市场的，必须达到国际标准，否则闭门造车研制出的飞机安全性得不到保证，就难有中国以外的用户。

　　针对C919不是国产货的说法，我们可以这样设想一下：假如制造飞机像组装电脑一样买来配件拼凑起来就可以了，那么多国家，那么多航空公司，那么多飞机租赁公司，为啥不买来配件组装飞机供自己使用，而要去购买飞机？

　　同样，买来配件组装便能造出飞机，让其在天上飞，那全球也绝不会只有波音和空客两家大飞机制造商了。能赚钱、能省钱的事，还不趋之若鹜？

　　一架C919客机，有700多根线公里管线万个，把这么多零部件按照复杂的结构“组合”在一起绝非易事。

　　因而，毫不夸张地说，C919是真正意义上中国拥有独立知识产权的现代大型客机。(北京日报 陈新)

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