断供C919发动机？C919电子、飞控和材料也是美国货，咋办？

2020-02-19 13:32:14 作者：本网整理来源：观察者网、科技日报、《大飞机》杂志、网络资料等分享至：

美国航空制造巨头波音公司深陷泥潭，而中国国产大飞机C919项目却在稳步推进，订单破千、投入运营指日可待。眼红于此，有美国政客开始拿C919中的“美制发动机”大做文章。15日，《华尔街日报》援引消息人士的话称，特朗普政府正考虑阻止通用电气向中国C919客机交付LEAP-1C发动机。报道称此举或将导致“两败俱伤”，不仅会给C919进入民用航空市场带来不确定性，还会对通用电气造成巨大损失。

美国通用电气与法国赛峰集团（SAFRAN）以各50%的资金比例，合资建立的大型客机发动机生产商CFM国际公司，多年来一直在为中国引进、以及自行研制的客机提供发动机。

C919客机使用的就是CFM提供的LEAP-1C发动机，目前其已经开始试飞，预计在明年投入使用。

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

除了发动机，C919电子、飞控和材料也是美国货，我们需要做好被断供准备

美国正在讨论禁止通用电气LEAP-1C发动机，对中国C919客机断供发动机，以打压中国民用客机工业，此举引起国内外广泛关注。外界普遍认为如果此举实行，美国后续可能还会采取一系列措施打压C919客机和中国民用客机工业，力图将中国民用客机工业扼杀在摇篮之中。

640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

C919客机航空电子系统也来源于美国通用电气

从相关资料来看，C919客机许多系统和设备来自美国，其中有些还是关键系统。例如通用电气不但提供C919客机发动机，还为C919客机研制航空电子系统。通用电气和中国航空工业成立了昂际航空电子，昂际航空电子就是C919客机航空电子系统研制厂商，技术就来自通用电气。C919客机还有一个关键系统-飞控系统也来自美国公司，它由霍尼韦尔公司提供，另外美国铝业也是C919客机材料供应商。如果美国采取全面断供的做法，将会给C919客机未来发展造成非常不利的影响。

C919客机为何选择如此众多国外先进系统和设备？主要原因还是国内厂家技术能力不足。民航客机对于安全性要求极高，配套系统必须获得相应适航证书才能装备上民航客机。C919客机在研制的时候要求拿到FAA和EASA适航认证，相应配套系统也要经过这两个机构认证才能上机，对于国内厂家来说显然需要一个发展过程。在国产系统成熟此之前C919客机只能选择国外先进系统和设备。另外从全球化角度来讲，一个国家没有能力、也没有必要包办整个产业链，民用工业领域尤其如此，所以C919客机研制基于“全球化”思想，就是博众家之长为我所用，当然过多采用国外系统和设备也容易受制于人。

C919许多系统和设备来源于美国

外界普遍认为美国上来就采取发动机断供的做法，可能是考虑到其他系统都有替代选项。例如航空电子系统有欧洲泰利斯公司，飞控系统空客或者俄罗斯也可以帮忙。机体材料俄罗斯铝业也能填补美国铝业的空白。不过发动机替代选项就比较困难，欧洲没有类似发动机，俄罗斯PD-14发动机性能与LEAP-1C还有较大差距。当然从根本性上来讲，还是要加快国产系统和设备、材料工艺研制和发展，尽早实现配套，摆脱C919客机对于引进技术和设备依赖。

如果美国对C919客机全面断供，那么表明美国对华打压和遏制已经达到歇斯底里的程度。用伤敌1000，自损800都不能形容，完全是一种自残式做法。以C919客机订单为1000架计算，市场价值上千亿美元，通用电气这些公司将会从其中获取极高的利润。此外考虑到飞行员训练、后勤保障等方面因素，中国民航在引进客机的时候，也会优先这些公司系统和设备。对于这些公司未来发展会起到非常大助力作用。

国产大飞机发展迎来严峻时刻

众所周知，高技术行业是典型“三高”行业，高投入、高风险和高利润。如果不获取足够利润，高技术行业持续发展就非常困难。此前美国要求进一步打压华为，美国国防部居然反对就是这个原因，华为是许多美国高技术芯片、软件企业大客户，打压华为也意味着这些公司利润减少，研发能力下降，不利于美国保持军事技术优势。通用电气就是美国军用发动机主要研制厂商，所以该公司营收状况下降也会影响美国军用发动机研制。当然美国要求不顾一切打压中国，通用电气可能也不得不做出妥协和让步。

C919发动机材料

实际上C919大型客机的发动机来自于CFM国际公司的LEAP-1C发动机。该发动机采用了独特的、业内首创的全集成推进系统（IPS）。由CFM提供发动机以及由奈赛公司（Nexcelle）开发的短舱和反推装置组成。这些部件，包括由中航工业提供的吊架，被设计为相互连接的整体系统，具备更好的空气动力学特性，重量更轻、更易于维护。

LEAP发动机将是第一款配备陶瓷基复合材料(CMC)高压涡轮叶冠的民用发动机。采用CMC的直接益处便是提高了涡轮前温度和燃烧热效率。CMC材料的耐高温性能意味着对冷却气流需求的减少。传统的涡轮罩环上密布冷却孔,大量的冷却气流被引走对发动机工作循环来说是个不小的负担。有了CMC材料制成的涡轮罩环，需要的冷却气流减少从而增加了工作循环气流流量。其次，CMC是一种低密度材料，制成的罩环重量只有传统罩环的三分之一，也不需要很多的支撑结构。CMC材料的热学性能稳定，对保持涡轮叶尖间隙很有帮助。图 4为LEAP发动机三维示意图。

图 4 LEAP发动机三维示意图

陶瓷基复合材料（Ceramic matrix composite，简称CMC）是以陶瓷材料为基体，以陶瓷、碳或难熔金属的纤维、晶须、晶片或者颗粒为增强体，通过特定的成型工艺所制备的一类复合材料。陶瓷基复合材料在在航空航天领域，用陶瓷基复合材料制作的导弹的头锥、火箭的喷管、航天飞机的结构件、绝热瓦、外部燃料箱等具有良好的效果。图5为陶瓷基复合材料发动机喷管。

图5陶瓷基复合材料发动机喷管

回顾·C919用了哪些新材料？

在航空业一百多年的发展历程中，材料与飞机一直在相互推动下不断发展。从木制飞机到金属飞机，再到如今复合材料成为民用飞机制造商争夺的技术高地，每一次航空材料的变革都会推动飞机制造业技术水平的显著提升。“一代材料，一代飞机”这句话可以说是世界航空发展史的一个真实写照。

对于中国民机产业来说也同样如此。据C919大型客机总设计师吴光辉介绍，新材料的应用是C919的一大技术亮点。在C919飞机上，我国第一次大范围使用第三代铝锂合金，复合材料的应用范围涵盖了方向舵等次承力结构和飞机平尾等主承力结构。此外，在C919项目的带动下，我国在航空材料领域取得了许多重大突破，新材料加工工艺和基础设施建设也有了质的飞跃。

C919的“选材之道”

作为一款全新研制的飞机，C919大型客机在结构选材方面充分考虑了材料的成熟度与先进性，这么做的目的一方面是保证C919作为新一代窄体客机的竞争优势，另一方面则是考虑飞机未来投入航线运营的可靠性和易维修性。经过大量试验和严密论证，在C919飞机上，针对主要结构件的不同要求，中国商飞公司分别选取了碳纤维复合材料、第三代铝锂合金以及钛合金这三种主要的航空新材料。

铝锂合金具有密度低、强度高且损伤容限性优良等特点，用它替代常规铝合金材料，能够使飞机构件的密度降低3%，重量减少10%?15%，刚度提高 15%?20%，因此被认为是新一代飞机较为理想的结构材料。

C919大型客机采用的是第三代铝锂合金，该材料解决了第二代铝锂合金的各向异性问题，材料的屈服强度也提高了40%。C919飞机的机身蒙皮、长桁、地板梁、座椅滑轨、边界梁、客舱地板支撑立柱等部件都使用了第三代铝锂合金，其机体结构重量占比达到7.4%，获得综合减重7%的收益，在国际上属于领先水平。

目前，民用飞机上使用的复合材料主要是碳纤维增强树脂基复合材料，它具有比强度高、比模量高、抗疲劳性优良、耐腐蚀等优点。这种材料比铝更轻，比钢更硬，其密度是铁的1/4，强度却是铁的10倍，化学组成非常稳定，不仅有助于减轻飞机重量，还能提高飞机的总体性能。因此，在波音和空客近年来推出的一些新机型中，复合材料的用量逐渐增大。

考虑到在90000次起降的设计寿命周期里，C919要经受许多由温差带来的对飞机机体结构“冷冻热蒸的考验”，其机体结构材料的抗腐蚀、抗疲劳性能显得格外重要。鉴于复合材料的上述优点，中国商飞在C919的设计中也选用了复合材料。其应用范围涵盖方向舵等次承力结构和飞机平尾等主承力结构，主要包括雷达罩、机翼前后缘、活动翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、后机身、尾翼等部件，用量达到机体结构重量的11.5%。其中，尾翼主盒段和后机身前段使用了先进的第三代中模高强碳纤维复合材料，主承力结构、高温区、增压区使用复合材料在国内民用飞机研制中也属首次。更重要的是，通过大量的验证试验，中国商飞初步建立了具有自主知识产权的先进材料和特种材料规范体系、设计许用值体系和制造工艺规范体系，实现了高标准的生产过程控制。

制造工艺的考验

由于起步较晚，与国际先进水平相比，我国无论在材料基础研究、工程化应用研究还是工业化批生产能力方面都存在明显差距。随着C919研制的推进，在项目牵引下，这种差距正在快速缩小。

C919 大型客机前机身大部段首次采用第三代铝锂合金材料，作为前机身供应商的中航工业洪都为此专门建设了一个面积近20万平方米的大部件装配厂房，引进了全球第二台蒙皮镜像铣设备。为了能够更好地了解新材料的性能，洪都用了近3年时间开展材料性能测试工作，先后完成2500多件试验件测试。新材料需要新的加工工艺与之匹配，洪都在C919大型客机前机身段研制过程中，先后攻克铝锂合金蒙皮喷丸强化、铝锂合金型材滚弯成形制造、蒙皮镜像铣切加工、铝锂合金型材热压陷制造、铝锂合金蒙皮喷丸校形等关键技术。2014年5月，C919大型客机前机身大部段顺利下线，该部段包括前段客舱、前货舱和再循环风扇舱，包含 1600多项零件，涉及近2000项工装。

在复合材料使用上，中国商飞公司通过与高校开展合作，开辟了一条产学研相结合的道路。例如，大连理工大学运载工程与力学学部承担了C919飞机尾翼、中央复合材料壁板等多个部位的试验项目。针对C919飞机对于大型复合材料构件试验需求，大连理工大学进行了大吨位大尺寸加载系统、承力系统和电测系统建设，开展材料级、结构级、部件级三级的大飞机复合材料结构破坏机理研究，开发数值分析模型和软件，指导、校正实际试验，形成飞机典型复合材料结构破坏行为数据库。为保证从复合材料壁板各环节处获得准确的试验数据，及时处理意外情况，研发团队对飞机壁板上使用复合材料后特别需要注意的部位贴上了大量应变片，实时采集相关数据。通常情况下，一块大型壁板就需要300?400个通道数据。在C919项目中，大连理工大学研制团队共测试了60多块壁板，大量的试验数据保证了C919飞机所用材料的可靠性。

除此之外，我国目前是世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光增材制造技术并实现装机工程应用的国家。3D打印技术在飞机钛合金起落架、主承力框等大型关键件上得到应用，还为C919样机制造出钛合金主风挡整体窗框，零件成本不足20万美元。

C919 项目采用国际通行的“主制造商-供应商”模式，以全球招标的形式引进产业链顶尖供应商，随着项目的推进，目前已经成立了16家相关的合资企业。其中，湖南博云新材料股份有限公司与霍尼韦尔公司于2012年合资成立的霍尼韦尔博云航空系统有限公司攻克了碳/碳复合材料及高温合金材料的生产与制造难题，为 C919飞机提供高性能飞机机轮刹车系统。

碳 /碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料，具有低密度、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度达到2600℃。用碳 /碳复合材料制造的机轮刹车系统，耐高温，性能好，使用寿命是金属材料的2?4倍，重量却只有1/4。在C919项目之前，国内企业几乎没有能力开展此类材料的研制和生产工作。在C919项目的带动下，研制团队攻克了炭/炭航空制动材料的制备技术，具备了飞机机轮刹车系统的设计、研发、测试、部件制造及系统总装能力。

制造装备的升级

在国际民用航空配套领域，相关材料制造商都是国际知名的材料研发制造企业。这些企业大都具有悠久的民用航空配套历史，树立了良好的品牌，掌握着材料的关键制造工艺和技术。宝钢作为我国重要的钢铁企业，同时也是中国商飞公司的股东，其在C919项目中也扮演了重要的角色。

制造起落架的材料是C919项目所需的关键材料之一。由于商用飞机起降频繁，对飞机起落架所用材料的抗冲击性、抗疲劳强度、韧塑性等都有很苛刻的要求。宝钢在C919项目中承担了飞机起落架用高强钢的研制任务。为此，公司在2011年8月成立了民用航空材料领导小组及工作小组，下设产品与技术、合格供应商认证、商务贸易与服务三大团队，全面推进各项工作任务。通过技术攻关，宝钢成功研制出C919起落架所需要的TC4、TC18、TA15等４大牌号的大型钛合金棒材、等温锻件。在C919项目的带动下，我国航空材料研制实现了重大飞跃。

借家大力发展航空业的东风，C919项目启动之后，宝钢投入大量资金进行技术改造，先后引进十余台（套）大型真空感应熔炼炉、真空自耗熔炼炉等装备；建成由500吨至1万吨多台压机组成的等温模锻生产线；引进4000吨级快锻机，启动6000吨级快锻机立项工作。根据规划，到2020年，宝钢的发展目标是在成为中国商飞、中国航发合格供应商的同时，瞄准国际市场，努力成为空客、波音、罗罗、GE等世界一流公司的材料配套供应商。

模锻压机主要用于制造航空、航天、核电、石化等领域的高强度钛/铝合金锻件。长期以来，由于缺乏巨型模锻压机的支持，我国钛铝合金框、梁、轴、臂、杆等模锻件基本依赖国外进口。在C919项目启动之初，钛合金大吨位锻制成型是一个制约项目发展的瓶颈。

为此，位于陕西阎良的三角航空科技有限责任公司专门组织科研力量，成功研制出我国首台4万吨级大型模锻液压机，并于2012年成功实现热试车，顺利生产出我国首个大型盘类件产品。该模锻液压机采用的是清华大学“钢丝预应力-剖分坎合”技术设计，最大压力能够达到5万吨，锻造速度可在0.01?60mm/s之间调控。一年之后，更大型的8万吨级模锻液压机在四川德阳中国第二重型机械集团投入试生产。这是目前世界上最大的模锻液压机，总高42米，设备总重2.2万吨。该设备为日后我国航空航天领域高强度钛/铝合金锻件的生产奠定了基础。

什么也不阻挡不了我们发展国产大飞机的决心和步伐

因此，对于中国民用客机工业来说，可能需要做好准备面对美国全面断供。一方面要求加强与欧洲、俄罗斯技术合作，逐步将美国技术和设备替代，甚至引进客机的时候也要减少美制系统。另外一方面要加大国内技术研发，实现国产化，避免受制于人。

免责声明：本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有，如果涉及侵权，请第一时间联系本网删除。