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在美國可能禁運通用電氣LEAP發(fā)動機的風(fēng)波里,商飛再次被推到風(fēng)口浪尖。
發(fā)動機固然是可能被掐脖子的關(guān)鍵,可能有危險的還有飛控、輔助動力(APU)、起落架、座艙儀表等現(xiàn)在依然依靠引進的關(guān)鍵系統(tǒng)。中國在這些方面都有鋪墊,正在認真地研發(fā)國產(chǎn)系統(tǒng),引進本來就是要與國產(chǎn)互相競爭、互相促進的,從未打算永遠依靠引進。
這些關(guān)鍵系統(tǒng)很重要,突破了就能形成民航客機產(chǎn)業(yè)鏈,但商飛還有更重要的挑戰(zhàn):在總體發(fā)展思路上理清如何趕超,而不只是模仿和跟蹤發(fā)展。在這里空客的成功經(jīng)驗很有啟示:空客從來不是單純靠政府補貼和市場保護發(fā)展起來的,而是靠有意義的創(chuàng)新。
空客正式成立是在1970年12月18日,盡管1969年5月29日法德簽約、啟動A300的研發(fā),這一天被看作事實上的空客誕生日。在這50年里,空客交付了約12000架各式飛機,累計訂單已經(jīng)高達約20000架。50年的風(fēng)風(fēng)雨雨打造了世界民航工業(yè)的半壁江山,使歐洲能與美國再次并肩。
空客A300作為第一種雙引擎寬體客機,從一開始就不走尋常路
戰(zhàn)后歐洲航空工業(yè)在技術(shù)上依然發(fā)達,但散漫,低效,形不成規(guī)模,眼看著要被美國大三(波音、麥道、洛克希德)碾壓得尸骨無存。“協(xié)和”式超音速客機在技術(shù)上是巨大的成就,但在商業(yè)上是巨大的失敗。歐洲聯(lián)合是把資源和市場統(tǒng)一起來的唯一道路,但英國政府1969年4月10日宣布退出,法德決定繼續(xù)推動A300的設(shè)計。問題是,沒有了英國的參加,羅爾斯-羅伊斯的RB207高涵道比渦扇和霍克-西德利的超臨界機翼就沒了著落。
原設(shè)計為300座,太大了,市場反應(yīng)冷淡,加上羅爾斯-羅伊斯漫天要價,新設(shè)計縮小到250座。不僅技術(shù)風(fēng)險降低,發(fā)動機的問題也解決了,改用現(xiàn)成的通用電氣CF6。在機翼方面,德國政府同意繼續(xù)出資,霍克-西德利(后并入英宇航)也不愿浪費投資和好機會,以私企身份繼續(xù)留在空客,問題也解決了。英宇航到現(xiàn)在依然是空客的機翼研發(fā)和制造中心。
但即使得到政府支持,空客的路依然遠非一帆風(fēng)順。法航在一開始就抵制空客,德國漢莎總裁赫爾伯特·庫爾曼甚至說到:“如果有誰強迫我買空客,我拿起帽子,明天就走。”在1974年A300通過適航認證準備投產(chǎn)時,空客只湊起30架訂單,已經(jīng)確認制造的52架中其實有22架還沒有著落。
在1977年,空客找到經(jīng)營不善而焦頭爛額的美國東方航空公司,乞求接收4架A300,免費試用半年,最終獲得23架飛機的訂單。這是打入關(guān)鍵的美國市場的第一炮。盡管如此,波音把美航、達美、大陸鎖定在排他性協(xié)議中,在好多年里,空客在美國民航市場基本上不得其門而入。
在艱難的起步之后,空客邁上了成功之路。這離不開成員國政府的有力支持,得益于富有遠見又強有力的領(lǐng)軍人物,但更重要的是成功的產(chǎn)品定位和一系列影響整個民航世界的創(chuàng)新。
A300是世界上第一架雙發(fā)雙通道寬體客機,1972年10月28日首飛;1982年4月3日首飛的A310是A300的深度改進。然后空客從雙通道寬體轉(zhuǎn)向單通道窄體, 1987年2月22日首飛的A320開創(chuàng)了一代傳奇,2014年9月25日首飛的A320NEO(主要變化為發(fā)動機,其他變化很小,NEO意為新發(fā)動機選項)延續(xù)了這一傳奇,短短幾年已經(jīng)累計了超過6500架的訂單,并徹底打亂了對手波音。美航在與波音的20年排他性協(xié)議沒有到期前就買了一批A320NEO,波音威脅要告,美航回了一句:你也造一架波音737NEO,我就買。波音在壓力下匆忙推出了波音737MAX,不同的起點帶來不同的結(jié)果,東施效顰使得波音737MAX成為波音歷史上最大的噩夢。
但接下來的歷史里,空客的成功和失敗參半。A330與A340共享機體和機翼,基本上只是雙發(fā)和四發(fā)的差別,前者主打中程大陸航線,后者主打遠程越洋航線。這是技術(shù)上的巨大成就,但在商業(yè)上功敗各半。A330取得了巨大的成功,在ETOPS大潮里也成功占領(lǐng)了越大西洋航線,如今以A330NEO的形式繼續(xù)生產(chǎn)。但空客對四發(fā)遠程客機的未來看走了眼,A340慘敗于雙發(fā)的波音777。在超大型客機方面,一心要把波音747打下王座的空客再次看走了眼,這是比A340更加昂貴的錯誤。痛定思痛,空客在走了一段彎路后推出A350,總算能有與波音787和777競爭的產(chǎn)品了。
在A-340研制中,空客對遠程客機的理解出現(xiàn)了偏差
但另一方面,A320NEO的加長型A321LR(LR意為遠程)的航程加大到7400公里,成功地鍥入中遠程“瘦”航線,使得大量點到點但中低流量的越洋航線成為可能。航程進一步加大到8700公里的A321XLR(XLR意為超遠程)更是使得尼斯-波士頓、曼徹斯特-邁阿密、大阪-悉尼、休斯頓-雷克雅未克、奧克蘭-檀香山這樣的航線成為可能。如果不介意經(jīng)停加油的話,西安-安科雷奇-亞特蘭大、廣州-迪拜-赫爾辛基這樣的航線也成為可能。這是波音的缺門。用更大、航程更遠的A350或者波音787當(dāng)然也可以,連經(jīng)停都不需要了,但上座率和盈利就難以保證了。
在另一頭,空客笑納了龐巴迪雙手奉上的C系列,改名A220,在另一個方向擠壓波音737MAX的空間。A220較小,容易滿座,經(jīng)濟性好,不僅適用于非干線航班,也改變了干線航班的運作模式。達美的達拉斯-紐約航線從A320換用A220后,航班數(shù)增加,既便利早出晚歸的商務(wù)旅客,也便于想睡個懶覺或者早早回家的休閑旅客,更是便于轉(zhuǎn)機旅客銜接航班。A220同樣擠壓A320NEO,但在A320NEO整個家族向加長、增程的A321/LR/XLR方向轉(zhuǎn)移后,問題并不大。波音737MAX就沒處轉(zhuǎn)移了。
在形成完整的產(chǎn)品譜系后的今天,空客并不急于推出新機型,重點轉(zhuǎn)向生產(chǎn)效率和成本控制,同時密切關(guān)注波音在下一代中型客機(簡稱NMA)和小型客機(簡稱NSA)方面的動作,準備后發(fā)制人,錯位競爭。
空客的成功關(guān)鍵在于不簡單地復(fù)制成功的現(xiàn)有產(chǎn)品。這不是標新立異,而是在成熟市場里殺出重圍的必須。歐洲幅員不大,人口密集,60-70年代的歐洲市場需要容量較大但航程不太長的寬體客機。洛克希德L-1011“三星”和麥道DC-10都是三發(fā)的,定位于中遠程航線,短途使用經(jīng)濟性不好,四發(fā)的波音747用于短途航線的經(jīng)濟性更糟。空客以雙發(fā)寬體中短程入手,推出A300,精準定位于歐洲內(nèi)部和美國國內(nèi)航線。機艙截面足夠安排2+4+2的座位,寬大舒適。與波音767的2+3+2相比,營收空間占比更高;與3+4+3的波音747相比,任何旅客最多只需要跨過一個鄰座就可以走上走廊,便利性和舒適性提高。地板下的空間正好并排容納兩個標準的LD3航空集裝箱,既避免旅客行李散裝的麻煩,也便于在有余力的時候捎帶一點貨物,賺點外快。
A300的機體截面高度成功,自然沿用到深度改進的A310,并繼續(xù)沿用到A330/340。共用的機體截面意味著不同飛機之間共享機體的基本設(shè)計和制造工藝,大大降低設(shè)計、制造和適航性認證的成本。但從真理向前多邁一步,就要成為謬誤。空客試圖在A350繼續(xù)沿用同一機體截面時,遭到民航業(yè)界的強烈反對,最后只好推倒重來,加寬機體到與波音787一樣的3+3+3。A350的全稱是A350XWB,XWB意為“加寬機體”。
空客和波音在很多風(fēng)格上都存在差別,包括座艙設(shè)計風(fēng)格
從寬體、雙通道的A300/310轉(zhuǎn)向窄體、單通道的A320在技術(shù)上是相對容易的下坡路,但這是大宗市場,不僅定位更要精準,在理念上也要有創(chuàng)新。在這里,空客推出數(shù)字式電傳飛控。在80年代,電傳飛控正在戰(zhàn)斗機上普及,但空客在A320上用電傳飛控不是為了靜不穩(wěn)定性,而是無憂慮操作,取消大量的線纜、滑輪、液壓伺服機構(gòu)等還節(jié)約了約150公斤的重量。更重要的是,數(shù)字飛控可以在不同飛機之間提供一致的操控感覺,使得不同機型的飛行員交叉上崗成為可能,這是接下來推出的A330/340獲得高度成功的主要原因之一。
A330/340比A320要大得多,但因為儀表面板、操控感與A320很相似,A320和A330/340的飛行員的交叉執(zhí)飛只需要很簡單的培訓(xùn),反之亦然。在A320家族(包括A318、A319、A320、A 321)內(nèi)部的任一型號上合格的飛行員更是可以直接飛其他型號,A330和A340之間也一樣,現(xiàn)在計劃把交叉執(zhí)飛擴大到A220。這對航司具有極大的吸引力,不僅節(jié)約飛行員培訓(xùn)時間和投資,也大大便利了飛行員的調(diào)度,甚至便于到其他航司挖墻腳。反之,沒有數(shù)字飛控而用疊加在傳統(tǒng)的機電飛控上的數(shù)字增穩(wěn)達到相似的目的,弄不好就會弄巧成拙,波音737MAX的MCAS災(zāi)難就是這樣開始的。
從A310開始,空客還引入了雙人制機組。在這之前,窄體客機已經(jīng)有雙人制了,但寬體客機無一例外都有一個飛行工程師,形成三人制機組。飛行工程師的任務(wù)是監(jiān)管發(fā)動機和其他機上系統(tǒng),但現(xiàn)代電子系統(tǒng)使得保留飛行工程師不再必要。對航司來說,減少一個飛行工程師對節(jié)約工薪和福利開支有很大好處。在A310之后,不論大小,所有空客飛機都是雙人制,波音也跟進了。
空客還是在大型客機上率先大量使用復(fù)材的,以降低重量,延長壽命。A310是最先采用碳纖維垂尾結(jié)構(gòu)的大型客機,比常規(guī)金屬結(jié)構(gòu)節(jié)約了20%的重量。A320是第一架使用復(fù)材平尾和垂尾的量產(chǎn)型客機,機翼按重量算也有13%為復(fù)材。A380率先采用復(fù)材中央翼盒,采用包括玻璃纖維增強鋁合金層板(也稱GLARE)等各種復(fù)材,復(fù)材占A380結(jié)構(gòu)重量的25%,A350的復(fù)材用量更是達到53%,比波音787的50%還多。
空客也是在散漫、小而全的歐洲各國航空工業(yè)上集成而成的,從一開始,就強調(diào)各成員揚長避短,堅決避免小而全。因此空客打造了的跨國生產(chǎn)體系,各種部件不僅水運、車運,還用機艙特大的“超級泡泡魚”運輸機在幾個廠區(qū)之間運輸機體和大件,把遠在各國的生產(chǎn)體系連接在一起。“超級泡泡魚”是由螺旋槳的波音C-97改裝的,后來由從A300改裝的“大白鯨”替換,2020年起將由從A330改裝的“大白鯨XL”替換。對空客來說,這在一開始是確保各國工作份額的需要,但現(xiàn)在的重點是發(fā)揮各廠區(qū)的技術(shù)、場地和成本優(yōu)勢,因為總裝廠的技術(shù)要求最高,但生產(chǎn)規(guī)模一大,未必有場地制造機身分段、機翼等大件,這也是把新廠區(qū)結(jié)合進現(xiàn)有生產(chǎn)體系的最好方法。現(xiàn)在波音也仿效這個做法,用從波音747改裝的“夢幻運輸機”把在其他地方制造的機體和大件運到西雅圖的總裝廠。
為了將分布在各國的工廠有機聯(lián)系在一起,空客專門開發(fā)了大型飛機部件運輸機
在更具體的技術(shù)層面上,空客在A380上首先采用5000磅/平方英尺(約34.5兆帕)壓力的高壓液壓系統(tǒng),高于常規(guī)的3000磅/平方英寸(約20.7兆帕)和“協(xié)和”式的4000磅/平方英寸(約27.6兆帕),降低重量達1200公斤。一般的電傳飛控只是信號電傳,作動還是液壓的。A380飛控還采用電液混合飛控,兩套電動,兩套液壓,只要有任何一套還在工作,飛機就繼續(xù)可控。與全液壓相比,重量也減輕了。A350采用了同樣的電液混合飛控。
A380還率先采用跑道防沖出系統(tǒng)(簡稱ROP)和及時減速系統(tǒng)(簡稱BTV)。在下滑接近時,ROP根據(jù)數(shù)據(jù)庫里的目的地跑道信息,與當(dāng)前速度、高度、距離、飛機重量等數(shù)據(jù)相對照,在有可能沖出跑道的情況下,自動提醒飛行員。如果飛行員繼續(xù)著陸,系統(tǒng)會自動施加反推力和剎車,確保在最短距離里停下來。BTV則是用于正常著陸的。飛行員根據(jù)塔臺通知,在著陸前預(yù)先指定離開跑道、轉(zhuǎn)入滑行道的出口。在接地后,BTV自動施加最小剎車,確保在減速到指定出口時速度剛好降低到規(guī)定要求,以節(jié)約剎車和輪胎的磨耗。這也在A350上使用了。
空客還在創(chuàng)新的路上繼續(xù)前進。
大疆一樣的多旋翼電動無人機現(xiàn)在很普及了,但更進一步發(fā)展成為送貨無人機或者無人駕駛飛行的士依然只是理想,這現(xiàn)在統(tǒng)稱為eVTOL,意為電動垂直起落。空客是世界上首先熱衷于eVTOL的重量級飛機公司,現(xiàn)在波音也跟進了。空客的電動四旋翼的CityAirbus已經(jīng)在2019年5月1日首飛,兩天后串列傾轉(zhuǎn)翼的Vahana完成了垂直起落狀態(tài)到平飛狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,速度達到90節(jié)(約167公里/小時),這也是電動的。eVTOL與民航客機相距甚遠,但對未來城市空中交通和生活方式可能產(chǎn)生重大影響,以所有形式空中飛行為己任的空客希望這成為新的增長重點。
空客還積極推動渦電混動。這不是純電,而是混動。用渦扇驅(qū)動發(fā)電機然后驅(qū)動電動風(fēng)扇可以有效降低轉(zhuǎn)速和提高推進效率。發(fā)動機推力需要考慮起飛中單發(fā)故障的情況,所以大于正常起飛要求。用電池助力可以顯著降低發(fā)動機的最大推力要求,巡航段反正要不了多少推力,正好充電,以備著陸失敗時再次拉起之用。更進一步的話,可以用電動實現(xiàn)分布式推進,沿翼展布置一連串小型電動風(fēng)扇取代單一大型風(fēng)扇,與機翼氣流控制,甚至與機體附面層抽吸相結(jié)合,可以達到更大的省油減排降噪效果。空客與羅爾斯-羅伊斯和西門子合作的E-Fan X項目已經(jīng)技術(shù)凍結(jié),以四發(fā)的BAe146為基礎(chǔ),采用世界上功率最大的2500千瓦、3000伏機載交流發(fā)電系統(tǒng)。四臺霍尼韋爾LF507中的一臺置換為電動,風(fēng)扇來自羅爾斯-羅伊斯AE3007,試飛計劃在2020年開始。計劃將有關(guān)技術(shù)最終用于50-100座支線客機,希望在2030-35年間投入使用。這將是噴氣時代之后航空動力最大的變化。這不單涉及發(fā)動機技術(shù),更要求發(fā)動機-氣動綜合優(yōu)化。
空客還在研究層流控制技術(shù),如果實用化,這將是超臨界翼后的最大突破。層流是相對于湍流而言的。機翼表面氣流保持層流的話,摩擦阻力可以降低高達50%,二氧化碳排放降低5%。空客的混合層流控制技術(shù)(簡稱HFLC)在機翼前緣布滿小孔,將機翼表面的附面層吸入,推遲湍流的產(chǎn)生。同時進行的歐洲突破性層流驗證機(簡稱BLADE)采用自然層流技術(shù),用先進翼型和絕對光潔的表面確保層流,BLADE的重點是研究如何在實際環(huán)境下依然保持自然層流,比如蟲子、污物吸附在機翼表面的情況。HLFC和BLADE都已經(jīng)試飛了。
當(dāng)然,在數(shù)字時代,空客也在積極研究大數(shù)據(jù)、云計算一類的問題,用于預(yù)防性和視情維修、設(shè)計優(yōu)化等,但這些已經(jīng)不是航空工業(yè)特有的問題了。空客還在研究用增強現(xiàn)實幫助飛行員在惡劣天氣里著陸的技術(shù),這也與IT的關(guān)系更大。
空客50年來的歷程表明,創(chuàng)新至少與政府支持一樣重要。離開政府支持,空客根本起不了步;但離開創(chuàng)新,空客也只能是過眼浮云。空客確實追著東方航空乞求免費試用A300,但最后還是因為A300展現(xiàn)了出色的經(jīng)濟性,比同級飛機省油差不多30%,甚至超過預(yù)計,這才說動?xùn)|方航空下了23架訂單,幫空客打入了關(guān)鍵的美國市場。
空客直到上世紀80年代末才達到100架的年產(chǎn)量,到90年代末才達到匹敵波音的世界市場份額。這時空客成立已經(jīng)30年了。在這一過程中,當(dāng)年幫著波音“欺壓”歐洲的麥道已經(jīng)灰飛煙滅,洛克希德也永遠退出了民機領(lǐng)域,美國大三變成大一。
商飛需要向空客學(xué)的東西,遠不止是政府支持和國內(nèi)市場政策
如今空客依然有各種問題,不僅法英當(dāng)局在調(diào)查空客高層的腐敗和賄賂問題,法國派和德國派之間的內(nèi)耗也居高不下。最要命的還是利潤率,在這方面空客顯著落后于波音。據(jù)估計,在銷售方面,空客營銷的一半和利潤的1/3來自A320家族,A321/LR/XLR尤其勁爆,這是好事。A350的產(chǎn)量預(yù)期在持續(xù)下滑,這對依靠A350上打波音777X下拼波音787的空客不是好消息。A330NEO的銷售持平,不好不壞。A380下馬了,A400M則是個無底洞。
還好波音方面現(xiàn)在也深陷重圍,減輕了空客的壓力。波音737MAX本來是作為壓艙石的,現(xiàn)在成為風(fēng)暴的中心,停飛一年后,復(fù)飛依然遙遙無期,復(fù)產(chǎn)是更大的問號。已經(jīng)幾次要啟動但臨陣撤火的NMA現(xiàn)在再次擱置,NSA更是遙遙無期。波音777X悄悄地推出,但銷路不看好。只有波音787還繼續(xù)熱銷。在另一頭,相對于“免費”的A220,波音花42億美元買入巴西航空的80%股份,而后者的E2系列碾壓龐巴迪CRJ有余,但挑戰(zhàn)A220就是鳥槍對炮了。在軍機方面,KC-46的問題還是如影隨形,好在還有P-8反潛機熱銷。
空客是歐洲工業(yè)和科技整合最成功的例子。“空客奠基三劍客”之一的菲利克斯·克拉希特是這樣描述空客的:“在圖盧茲,來自英國的螺栓正在被來自法國的扳手擰入來自德國的螺帽中。”這件事情的發(fā)生本身就是歐洲歷史上的奇跡。商飛要成為中國歷史上的奇跡,但商飛不能把奇跡寄托在政府支持和市場保護上,必須大膽創(chuàng)新,勇于開拓。這不僅指技術(shù)上,也包括生產(chǎn)組織,如何把全國的航空工業(yè)都融合進來,是商飛必須考慮的大問題。如果萬里長征的老紅軍只想著保本,那就沒有開辟敵后抗日根據(jù)地、挺進東北、三大戰(zhàn)役和打過長江了。延安必須保衛(wèi),但我們的目標是星辰大海。
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