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中国造民用大飞机有多难?

pingwest品玩 2020-07-10 18:10:27

文章经授权转自公众号:PingWest品玩(ID:wepingwest);作者:人民数字TMT

中国造民用客机进入“国家队”了。

2020年6月28日,我国首架国产喷气式支线客机ARJ21-700正式向国航、东航、以及南航三大航空公司完成首架交付,自此国产支线客机正式入编被誉为“国家队”的主流航空公司。据了解,ARJ21民用客机是中国第一次完全自主设计并制造的喷气式支线客机。

事实上,ARJ21项目早在其研制公司中国商用飞机有限责任公司(后文简称“中国商飞”)尚未成立之前(2002年4月)便已经开始,2008年11月28日首次试飞,2016年6月28日正式商用,直至交付三大航空公司已经过去整整四年时间。截至目前,ARJ21飞机交付数量已达32架。

国航首架ARJ21飞机那么,这整整十八年时间,中国民用飞机制造究竟经历了什么?中国造飞机到底有多难?今天我们就来做一个简单科普。什么是小型支线客机?


ARJ21,英文全称“Advanced Regional Jet for the 21st Century”,译为21世纪新一代支线喷气式客机,是由中国商飞研制的双发动机新支线客机。

所谓支线客机,通常是指座位在100座以下的小型客机,座位数量一般为35~100座,比如ARJ21就分为两种机舱布局,一种是78座的商务舱+经济舱混合级布局,而另一种是90座的全经济布局。支线客机主要用于承担局部地区短距离、小城市之间、大城市与小城市之间的旅客运输,因此支线客机可以简单理解为用于短途运输的小型客机。

“你可以把支线理解为:从比较小的地方到比较小的地方,载客少、航程短、经济性要求高的航线”,业内分析人士李飞告诉PingWest品玩。

与支线客机相对的则是干线客机,干线客机一般是指在客流量大的城市之间的干线上飞行的民用客机,座位数在100座以上。干线客机大多是中远程的高亚音速喷气客机,大体分为150座、200座、300~500座、以及600~1000座几个级别,其中比较具有代表性的机型为国内航线经常遇到的大机型波音777、空客A330,中机型波音737、空客A320,以及用于国际航线的远程大机型空客A380。

目前,中国造民用客机主要包含三种型号:一是由中国西安飞机工业有限责任公司(简称“西飞”)制造的新舟系列涡桨(螺旋桨)支线客机,二是由中国商飞制造的ARJ21喷气式小型支线客机,三则是由中国商飞制造的C919喷气式中型干线客机(目前尚未商用)。

“航空运输和送快递是一样的,城市与城市之间用的是大卡车,拉得多跑得远;到城市枢纽之后,从货场到每个配送站,则需要用那种小卡车,机动性好能进二环;从配送站到各位手里就需要无敌电动小三轮了。C919类似于大卡车,新舟60/600/700有点类似电动小三轮,而ARJ21则相当于小卡车,它弥补的是干线客机和螺旋桨支线客机之间的空缺”,李飞介绍到。

“除了这个空缺以外,我国有很多航线距离非常远,但是客流量很少,比如新疆、黑龙江、和内蒙这些地广人稀的地方,对于这些航线而言,新舟系列可能就飞得不够远了,这也很适合ARJ21这种喷气式支线客机;还有一些高原航线,涡桨飞机飞起来比较吃力,也可以用ARJ21来飞。”

值得一提的是,目前为国内大众所熟知的波音和空客两家公司并非主攻支线客机机型,而是以大中机型(按座位数划分)为主的中远程干线客机机型,而与中国商飞和ARJ21竞争的主要为加拿大庞巴迪宇航集团的CRJ、巴西航空工业公司的ERJ、以及日本三菱重工的MRJ。

“同级别的机型没有本质区别,没有明显的优势,但要说劣势,则在于我们造这种飞机经验不够,不是很成熟”,相比国际大厂同级别支线客机制造的差异,李飞坦言。

ARJ21到底怎么样?

作为一架定位于“短途小机型”的支线客机,ARJ21的航程设计其实并不短,其标准航程(满客)为2,225 km,增大航程(满客)为3,700 km。从航程上来看,ARJ21足以满足国内干线航段的运营,比如北京到深圳、北京到上海等,然而考虑到尚不算成熟、综合经济成本等因素,目前输送给三大航空、采用90座全经济舱布局的ARJ21仍然以支线航段运营为主。

统计数据显示,ARJ21最长航段为1,458 km,最短为314 km,平均航程为895 km,主要集中于国内1,500 km市场,远低于其设计的3,700 km最大航程,值得注意的是ARJ21执飞航程也是民航与高铁竞争激烈区域。因此,从航段和飞机本身性能(后文详细介绍)综合考虑,ARJ21未来发展空间巨大,比如东南亚国际航线、西藏等高原航线。

按照计划,国航首架ARJ21机型将执飞北京至内蒙古锡林浩特、包头、乌兰浩特、和呼和浩特等航线任务;而南航则将服务于京津冀协同发展、雄安新区建设、粤港澳大湾区、和深圳先行示范区等地区,同样为短途支线航段,目前南航先期考虑将ARJ21部署在广州总部运营,积累足够经验后,便调配至北京大兴机场;东航执飞航段暂未公布。

PingWest品玩查询飞猪携程等购票App后发现,国航率先采用ARJ21机型的航线为北京至包头航段(7月10日起),全价经济舱970元;而南航航线为广州至揭阳航段(7月15日起),全价经济舱为990元,二者均无机建燃油附加费。

南航机长张鸿涛表示,“通过这段时间的训练和试飞,以及这次的调机回来,我觉得这台飞机不输于其他飞机,我们的国产飞机很棒”;而同为机长的陈凡则坦言:“ARJ21飞机的航电系统、自动驾驶系统性能优良,操纵平稳舒适,是一款非常优秀的飞机,南航有信心保证安全运行,助力中国的大飞机翱翔蓝天。”

而在舒适度上,一位曾经受邀乘坐ARJ21商业首航、时隔四年再度乘坐东航调集航班的记者表示,“比起4年前,ARJ21的舒适度有了更大的提升,内饰也更为先进了。”ARJ21客舱采用“左二右三”座位布局,每排座椅后方均配有USB充电插口。经济舱座椅宽度为17英寸,客舱过道宽度19英寸,与主流窄体客机经济舱相同;座椅前后间距31英寸,与主流宽体客机经济舱座椅前后间距相同。

据了解,中国商飞一直在对ARJ21进行升级优化,比如通过使用更轻的材料、安装更轻的座椅、优化系统、以及改变布线等方式减轻飞机重量,改进飞行控制系统、驾驶舱等。同时,在座舱布局上,ARJ21也会尝试增加,或提升至89座或97座布局。

“通过与各航空公司的充分沟通和对接,我们已经对ARJ21飞机进行了很多改进,特别是在安全性和经济性方面”,ARJ21总设计师陈勇在此前接受媒体采访时表示,“虽然飞机已经投入商业运营,但飞机设计人员的工作量却越来越大。”

据此前介绍,三大航空的监造为中国商飞提供了诸多的改进要求,比如客舱内饰缝隙可否再精益求精、产品稳定性可否再提高等,这令ARJ21逐渐成长为一架可以媲美干线客机的支线客机。

由于我国中西部和北部很多支线机场地理环境恶劣,因此ARJ21在研发之初便考虑到这些地区复杂的机场起降和复杂航路,令飞机具有良好的高温高原性能和抗侧风能力。当然,这其中一部分原因源自通用的CF34-10A发动机,该发动机在保障飞机拥有良好的高温高寒高原性能的同时,也带来了低成本、高可靠性、和易于维护等特性。

据了解,此前为确保天骄航空的ARJ21首航顺利,通用电气(GE)航空集团的发动机支援团队与中国商飞和天骄航空合作,进行多项验证测试,并组织一系列培训和现场答疑,确保后续正常运营。GE全球副总裁兼GE航空集团大中华区总裁向伟明则表示,“GE航空集团拥有十余年的ARJ21项目经验,作为ARJ21唯一动力装置的CF34发动机是一款成熟可靠并具有出色燃油经济性的产品。”

造价方面,目前外界公开ARJ21的单架目录价格为3800万美元,约合人民币2.7亿人民币,低于竞品巴西航空工业ERJ-190的5100万美元,不过由于国外客机制造公司商业运作比较成熟(多买打折),其实际成交价往往比目录价格要低,但目前来看,ARJ21的性价比仍相对更高。

ARJ21入驻三大航空的意义

公开资料显示,自2016年6月28日正式投入航线运营以来,ARJ21已经交付至成都航空、天骄航空、和江西航空等航空公司,在华北、东北、和西南等地区先后开通了55条航线,通航55座城市,安全运送旅客89万多人次。同时,尽管ARJ21仍处于商用初级阶段,但是航季大表显示,ARJ21执飞班次数量正在逐年逐季度增长,2019年冬航季ARJ21机型共运行6908架次,同比提升103.9%,日均航班量为44.9,同比提升104.1%,环比提升26.7%。

目前,已经运营ARJ21四年、拥有ARJ21数量最多(21架)的成都航空已经将航线覆盖至华东、中南、西南、西北、东北、以及俄罗斯远东地区,基本形成了跨区域干支航线网络。据了解,成都航空此前的20架ARJ21飞机已安全飞行近2.8万小时,执飞航班平均客座率也从最初的60%提升到当前的75.6%。“以前的目标主要是让ARJ21飞机安全地飞起来,现在则是要安全和效益并重,向飞出标杆、飞出示范的目标奋进”,成都航空董事长汤劲表示。如今,ARJ21正式入驻三大航空公司则标志着国产喷气式支线客机逐渐走向成熟。“ARJ21虽然在成都航空运营了四年,但不进国内三大航空公司仍然不能‘算数’”,李飞坦言,“如果你看一下成都航空的股权分布,不难发现,其最大股东是ARJ21的制造商——中国商飞,也就是说商飞此前主要是自己拿自己的飞机来运营。”“这是因为,我国从来没有国产喷气式飞机投入过商业运营,而商业运营中喷气式飞机的维护保障、售后服务对于我国航空人来说完全是一个全新课题。民用客机的使用率和维护要求是军用飞机完全比不了的,一架成熟的民用客机平均下来每天都要飞8小时,在这样的前提下,自己成立一家公司去试运营对于摸索经验是很有好处的。经过这些年的运营,ARJ21的使用率已经越来越高,如今每天7小时左右的运营时间已经基本接近成熟民用客机的水平,而加入三大航空则进一步证明了它的成熟。”

而中国商飞市场与销售部部长张小光表示,“对于ARJ21而言,交付三大航意味着这款飞机可以进入我国主流民航市场,其市场开拓性、航线适应性、旅客认知度都将有大幅度提升。”

《航空知识》主编王亚男在接受《今日亚洲》采访时则表示,“此次三大航接收ARJ21说明了三个重要的趋势——中国积极稳步地推进国产支线客机的战略决心没有改变;国内主力航空运营商对于国产客机的支持态度没有变;整个国内航空运营市场对于国产ARJ21这种量级的市场预期没有变。”据了解,2019年8月,中国商飞分别与三大航空签订了35架ARJ21飞机购买订单,计划于2024年底全部交付完成。这意味着除了今年各交付三架外,中国商飞将于2021~2024年交付三大航空各32假,共计105架飞机。截至2019年8月三大航空订单,中国商飞累计订单达596架,然而交付数量仅为32架。由此便产生了一个重大问题:中国商飞目前30架/年(国际知名航空杂志Flight International 2019年公布的数据)的产能对于如此庞大的订单数而言可以说是杯水车薪,中国商飞目前亟待解决的问题便是产能有限。此外,《2019 年民航行业发展统计公报》显示,2019年中国大陆支线客机数量仅占客运飞机总量(刨除货运飞机)的5.2%,其中绝大多数支线航段均由波音和空客中型干线客机执飞。另一份数据显示,ARJ21机型仅占2019年冬航季航班总量的0.23%。

同时,飞常准2018年的一份数据显示,2017年实际出港航班量的民航机场共228个,其中支线机场167个,占比达74.2%,而2017年6月-2018年5月我国支线机场出港航班量44.1万班次,仅占国内机场出港航班总量的10%,由此可见我国支线机场数量众多,但运输量普遍较小。

因此,乐观来看,中国支线机场以及支线客机发展潜力巨大。“主流航空公司进入支线市场,对支线市场的可持续发展有非常大的激发效应,它会激发支线航空发展的活力,给旅客的出行带来更大的便利。依托于三大航庞大的全球网络,可以带动实现航空支线网络的发展”,中国民航干部管理学院航空经济和政策教研室主任李小群表示。

中国造民用飞机有多难?

作为我国首次按照国际标准自行研制、具有自主知识产权的新型涡扇喷气式支线飞机,ARJ21采用“异地设计、异地制造”的全新运作机制和管理模式,机体各部分分别在国内四家飞机制造厂生产,比如总装为上海飞机制造有限公司,机头制造为成都飞机工业(集团)有限责任公司。

其中,ARJ21的主要系统设备均通过竞标方式在全球范围内采购,包括来自美国通用的CF34-10A发动机、来自美国罗克韦尔柯林斯国际公司的航电系统、来自美国汉米尔顿标准公司的电源系统和辅助动力等等,此外还有很多零部件、产品在中国制造。

“尽管发动机、航电等重要系统设备都是完全进口的,但是想要造出飞机还是很难”,民用客机维修工程师刘超告诉PingWest品玩,“这就好比造手机,虽然国内手机品牌基本不搞芯片,都是买的高通联发科的,但是想要设计好一个手机也不是谁家都能做的。”

“所谓难,就是咱们之前没弄过,没有经验”,李飞坦言,“民用客机相比军用飞机而言在可靠性要求要高一个档次,适航要求和审定也要严格得多。根据适航规则去设计和制造飞机,这个我们之前也没怎么玩过,所以说比较难。”

而关于飞机重要系统设备均来自进口,李飞则表示,“这就好比华为手机和大疆无人机这些国货,你把它们拆开之后,镜头、处理器、以及存储器等都是来自不同国家不同企业。民用客机是个商品,不是秘密武器,在全球化的背景下必然要这样设计制造才能达到一个商品的预期效果,也就是物美价廉。”

“而飞机制造业并不是别人给我一套飞机控制系统就能直接攒飞机了,这里面是需要设计的。通过设计,给下游企业提指标,下游企业拿出满足指标的产品来竞标,谁的物美价廉我就用谁的,这是现代民用客机市场的思路,而之后的集成便是难点。大疆也是集成,怎么就有那么大市场呢?”

除了设计制造方面的困难,民用客机在制造完毕之后的飞行试验(即试飞)亦困难重重,飞机试飞的目的是验证理论和地面试验的结果,鉴定设计指标、适航性和使用性能。飞机的设计和地面试验都是在理论假设和非全面模拟条件下进行的,需要通过试飞来验证。

“作为民用客机,取得型号合格证需要经历一系列试验,这些试验千奇百怪:比如看机身结构是否足够结实,就是在地面给飞机施加载荷,看加到规定的值结构会不会坏;把飞机从一定高度扔下来,看飞机轻轻摔一下,机体结构能不能保证乘客安全;还有冷天飞、热天飞、大风飞、大雨飞、地面有水、有冰等各种在实际中可能遇到的情况都要试验一遍,可以说每个测试都很严格”,李飞告诉PingWest品玩。

而从时间进度来看,ARJ21从首次试飞至正式商用整整用了8年时间,相比民用客机正常商用进度较长。“个人觉得还是缺乏经验,飞机设计是需要迭代的,如果试飞中发现问题,就需要回头再解决,这样的飞机之前我们没搞过,哪里容易出问题我们也不知道,只能是摸索。另外ARJ21的研制最开始在一飞院,后来商飞成立了,项目又划到商飞,中间相当于经历过一次工作的交接。这么大的一个项目,很容易出现交接问题,耽误时间”,李飞坦言。

此外,目前ARJ21尚未获得美国航空管理局FAA或欧洲航空管理局EASA的适航认证,因此尚无法进入西方市场。

“所谓的FAA认证是个标准,而我们的工业标准化起步就很晚,直到改革开放之后,工业界才开始重视,原来都是一种手工作坊式的操作模式。从那种原始粗狂的工业体系要转变到现代化的航空工业体系,需要一个过程。”

据了解,目前ARJ21已经按照了国际的标准进行了全程的适航审定测试,未来干线客机C919机型也会按照国际的标准进行严格适航审定的考核。对于C919而言,ARJ21则起到了开路的作用,积累更多经验。

值得一提的是,在ARJ21交付三大航的同一天(6月28日),C919也同时降落在新疆吐鲁番交河机场开启为期一个月的高温专项试飞。截至目前,C919干线客机国内外订单总数达到815架,计划在2021年真正取得适航证并开始交付使用。

“虽然我们国家的客机刚刚起步,不太成熟,但不成熟和不安全完全是两回事,不成熟带来的只是更高维护保障、人力时间成本、以及比较低的使用率,并不是不安全。只要达到了维护保养的规范,飞行操作有很规范,ARJ21飞机还是很安全的。而正是由于我们制造喷气式客机没有太多的经验,ARJ21在设计上相对保守,安全裕度留的比较大”,李飞就安全性方面表示。

“航空路漫漫,这一步也许我们走得并不是那么的漂亮,但是如果这步不走的话,我们永远都会停留在原地。”

(应受访者要求,李飞、刘超为化名,图片均来自互联网)

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