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路风 | 中国发展大飞机的历史教训(一):运-10下马丢掉的是技术能力赖以发展的开发平台
发布时间:2019.08.10 来源:察网 浏览次数: 所属栏目: 历史回眸

路风 察网

摘 要

运-10的下马标志着中国大型客机开发平台的丧失,而事实也证明中国民用航空工业的技术能力由此而陷入萎缩状态。单纯从产品的优缺点角度来讨论这个问题,只能是推脱责任的做法。抛弃运-10是自毁长城的行为,是一个永远不能忘却的历史教训。但是,为什么要这样自毁长城?问题就出在有人总是要反对自主设计和自主开发。

【人民大学出版社按:任何业外人士一旦开始了解中国航空工业的历史,就会发现1970年上马、1980年试飞成功而又于1985年被迫下马的运-10项目是一个绕不过去的历史事件。运-10是堪比“两弹一星”的国家重大项目,分析其成败的前因后果可以为中国航空工业以及其他工业部门的未来发展提供镜鉴。本系列文章共3期,以运-10项目为线索,分析和概括出中国民用航空工业发展的三大历史教训,本文是第1期。

本系列文章节选自路风教授完成于2005年1月的《我国大型飞机发展战略研究报告》的第2部分,该报告发表后,路风教授参加了国务院批准的大型飞机方案论证委员会。该报告收入路风教授最近再版的《走向自主创新:寻求中国力量的源泉》一书(中国人民大学出版社2019年7月出版)。该书记录了汽车、大飞机、柴油发动机、通信标准、VCD/DVD这五个工业在一个特定发展阶段走向自主创新的轨迹,以及围绕着这个转变所发生的政策辩论。作者以有关创新的国际主流理论为框架并以中国的实践为经验证据,有力论证了在全球化条件下,中国工业为什么一定要自主创新以及如何自主创新。书中的报告发表后曾在国内研究界、业界、广大读者中引发强烈反响,并对相关政策的制定产生相当大的影响。】

一、运-10是中国第一个大型民用飞机的产品开发平台

丢掉运-10的教训是什么?

中国航空工业历史上的一块伤疤是运-10。关于运-10,过去有许多恩恩怨怨,现在也有许多争论。但是,几乎所有的争论都只是围绕着产品的优缺点说来说去,却掩盖了更为重要的技术能力问题。

例如,对运-10的下马的一种官方解释是:

【“1981年初,民航总局对运-10型飞机研制提出意见,认为该机还有不少重大技术问题有待解决,其中如影响安全和经济性能的全机疲劳试验尚未进行,飞机性能还要通过大量试飞才能验收,机上4大系统还缺乏试验数据,有些机载设备还存在问题,等等,继续研制类似波音707型水平的飞机是否可取,需要斟酌。因此,1985年2月国家决定运-10型飞机停止研制”(姚峻,1998:405)。】

但从技术能力发展的角度看,这样的解释岂止是非常勉强,其实是不通的,就好像是说:一个刚开始学步的婴儿,因为还没有最后证明其今后是否能够步履矫健,所以不许生存!

从技术能力发展的角度看,运-10不仅是一个机型(产品),而且是中国第一个大型民用飞机的产品开发平台。也就是说,运-10既是当时中国航空技术能力的体现,也是进一步提高技术能力的基础。

为抛弃运-10辩解的人总说运-10是模仿波音707开发出来的机型,到80年代已经落后。事实上,运-10不是波音707。即使运-10就是波音707,那问题的关键也不在于它是否比波音727、737“落后”,而在于运-10是其下马后中国至今都没有逾越甚至能够勉强达到的产品开发平台。

如果中国保留了这个平台,就可以在这个平台上不断改进,其结果必然是:一方面,使产品的技术水平不断提高;另一方面,使开发团队的技术能力不断增长。相反,放弃运-10平台的结果是中断了中国民用航空工业进行技术学习的过程。

二、运-10没有照抄,而是在过去积累的技术能力基础上创造出来的

运-10是倾全国之力而一举建立起来的大型客机开发平台,代表了中国航空工业技术能力的一次飞跃

在那之前,中国只自主设计制造过10吨级的飞机,而运-10是百吨级的飞机。与10吨级的飞机相比,运-10平尾的面积就达到其机翼面积的5倍;前者的机翼上一般有4片辅助翼面,而后者机翼上的辅助翼面却需要多达50片。以前中国自主设计的飞机上的整体油箱载油量只有40公斤,还获了奖;而运-10的整体油箱却可装载50多吨燃油。之所以称运-10是中国工业的产品开发平台,就是因为,即使是这样的数量级跨越,运-10也没有照抄,而是创造出来的。

工程创造不可能凭空而来,必须建立在经受过验证的技术基础上。因此,先行者的经验可以而且应该为后进者所借鉴。但是,利用前人经验的最优方式不是照抄,而是根据自己的产品概念进行综合。运-10项目上马时,大型喷气式客机已经出现15年了,当时所有的相关技术都落入运-10设计者的视野,但他们没有照抄,而是创造性地利用这些技术。

例如发动机的布局,苏联图104采用的是翼根式,英国“三叉戟”采用的是尾吊式,而美国波音707采用的是翼吊式。通过技术分析,运-10的设计者首先否定了苏式翼根式布局,然后制作出1∶1 全尺寸木质样机对尾吊式和翼吊式两种布局进行风洞试验,最后选择了翼吊布局。这个布局后来成为世界的主流布局。不仅欧洲和苏联/俄罗斯的飞机都改为翼吊式布局,而且进入21世纪后新开发的飞机也仍然采用这种布局。

又如,飞机最重要的空气动力部件——机翼,运-10设计者对当时所能得到的苏联、英国和美国翼型都进行了风洞试验,最后选择了英国翼型,致使运-10的翼型在空气动力性能上优于波音707。

最可贵的是,运-10的设计者本来都是在苏联技术体系下成长起来的,但他们在开发运-10的过程中却一举突破了传统技术轨道的限制,使运-10成为中国第一种按英美适航条例(CAM4b和后来的FAR25部)设计的国产飞机[关于运-10的创新,参见程不时(2004:第十一章)]。

通过开发运-10而获得的技术能力上的飞跃仍然是建立在过去经验基础上的。例如,副总设计师程不时回忆说:

【“虽然运-10飞机比我以前设计的飞机大了许多,但仍然有许多相通的东西。一般地说,当出现众多矛盾时,如何保证优先级的问题重点得到解决的思维方法,对小飞机和大飞机都是类似的。我在过去一些机型设计中的经验和思考方法,为在运-10的设计中处理问题带来了很大的方便。我自己同时在运-10设计中一面学习,一面运用自己的所学,使原有的知识得到前所未有的扩大和充实。”(程不时,2004:180,181)】

设计师的这段话非常生动地解释了过去积累的能力如何帮助了新产品的开发,而新产品的开发又如何推动了新能力的生成。

运-10的开发会聚了当时中国航空工业的各路精英,代表了当时中国航空工业所积累起来的知识、经验和技能。这种积累起来的技术能力是开发运-10的基础;同时,通过开发运-10这样一个需要在技术复杂程度上产生数量级跃升的产品,又导致中国航空工业技术能力实现了一次大规模膨胀。

运-10是我国第一款国产喷气式干线大飞机,它的最大起飞重量达110吨、最远航程达8300公里、最大时速达974公里、实用升限高达12000米,是截至成文时为止我国起飞重量最大、飞得最远、飞得最快、飞得最高的国产客/运输机。

在运-10项目上,采用新设计方法、新规范、新技术、新工艺、新材料,新成品附件的范围和程度都是空前的。例子不胜枚举,这里仅举一例:在设计运-10的过程中,中国技术人员开发出138个计算机应用程序,使运-10不仅成为中国航空工业大面积使用计算机辅助设计的第一款机型,而且也成为整个中国工业使用计算机辅助设计的先驱产品。因此,运-10项目典型地说明了什么叫作产品开发平台,以及为什么这种平台对于技术能力的发展是不可或缺的。

毋庸讳言,运-10的主要设计任务是设计给国家领导人乘坐的专机,8000多公里的航程是按照北京到地拉那(中国当时最远的盟国阿尔巴尼亚的首都)的距离确定的。但即使因此而带有任何“缺点”,那也绝不应该是抛弃运-10的理由,因为它是中国曾经有过的唯一大型飞机开发平台。

运-10试飞成功后,同年11月28日英国路透社电讯评价说:

【“在得到这种高度复杂的技术后,再也不能把中国视为一个落后的国家了。”】

拥有驾驶波音707飞行2000小时经验的美国驻华使馆武官参观了飞机,他对中国设计师说:

【“凡是熟悉波音飞机的人,站在运-10飞机舱门前看一眼就可以明白,运-10不是波音飞机的复制品,机翼构型明显是不同的。”】

当时,波音公司的总裁对中国设计人员说:

【“你们毕业了,我们只不过比你们早毕业几年。”】

该公司一位副总裁在美国《航空周刊》撰文说:

【“运-10不是波音707的翻版,更确切地说,她是该国发展其设计制造运输机能力十年之久的锻炼成果。”(程不时,2004:195,196)】

奇怪的是,说运-10抄袭波音707的人不是外国人,甚至不是波音公司的人,而是某些中国人。

运-10雄姿

三、运-10下马使得中国民用航空技术能力陷入萎缩状态

扼杀了运-10,中国就丧失了民用客机的产品开发平台,其结果就是中国民用航空技术能力的长期停滞和倒退。但在同时,波音和空客在各自的产品开发平台上持续改进和创新,技术能力随着产品更新升级而不断提高。于是,中国的技术能力与美国、欧洲的技术能力差距在过去20来年间呈现出剪刀差的趋势,越拉越大。

这种不断拉大的差距实际上就是中国再进入民机领域时所遇到的不断抬高的门槛,它是可以用钱来衡量的:投资约5.4亿元人民币开发出来的运-10因缺3000万元的经费不得不下马,而今天在讨论上大飞机项目时,多数人的估计都是要花300亿元和10~15年的时间(即使考虑通货膨胀率,差距也是惊人的)。如果运-10不下马,即使迄今为止1架也卖不掉,这笔钱也足以在过去20来年间保住运-10平台,使其不断改进。

如果历史是这样走的,我们今天还用得着为缺乏可改为预警机和加油机的机型发愁吗?现在用这笔钱从头干,即使干出来了,也无非是像运-10那样一个原型机,也无非是重建一个中国曾经拥有过的产品开发平台,但要至少再多花上10年。依此类推,中国的干线客机再拖上10到20年以后上马,那时的项目经费可能就要突破1000亿元了。运-10项目上马时,中国在航空工业技术上与国际先进水平有15年的差距,今天再上大飞机,则有50多年的差距——这就是中断技术学习和能力发展过程的代价!

能力萎缩的代价特别体现在运-10的发动机上。在运-10研制过程中,为了配套,上海一家工厂(上海航空发动机厂前身)在测绘美国普惠JT3D型涡轮风扇发动机的基础上,最终制造成功用在运-10上的发动机。在运-10试飞期间,为安全起见,由运-10装载波音707使用的普惠发动机,而把仿制的发动机装在波音707上试飞,效果很好。

北京航空航天大学一位70多岁的航空发动机专家在回答中国需要多长时间才能生产出大飞机的发动机问题时说,不用50年,但需要30年。说罢,他话锋一转说:

【“当年上海居然把普惠发动机给造出来了,真是太不容易了!”】

据他说,当年上海造出来钛合金带尖的涡扇叶片,30来年后的今天整个中国航空工业都是无法做到的。

但令人痛心疾首的是,上海造发动机的技术能力已经彻底消失(厂房和设备早已拆除,人员流散)。如果能够在那款发动机的产品开发平台上不断改进提高,我们今天还用得着再争论中国造出发动机是要花30年还是50年吗?

有人嘲笑那款发动机是仿制的,好像他们今天有本事能造出来似的。那我们看看仿制喷气发动机的国际范例。

(涡轮)喷气发动机是由英国和德国分别在第二次世界大战前夕发明的,并在战争后期装上飞机投入实战。美国只是在1941年才与英国签订协定,仿制英国喷气发动机。同年10月,英国把一台未装配的发动机和一系列图纸资料提供给美方指定的通用电气公司,并派了一个技术小组协助美方仿制。即使有了这样的帮助,美国通用电气公司仿制的发动机及其改进型也是直到1944年初才赶上英国发动机的性能水平。

苏联在二战前也开始研制喷气发动机,但直到战争结束也没有研制出来。二战后,苏联利用缴获的德国资料和设备,在德国技术人员的帮助下很快仿制出了喷气发动机;1947年又通过贸易谈判从英国购买了几十台喷气发动机并开始仿制。1949年,由克里莫夫设计局仿制的尼恩发动机投入批量生产,装备在米格15战斗机上。了解一下喷气发动机技术的扩散过程,某些中国人还有什么可说的?

关键不在于是否仿制,而在于是否进行技术学习。当通用电气仿制英国喷气发动机时,美国政府让威斯汀豪斯公司也研制喷气发动机,但却没有告诉该公司关于通用电气仿制的事,目的是希望该公司在没有任何借鉴的条件下产生新思想。1940年,美国政府决定成立“飞机发动机研究试验室”,1943年建成两座地面试验台,1944年又建立高空模拟试验台。各种设计方案都在这里进行基础试验,它对美国喷气发动机从仿制到自主设计起到重要作用。

苏联人在仿制喷气发动机的过程中,下功夫学习外国技术。他们把德国工厂连人带设备搬到乌拉尔和古比雪夫等发动机工业基地,把俘虏的德国技术人员集中起来,命令他们提供技术知识、经验和管理方法。由于定了型的产品往往是设计中对各种技术制约因素进行妥协的结果,所以简单复制已有的产品不容易理解原来设计的方法和原则。为此,苏联人甚至要求德国设计人员把产品重新从头设计一遍,以帮助苏联人从复原过程中掌握技术诀窍。

同时,苏联坚持边试边仿的原则,不管是德国的还是英国的发动机,在仿制前总要由中央空气流体动力学研究院和中央发动机研究院以及各设计局进行大量的试验研究,力求学到更多的知识。通过这种高强度的技术学习,苏联花了5年多的时间完成了从仿制到自主设计的过渡。

美国人仿制英国喷气发动机时,有英国技术人员带着图纸和技术资料来手把手地教;苏联人仿制德国喷气发动机时,则有德国俘虏复原设计过程来手把手地教。相比之下,上海当年只凭着自己对原产品的逆向工程就造出能够使用的发动机,其中的技术学习能少吗?

通过上述分析可以清楚地看出,运-10的下马标志着中国大型客机开发平台的丧失,而事实也证明中国民用航空工业的技术能力由此而陷入萎缩状态。单纯从产品的优缺点角度来讨论这个问题,只能是推脱责任的做法。抛弃运-10是自毁长城的行为,是一个永远不能忘却的历史教训。但是,为什么要这样自毁长城?问题就出在有人总是要反对自主设计和自主开发。

【路风,北京大学政府管理学院教授。本文节选自《走向自主创新——寻求中国力量的源泉》,中国人民大学出版社出版,授权察网发布。】

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