证券时报隆重推出《中国智造面对面》大型系列报道,报道首站聚焦航空航天领域,重点关注载人航天、北斗导航、国产大飞机等国家重大工程。
《中国智造面对面》首期对话中国工程院院士,“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”的发明人——黄伯云院士。通过17年的拼搏,黄伯云团队打破了国外对“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”的封锁 ,该技术在2004年获得了国家技术发明奖一等奖,并最终铺平了大飞机刹车片产品的国产化之路。
(图左:中国工程院院士,“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”的发明人——黄伯云)
如果能减少1克 我们都要去努力
证券时报记者:
对您来说,2005年是非常重要的一年,因为这一年高性能碳材料制备技术这一研究成果,获得了国家技术发明的一等奖。这一奖项从1999年至2005年一直空缺了6年。也是凭借这一奖项,您获得了感动中国人物。
这项“碳碳复合材料”发明,为什么会有这么重大的里程碑意义呢?
中国工程院院士、粉末冶金专家黄伯云:
我们单位从事刹车材料,也叫飞机的制动材料,有很长的历史。
当时刹车机从英国进口,要是没有了刹车片飞机就会停飞,会产生严重的影响。没有飞机刹车片的时候,飞机就只能够拆东墙补西墙,拆来拆去,最后还是没有解决根本的问题。在这种情况下,国家决定要把刹车产量、国产化。我们就在原来研究的基础上,经过十多年的努力,一直在研究新一代的刹车材料,最终成果也就是“碳碳复合材料”。
从整个系统上来讲,飞机刹车材料对于国家的飞行安全也好,国防安全也好,都会产生很大的影响。这也就是我们为什么要研究刹车材料,解决这些国家的重大的需求。
证券时报记者:
您当时研发的碳碳复合材料这一项技术,它的产业化进程现在是怎样的?在大飞机等新一代的国之重器的运用中,是否起到了我们当初期待的作用?
中国工程院院士、粉末冶金专家黄伯云:
从飞行速度每小时800多公里,大飞机最后完全静止下来,那就必须靠刹车材料。
过去没有碳碳复合材料的时候,我们使用金属材料,不只是我们,波音飞机最早的刹车材料也是用钢铁粉末做成的。钢铁粉末作为刹车材料,它的比重很大、密度很重,很笨重,它的比重是每立方厘米8克,我们用的新型的碳碳复合材料,比重只有1.8克,那就两克多不到。那就是减重了3/4,只要1/4质量的东西了。
一架大飞机,如果采用金属级刹车材料,对材料的需求是2.8吨。2.8吨的意思是什么呢?装在轮子里面进行刹车的刹车材料,一共对飞机产生2.8吨的负载,这2.8吨的刹车材料要跟着飞机一起飞上天。如果我们换成碳碳复合材料以后呢?这个负载还不到1吨——只有0.8吨。
一架飞机节省两吨负载,那是多重要的事情?所有的飞机,乃至所有飞行器,如果存在能够减重1克的可能,科学家、工程师都要去努力尝试。因为飞行器在空中飞的基本属性,决定了它就是要追求重量轻。我们一下减了两吨,两吨可以换算成多少克呢?所以,碳碳复合材料的研发成功的意义非常重大,对大飞机事业产生革命性的变化。
大飞机实现中国梦
证券时报记者:
当时您和您的研发团队在研究碳碳复合材料的时候,有没有遇到一些非常棘手的困难?因为我们都知道,最开始这项技术是美国和当时的苏联掌握的。
中国工程院院士、粉末冶金专家黄伯云:
一个科学研究,他肯定是要遇到很多困难,特别是这是新一代的材料了,我们必须要从头开始。其次,这也是不可能买来的,各个国家都很清楚对于先进的复合材料,不仅是涉及技术严格限制,很多下游产品也受到严格限制。
要从别人那里得到技术,是不可能的。所以,我们必须靠自己的努力。我们也是进行了无数次的试验,当刚刚看到一点黎明的时候研究已经进行了7年多,当时我们的资金也耗完了。回顾当时的几年,在耗时耗资都比较大的情况下,我们还没有获得成功,压力很大,有经济上的压力,也有技术上的压力。
我们是战胜这些困难之后,柳暗花明又一村。大家团结起来,面对这些困难,继续地前进,尽管也有人离开队伍,但是我们所有的人还是团结一心。最后,经过十多年的努力,我们终于攻克了难关,取得了成功,解决了我们国家飞机都得要依靠外国的材料才能够飞上蓝天的这样一个困境。
科学工作者就是需要有这样一种奋斗的精神,来面对国家要改解决的这样一些难题。我们努力地奋斗,一个问题、一个问题地解决,在这些改解决问题的过程中,我们不断地前进,不断地进步,那么我们就会不断地壮大起来。
证券时报记者:
您觉得怎么样看待我国目前的大飞机事业的自主创新能力的建设?
中国工程院院士、粉末冶金专家黄伯云:
一个国家,能不能够制造大飞机,是国家制造能力的体现之一。世界上现在能够制造大飞机的,就是“ABC”。“A”是Airbus,也就是空客,“B”是Boeing,也就是波音公司,“C”就是我们中国。当然,俄罗斯也在研究他们的大型客机。
通过历史可以看到,要研发制造一个大飞机,是要付出巨大的努力的。空客是穷尽整个欧洲的努力,多少个国家的共同努力,目前并不是随便一个国家就能说“我要造个大飞机”,说明了大飞机研发制造的难度是极大的,这就叫做国家的大工程。
大飞机事业对国家是极其重要的,对我们中国来说,也是极其重要的。大飞机飞向蓝天,集结了多少代人的中国人的梦想?这就是我们做大飞机的重大意义,就是要实现中华民族的伟大梦想,实现我们的中国梦。
带动中国制造力水平上升
证券时报记者:
我们目前国家最新的C919,它都运用到了哪些新的国产材料?
中国工程院院士、粉末冶金专家黄伯云:
一个飞机要用的材料有数百种,飞机要没有材料,那就啥都没有了。美国有他的“梦想飞机”,也就是“波音787”。为什么把它叫梦想飞机?他大量的使用了复合材料,进行了很多革命,大大地减轻了飞机的重量。减轻了飞机的重量,飞机就可以多装能,多装油,飞得更快,是一种革命性的变化。
铝合金材料,目前占了整个飞机的重量的70%,我们还有陶瓷材料。特别是作为新一代的飞机,我们还创造很多更新的材料,能够使飞机飞的更快,能够载客更多,飞得更远。这都是整个人类的梦想。
材料不仅在飞机中重要,在所有的国民经济中,他也是最重要的。我们现在讲国家的战略新兴产业,一定缺不了新材料。没有材料做基础,就谈不上所有的工业,所有的现代化的东西,所以材料是极其重要的。
证券时报记者:
随着C919的量产,那未来还会带来哪些相关技术的这种革命性的发展?
中国工程院院士、粉末冶金专家黄伯云:
大飞机本身对产业的带动是非常的大的。他的重要性也在这里,我们进行这样一个大的工程,既改变了我们的飞机的大问题,同时也是对国家的整个战略的带动,那是非常的大,使得中国制造力的水平大大的上升。
像航空这样的高端制造,他的带动作用是更强的,是使得整个国家的制造水平都能得到极大提升的重要事业。我们国家需要多少飞机?数以千计乃至万计。同时,大飞机不仅在飞机产业本身起到作用,比如通用航空飞机等等领域,大飞机对于其他的产业,比如电子工业等等都是一个大带动。
这也就是为什么,我们要战略性的形成具有制造力标志性的产业,他的带动作用是极其大的。
校对:王锦程
来源:新闻联播
今天(5月28日),C919大型客机成功完成首次商业载客飞行!
中国东方航空使用中国商飞全球首架交付的C919大型客机,执行MU9191航班,从上海虹桥机场起飞,顺利抵达北京首都机场,成功完成这一机型全球首次商业载客飞行。
根据计划,在首次商业载客飞行后,从明天(5月29日)开始,东航首架C919大型客机,将在上海虹桥—成都天府航线上实行常态化商业运行。今后,广大旅客可以选择乘坐国产大飞机出行了!
C919大型客机是我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机。国产大飞机翱翔蓝天,画出了最动人的航迹。
大飞机,何为“大”?
01
大飞机承载大梦想
让中国大飞机翱翔蓝天,承载着国家意志、民族梦想、人民期盼。
从1970年我国自主研制的“运十”飞机立项,到2023年C919首次商业载客飞行,中国人的“大飞机梦”已经穿越了53个春秋。
什么是大飞机?在民用领域,通常指的是起飞重量100吨左右,载客超过150人的飞机,它的制造直接反映了一个国家的工业体系水平。
2007年,大型飞机重大专项正式立项。2008年,为实施专项中大型客机项目,中国商飞公司成立。随后,首型国产大飞机被命名为C919。
自2007年立项起,15年来,从研制着力攻关、试验攻坚克难,到完成数百个试飞科目、上千项试验科目、数千个小时飞行的适航取证审定工作,再到如今首次商业载客飞行……C919一棒接着一棒跑,闯过了一道道险关难关,让中国的“大飞机梦”一步步照进现实。
安全可靠性,永远被放在第一位。自2017年首飞成功后,C919飞越五湖四海,经受冰雪大风、高温高寒的严酷考验,向全机静力试验、失速、最大刹车能量、最小离地速度等极限试验试飞发起挑战,为的就是把风险摸遍、摸透,找出飞机的性能极限,确定安全飞行的边界“红线”。
最小离地速度试飞是难度最高的民机试飞科目之一。试飞时,飞机一边滑跑一边抬起前轮、抬高机头,保持尾橇擦地,一路擦着火花起飞,获取腾空瞬间的最小速度临界值。
此外还有一些对自然气象条件要求极为苛刻的试飞,比如自然结冰试飞、高温试飞、高寒试飞、大侧风试飞等,都是在挑战极限。
C919在这些试飞科目中交出了一份份过硬答卷,充分验证了C919的设计思想和技术路线正确,安全性和可靠性满足适航规章要求。
2022年,C919取得中国民航局颁发的型号合格证、生产许可证和单机适航证,完成了适航取证的全部大考,这也标志着我国具备了自主研制和批量生产制造大型客机的能力。同样是在2022年,C919交付全球首家用户中国东方航空。
今天,C919首次商业载客飞行,标志着C919的“研发、制造、取证、投运”全面贯通,中国民航商业运营国产大飞机正式“起步”,中国大飞机的“空中体验”正式走进广大消费者。
02
大飞机有大团队
国产大飞机翱翔天际的背后,是全国二十多个省市、1000多家企事业单位、30多万人的共同努力。他们将青春融入大飞机事业,一茬接着一茬干,一件事接着一件事办好。
“长期奋斗、长期攻关、长期吃苦、长期奉献”,是他们十几年如一日的坚守。
吴光辉是C919的总设计师,为了设计飞行员爱飞、旅客爱坐的好飞机,他专门学习飞行,成为国内航空领域首位拥有飞行执照的总设计师。
吴光辉还带头实行“611”和“724”的工作模式:“611”是指1个星期工作6天,每天工作11个小时;“724”是指在攻关关键期,1周工作7天,每天24小时,工作人员轮流倒班。
日复一日,年复一年,吴光辉带领团队攻坚克难,不到十年时间,原本一头的黑发几乎全部变白。
操稳和控制律团队这支年轻的队伍,锚定的是飞机的“大脑”——控制律。他们从零开始、独立攻关,经历过“不知道自己不知道什么”的无措状态,从不言弃,顶着各种压力迎难而上。
仿真模型不计其数的模块和线条,见证了攻关队成员的锲而不舍、久久为功。正因为有他们,控制律从一项项技术指标、一张张三维图纸蜕变成一套完整的系统,C919拥有了“中国大脑”。
获得2022年大国工匠年度人物的周琦炜,被称作“C919血管神经系统的建造师”。七万根线缆,如同人体的血管和经脉一样,分布在全机各个区域,总长加起来近一百公里。
周琦炜要做的就是把它们分毫不差安装在一起。为了做好这项工作,无数个夜晚,周琦炜独自留在车间,钻研飞机的每一个部段、每一条线路。
还有那一位位无畏的试飞员。他们需要在失速、最小离地速度等高风险科目中试飞,稍有不慎,后果不堪设想,这种试飞验证也被称为“刀尖上的舞蹈”。
还有太多默默奉献的人无法一一提及,还有太多动人的故事无法一一讲述。正是这支信念坚定、甘于奉献、勇于攻关、敢打硬仗、具有国际视野的队伍,托举起了我们的“大飞机梦”。
03
大飞机开拓大市场
大飞机的市场有多大?数据显示,未来20年,全球将有超过4万架民用客机交付,价值超过6万亿美元。其中,我国航空市场将接收超过9000架新机,价值约1.39万亿美元,市场规模大、潜力强。
C919大型客机从设计之初,就充分考虑了客机市场需求。
C919是窄体喷气式客机,对标的是民航运输市场用途最多、保有量最大的150~200座级的窄体机,用于满足民航最大的窄体客机市场。它的航程为4075~5555公里,能够胜任国内所有城市之间的飞行。
2022年11月,C919在第十四届中国国际航空航天博览会上,首次进行了飞行表演。这次精彩亮相,也为它迎来了300架的订单。
截至2022年底,C919累计获得32家客户1035架订单。订单超千架,这是客户的信赖,也是市场的认可,未来,C919将收获更大的市场。
04
大飞机带动大产业
航空制造业被称为“现代工业之花”,而大飞机由几百万个零部件组成,技术门槛高、研制周期长、系统复杂,更是被誉为“工业皇冠上的明珠”。摘得这颗明珠,意义非凡。
15年来,我国坚定自主创新、开放合作,成功探索出一条中国设计、系统集成、全球招标、逐步提升国产化的发展路子。
C919不仅仅是一款飞机,更是一个强大的“新引擎”,带动了我国以航空业为主轴的科技创新,牵引着制造业产业链向着高端化迈进。
以机翼为例,C919配备了我国首次自主研制的超临界机翼,相比传统翼型可以有效减少飞行阻力。设计团队前前后后共绘制了2000多份图纸,经过不断比对、筛选,确定了最终方案。在国内外风洞试验中,机翼圆满完成了所有试验目标。
自主设计仅仅是国产大飞机创新探索的体现之一,通过C919大型客机研制,我国商用飞机产业的创新链、价值链、产业链得到拓展和延伸,带动了新材料、现代制造、电子信息等领域技术的集群性突破。
以飞机起落架为例。起落架对材料强度、韧性有着极高质量的要求。C919采用的就是由中国自主研发生产的300M超高强度钢。这一特种钢的研发带动形成了需求超千吨、产值过亿元的重要高端航空特殊钢产业,使我国具备民用航空主力特殊钢跻身国际市场的能力。
有数据显示,通过C919的设计研制,我国掌握了民机产业5大类、20个专业、6000多项民用飞机技术。未来,我国还将进一步提升大飞机的产业链、供应链水平,在重大关键技术上取得更大的突破。
“大鹏一日同风起,扶摇直上九万里。”国产大飞机已经乘风起飞,天高海阔,大展宏图。
总台央视记者/翟壮 李宁 丛威娜