科技日报记者 于紫月
近期，国产大型客机C919航线接连拓展，正式开启广州—郑州、广州—太原航线商业运营。自2023年首次完成商业飞行以来，C919已累计交付20架，开通20余条航线，承运旅客超200万人次。
从立项到首飞，从适航取证到执飞航线遍地开花，我国首款按照国际通行适航标准自主研制的150座级大型客机C919每传来一个好消息，都牵动着人们的心。
此前，全球只有美国波音、欧洲空客两家飞机制造商能够研制满足国际适航要求的大飞机。为什么我国一定要啃下大飞机这块硬骨头？国产大飞机研制历经了哪些艰辛？今后是否还要研制更大的飞机？届时又将会面临哪些挑战？日前，科技日报记者就相关问题专访了中国工程院院士、大飞机自主工程总设计师张彦仲。
研制大飞机是国家综合实力的重要体现
记者：为什么我国必须要研制大飞机？
张彦仲：研制大飞机是国家综合实力的重要体现，也是实现技术自主的必然选择。
首先，航空运输在现代经济中有着重要作用，大型客机直接关系国家在全球产业链中的地位。我国作为全球第二大经济体，若长期依赖进口飞机，将面临高昂的采购和维护成本。在国产大飞机C919问世前，我国已连续多年每年进口波音、空客飞机超200架，价值约200亿美元。我国是人口大国，民航运输发展很快，未来20年，需要增加9000多架大飞机。
其次，大飞机产业具有显著的“经济和科技乘数效应”，能带动材料、电子、制造、计算机等数十个领域的关键技术群体突破，对推动产业向高端化发展作用巨大。以C919大型客机为例，其零部件数量达到100多万个，来自全国1000多家企业、73所高校、111家科研单位的近30万人参与研制，推动了国内高端制造业水平的整体跃升。
最后，技术自主是国家安全的核心保障。大飞机技术若长期受制于人，将威胁国家战略安全。
一言以蔽之，研制大飞机不仅是满足经济需求，更是提高我国综合实力和国际竞争力的战略选择。研制自己的大飞机是国家的意志、民族的梦想、人民的期盼。
记者：大飞机研制有哪些核心技术难点？在您看来，最难的是什么？
张彦仲：大飞机的核心技术难点涵盖总体设计、系统集成、总装制造、地面试验、飞行试验、适航验证六大领域。在C919飞机问世前，全球只有波音、空客两家企业能够研制满足国际适航标准的大飞机，其难度可见一斑。
在C919飞机立项论证时，我们梳理了百余项需要攻克的关键技术，如总体设计方面的大型客机机翼多学科轻重量设计技术、噪声预测和降噪技术等，系统集成方面的综合模块化航电系统集成设计和验证技术、飞控系统集成技术等，总装制造方面的机体结构整体密封装配技术、无余量装配技术等，试验测试方面的大侧风试飞、自然结冰试飞等。
综合来看，大飞机的核心系统方面，被誉为“工业皇冠上的明珠”的大涵道比涡扇发动机，以及飞控系统、航电系统、飞机电力系统、液压系统、环控系统等关键机载系统当属“难中之难”“重中之重”。
记者：准备研制C919大飞机时，我国面临着哪些挑战？
张彦仲：2007年立项时，主要面临技术储备和路线选择两大挑战。
技术方面，我们当时的储备比较少、基础比较薄弱，不得不边攻关关键技术，边开展工程研制。除了技术本身，我们也缺少一些大飞机配套的试验条件和装置，如锻造大飞机起落架用的8万吨模锻机、大型跨声速高雷诺数风洞等。目前这些能力我们都已经具备了。
路线选择方面，最难的是统一大家的思想、找到适合的发展道路。在大飞机正式立项前，关于大飞机的研制方案争论已经持续很久，总结起来是“四大争论”。2006年7月17日，国务院成立了由19人组成的大飞机方案论证委员会。经过6个月的工作，四大争论都得到解决，变成了四大协调方案。
坚持自主创新和系统思维
记者：我国在自主研制C919大飞机过程中实现了哪些关键技术的突破？
张彦仲：C919大型客机研制过程中，我国攻克了大型客机超临界机翼设计与分析验证技术、全时全权限电传飞控系统控制律设计、模块集成化的航电软件架构和设计验证技术、发动机机翼吊挂一体化设计技术、钛合金3D打印技术、蒙皮镜像铣技术、柔性制孔技术、大部件自动对接技术等100多项关键技术，在技术应用方面开创了66项国内“首次”。例如，C919大型客机采用了全时全权限电传飞控系统，该系统的核心是控制律算法，可实现控制增稳和全包线保护，让飞机如臂使指。这是控制律在国内民用飞机上的首次应用。这项技术由团队经历了10年努力，经过了几十轮工程模拟机试验、上千小时的飞行测试才最终攻关成功。
记者：能否讲一讲令您印象深刻的攻关场景或故事？
张彦仲：给我印象最深的，是C919科研团队在国内完成了极端气候环境试飞，其中在大侧风、自然结冰等环境下的试飞填补了国内空白。
C919飞机从2020年开始辗转全国各地，进行了大量极端气候环境试验试飞。进行吐鲁番高温试验时，气温高达43℃；进行海拉尔高寒专项试验时，地面气温为零下39.7摄氏度、空中气温为零下67摄氏度；锡林浩特侧风专项试验中，大侧风速度曾达30节，相当于七级大风，阵风速度达到过35节，相当于八级大风。
这里要特别说一下自然结冰试飞。自然结冰代表着自然界极为严酷的结冰气象。开展自然结冰试飞，云层的液态水含量、云层水滴直径和周围空气温度都要满足极度严苛的要求，试飞结果才能被认定有效。2020—2022年，包括飞机制造、试验、气象探测在内的多家单位联合攻关，终于攻克了结冰气象条件探测和试验测试技术，有力支撑民航局在2022年2月完成审定试飞。这是首次完全由中国机组驾驶着中国人设计的大飞机，按照中国人预测的结冰条件，在中国的领空内完成的满足全球标准的自然结冰试飞。
有感于C919飞机艰难而扎实的取证步伐，我曾作过一首小诗：“首飞不易适航难，六架雄鹰非等闲。夏去疆南迎酷暑，冬来漠北盼严寒。结冰遍向神州觅，风侧单吹嘉峪关。莫道审查多峻厉，成功取证尽欢颜！”
记者：您觉得哪些攻关经验可供其他“大国重器”借鉴？
张彦仲：十五载砥砺前行，有很多经验是值得借鉴和推广的。
一是坚持自主创新、系统思维，避免“单点突破、整体滞后”。C919立项之初就明确了采取“主制造商—供应商”研制模式，通过这种模式，可以带动产业整体发展。如今，我国已依托C919大型客机研制初步构建了以中国商飞为核心，联合中国航空工业集团，辐射全国、面向全球的商用飞机产业体系，并打造了立足上海、延伸长三角、辐射全国、面向全球的产业布局，与国际接轨的供应链初步形成，产业规模持续扩大。
二是坚持举国体制，产学研深度融合。依托C919飞机研制，构建了以中国商飞为主体、市场为导向，产学研相结合的商用飞机技术创新体系。70多所高校参与型号技术攻关，建立了多专业融合、多团队协同、多技术集成的协同创新平台。
三是坚持技术攻关与人才培养并举。大飞机事业需要长期攻关和接续奋斗，人才队伍建设至关重要。在C919研制过程中，我们注重型号研制和人才培养并举，让人才在型号研制中得到历练，同时更好地支撑型号发展。目前，我们已经建成一支以总设计师、各专业领军人才为龙头带领，以超过万人的技术和技能人才为骨干，以大飞机运行支持、试飞与测试工程等专项人才为支撑的大飞机铁杆核心队伍，可以满足未来国际竞争对大飞机研制领域人才更多元、更迫切、更强烈的需求。
坚定发展大飞机事业的决心和信心
记者：随着C919顺利投入商用，我国是否计划研制更大型的宽体客机？
张彦仲：2013年工业和信息化部发布的《民用航空工业中长期发展规划（2013—2020年）》，就已经明确了我国民用飞机“支线飞机——单通道干线飞机——双通道大型干线飞机”三步走的发展战略。目前，我们已经迈出了前两步，成功研制出C909（原名ARJ21）支线飞机和C919单通道干线飞机。目前，大型远程宽体飞机（即双通道大型干线飞机）正在开展初步设计。
发展远程宽体客机对于保障我国民航运输战略安全、完善商用飞机产品谱系、在该领域形成体系化竞争能力具有十分重要的战略意义。宽体客机和窄体客机是商用飞机市场的两大支柱。未来20年，两者在全球商用飞机市场的价值占比分别为59%和41%。从市场竞争角度看，波音、空客常以窄体飞机和宽体飞机差异化组合销售策略打压竞争对手的单一产品。因此，发展大型远程宽体客机，避免出现C919飞机“独木难支”的困难局面，对提升我国大飞机产业整体市场竞争力意义重大。归结为一句话：我们不仅要造大飞机，还要造更大的飞机。
记者：更大型飞机在技术复杂度上又会有哪些新挑战？
张彦仲：C929远程宽体客机是迄今为止我国研制的最“大”民用飞机，其尺寸和重量都更大。这使得C929面临一些新的技术挑战，如更大推力的涡扇发动机、更高等级的电力系统和液压系统。此外，为了进一步提高飞机的经济性，C929飞机还将采用大比例的复合材料结构。这些都将对飞机的设计提出更高的要求。
记者：在您看来，应如何克服这些难题？
张彦仲：首先，要坚定发展大飞机事业的决心和信心。研制团队要继续发扬在大飞机研制过程中凝聚的优良作风，加快推进C929飞机关键技术攻关。第二，要坚持举国体制，利用好产学研协同创新机制。充分利用国内高校、科研机构的优势力量协同攻关。第三，要坚持自主创新与开放合作相结合，牢牢把握大飞机产业全球化特征，利用全球产业资源、创新资源和市场资源，增强大飞机产业发展动力与活力。
