从伊尔—86到中俄宽体,跳不出的迷局?
2017-11-02子宁
子宁
2017年5月14日上午9时,一带一路峰会在北京雁栖湖举行。可直到开会前40分钟,俄罗斯总统普京乘坐的专机才抵达首都机场,媒体称普京此行为“踩点开会”。参加这样高级别的国际会议,恐怕只有总统专机才敢这么飞。虽然普京乘坐的这架专机“踩点儿”赴会,但殊不知为其提供保障的其他飞机已经早早来了,除了普京乘坐的伊尔-96的同型备份机外,还有一架伊尔-62,一架图-154,一架图-204和一架运送总统专车的伊尔-76运输机,不折不扣的纯俄罗斯国产机队。
总统座机,安全性当列第一,具有强烈民族荣誉感的俄罗斯选择了拥有4台发动机的伊尔-96,而这款在2000年后年产量为零的俄罗斯国产飞机也是俄专机的唯一选择。曾拥有非常雄厚的飞机设计与生产能力的俄罗斯在制造大型民用宽体机时似乎困难重重,而采用翼吊式发动机常规布局的双通道宽体机也只有伊尔-86和其发展型伊尔-96两款。俄罗斯宽体客机发展经历了什么,为什么在仅制造出两款宽体机后项目便戛然而止?未来,俄罗斯将与中国共同研制新型宽体机,这款新型飞机又如何开拓一片真正属于自己的天空?
不成功的时代产物
上世纪60年代中期,美国和西欧国家的一些航空公司表达了对可以运载200人的双通道飞机的需求,前苏联领导人希望本国能为其提供一款这样的宽体机。除了冷战时期的政治宣传目的外,苏联当时的确需要一款体型足够大的飞机去实现日渐增长的客运需求。当时,苏联民航局预测,未来十年内苏联国际航空公司将达到年运输旅客1亿人次,该预测在1976年12月29日成为现实。
首先接受新飞机研制挑战的是安东诺夫设计局,它提出了一款在安-22基础上改装的拥有724个座位的双层宽体机方案,该项目一直持续到1969年,载客量指标最终定为上层383座,下层223座,但由于安-22实在不适合做一款民航客机,以及其他政治原因,该项目最终下马。
当时,西方一些国家的机场在应对大客流量时面对的主要问题是机场太小,解决方案是扩大机场容载能力。但苏联航空研究院则认为不需要扩建机场,也无需升级跑道载荷,只要有一款合适的大型飞机,高效解决乘客上下飞机和转运行李的问题,再多一些起落架来分散飞机对跑道的压力即可。
针对上述需求,苏联民航部提出的解决方案是——“行李在手”系统,即乘客将自己所有行李随身携带登机,并将行李放在飞机下层甲板的行李架上,如此便可降低机场行李转运系统的负担,同时提升人货同机时的上下飞机效率。这种方式类似乘坐火车,但将大件行李全部放在下层货舱,乘客再由舷梯进入客舱,此设计将使350座级的飞机全长在传统设计下增长3米。
1967年10月,苏联政府批准民航部对这款大型宽体飞机的基础定义,350座级,40吨载荷航程3 600千米,纯载客无货运航程5 800千米,可在2 600米简易跑道起降。1970年2月22日,伊留申设计局最终获得设计权,并展开了早期设计工作,当时伊留申共面对4个挑战:机体构型选择,动力选择,航电设计与产能。
伊尔-86项目首次对外展示是在1971年的巴黎航展,早期伊尔-86设计特点除了“宽体”这一点外,其他构型与采用尾吊式4发T形垂尾布局的伊尔-62完全一样,但在后续风洞测试中发现,增加机体宽度后,T形尾布局无法实现空速与操控性能设计指标,且发动机后置也会导致整机平衡出现问题,这使伊尔-86机体最终改为常规构型。
更改机体构型,无异于重新设计一架飞机,但出于政治因素——当局要求伊留申设计局在1980年莫斯科奥运会前完成伊尔-86生产试飞工作并投入运营,伊留申最终完成了政治任务,但紧急的任务日程为这款本可以更先进的宽体机未来的失败买下了伏笔。
伊尔-86项目研发过程中主要面临的问题是缺乏合适的发动机。当时美国和英国已经研发出涵道比4~5的涡扇发动机,而苏联第一台大涵道比发动机D-18直到上世纪80年代中期才出现,这导致伊尔-86只能选用与伊尔-62同款的D-30小涵道比涡扇发动机。这款发动机的噪音在未来成为欧盟限制伊尔-86在欧盟成员国运行的原因。
伊尔-86独特的登机舷梯设计使乘客上下飞机不再依赖廊桥,这种看似讨巧的设计最终不敌机场扩建的趋势,虽然可以节省飞機进行下一次飞行的时间,但却完全没有照顾到乘客空手登机的轻松体验。
同时,老旧发动机在油耗上也使航空公司望而却步,虽然伊留申设计局曾计划将西方的CFM-56高涵道比发动机安装到伊尔-86上,但换发所需的时间与金钱成本也使计划落空。
当然伊尔-86也做了一些努力,伊留申设计局尝试使用当时较为先进的航电系统,以求获得欧美的适航认证。然而即便升级了航电,伊尔-86的主要运营商俄罗斯国际航空却固执坚持4人驾驶舱,拒绝取消观察员席位。当时欧美其他航企已经逐渐接受了3人驾驶舱布局,这有利于降低运营成本。
2002年4月1日,因噪声原因伊尔-86再也不能在独联体外的欧洲地区使用,其原本就不精彩的一生开始走向真正的落寞。2006年10月23日,俄航表示,由于伊尔-86综合运行效率、油耗、噪音等问题,该机自同年11月15日,退出运营。
跳不出去的宽体迷局
为弥补伊尔-86早期设计上的不足,填补对国际民航运营理念认知的匮乏,以及技术上的落后,伊留申设计局在其基础上研发了伊尔-96。伊尔-96机身比伊尔-86更短,航程更长,采用了翼梢小翼、超临界机翼、玻璃化座舱以及电传飞控等先机技术,最新的PS-90A涡扇发动机也为其提供了强劲动力。1993年,第一架伊尔96开始被俄罗斯民用航空总局投入商业运营。
三舱布局235座的伊尔-96-300最大航程13 000千米(最大载荷航程9 000千米),可执飞莫斯科直达美国西海岸的航班,与当时的空客A340、波音777飞机形成竞争,且定价比西方同级别飞机便宜30%。但由于其一系列的故障,特别是普京总统的座机在芬兰图尔库发生了令人尴尬的刹车系统故障,俄罗斯民航管理部门决定将所有伊尔-96-300在2005年8月22日之后暂时停飞接受检查。最终,伊尔-96仅生产30架,且多数服役于俄罗斯国内。endprint
包括伊尔-62,图-134,图-154在内的所有21世纪前设计生产的俄制民航客机,主要市场均在前社会主义阵营国家。随着国际环境的变化,以及波音和空客两家制造商的崛起壮大,俄制飞机逐渐退出市场,究其原因,除了政治因素和适航认证体系因素外,还有一个主要原因——舒适度。这个舒适度不仅包括乘客乘坐体验,还包括飞行员的驾驶舒适度和航空公司的运营性价比,性价比中又分为燃油经济性和维护成本。在油价高涨的今天,采用4台发动机的飞机燃油经济性与同级别双发飞机比没有任何优势,这也是如今A340系列飞机陆续退役的主要原因。此外,苏联采用的民机适航标准多来自生产军用飞机的条款,且经验主义在民机制造中较为盛行,与现代民航适航规则遵从的试验科学方法不相符。不可否认,苏联在军用飞机设计领域有独具一格的思路,但这对追求安全、舒适、高效的市场化民机来说实在没有太多帮助。
经历了伊尔-86/96两款宽体机设计生产和运营的失败后,2017年,俄罗斯选择和中国一起,共同研制一款全新的远程宽体机,这款飞机的设计指标直指A330neo和波音787。
瞄准市场才有未来
在造了这么多年飞机后,俄罗斯似乎终于明白了一点,如今的全球适航规章是由美国FAA和欧洲EASA掌控的,且这两个机构的认证方法也是由波音和空客主导着,想要让本国生产的、与波音空客形成竞争的机型走入国际市场,靠单打独斗,一味强调从一颗铆钉到发动机都是国产的民族主义情结,是玩不转的。
话回中国商飞研发的C919,每每提及,人们最喜欢讨论的就是C919的国产化率,并得出“发动机是CFM国际的,飞控是霍尼韦尔的,起落架是利勃海尔的,怎好意思说是国产”这样的结论。殊不知两点,第一,所谓国产,其实是指总体设计与集成工作由中国完成,也的确如此;第二,采用国际顶尖供应商提供的设备,有助于提高飞机通过美国与欧盟的适航认证,因为这些供应商同样服务于波音、空客。做了多年飞机,中国终于明白不再刻意强调所谓国产,而是以开放的态度寻求国际合作,以此谋求国际民机市场的一席之地。
同理,在经历了长达30年宽体机无销路的日子后,俄罗斯开始寻求合作伙伴,与中国一起共同研制一款真正意义上符合市场需求的民航客机。从目前公布的信息看,中俄远程宽体机采用常规气动布局,超临界机翼,大涵道比涡扇发动机,基本航程12 000千米,280座级。官方计划在10年内完成型号研制与交付。
在宽体机项目的合作中,并非是一家出钱一家出技术那么简单,而是取长补短,各显其能。但事实上,中方在位于北京的中国商飞北研中心,早已开始了对宽体飞机技术性能指标的前期探索,在先进驾驶舱开发、新材料研发上都已经取得了一些进展。纵观近十年中国在航空制造领域取得的成绩,实现宽体机早期的技术探索与定义,中国并不是白手起家。然而,在未来宽体机具体的制造中,合资公司在供应商选择上依然会坚持市场化原则,由国际顶尖供应商提供发动机、航电、飞控等子系统,原因和C919一样,这样更有利于取得FAA和EASA的适航认证。这一点是中俄宽体机在可预见的未来无法绕过的障碍。
俄罗斯方面,在宽体机项目中拥有更多机体结构的设计经验,这一点恰好是中方欠缺的。从ARJ21首次静力载荷试验的失败,到C919首架机中央翼盒强度超标,证明中国在这方面需要学习的还很多。当然,中俄新宽体机与伊尔-86/96相比,除了“宽”以外,再没有任何相同之处。
中俄新寬体飞机的研发路上,最重要的其实并不是研制飞机本身,而要对国际民航市场进行深入调研,听取各机场、航空公司的需求与建议,了解各潜在市场的发展规划,真正做到有的放矢,服务客户。在伊尔-86的研发过程中,政府行政干预迫使飞机仓促交付运营,导致其经济性、舒适性等方面都没有达到较高水平,而中国早期研发运10飞机时,没有充分听取航空公司需求,一味追求文件中确定的指标,这也是运10项目失败的重要原因之一。
中国商飞前董事长金壮龙在今年5月22日的中俄国际商用飞机有限责任公司(简称“中俄宽体机公司”)成立活动上也表示,中国在民用客机研发道路上遵循“生产一代、研制一代、探索一代”的规律,在宽体机公司成立之前,中方已经对相应技术开展预研,未来,中俄宽体机公司的两家母公司——中国商飞和俄罗斯联合航空制造集团(UAC)将按照“对等合作、优势互补、互利共赢、追求卓越”的目标进行努力。其中“优势互补”就是利用两家母公司在民机制造领域中的技术资源储备,尽可能地在技术、管理、运营、销售等方面的优势进行互补,追求的目标也简单明确——国际标准,从而实现飞机成功、市场成功、商业成功。
造大飞机,从来都不是一朝一夕的事,也不是靠任何组织意志就能促成的事,俄罗斯和中国的大飞机事业,在经历了几十年起伏之后走到了一起,中俄远程宽体机在研制之路,必须将目光着眼于客户和市场,并努力抛开各种杂念,以一种做企业做生意的态度勇往直前,这款新型飞机才有望在10年后的航空市场中赢得一片属于自己的天空。endprint