从MC-21项目看俄罗斯民机国产化之路

刘振敏

近日，俄罗斯工业和贸易部部长在接受媒体采访时坦言，由于欧美对其航空领域的制裁加码，MC-21飞机的研制进度受到了影响，原定于2020年年底完成的适航取证工作将被推迟至2021年年底。

近年来，俄罗斯大力发展民用航空工业，行业亦日益呈现出向好的态势。然而2019年，欧美突然加大对俄罗斯的制裁，甚至对MC-21飞机实施复合材料“断供”。面对复杂的国际形势，俄罗斯政府一直采取“不主动，不惧怕”的态度，积极应对各国的制裁措施，并以国家政策引导企业转型，通过国产替代计划等加快自身核心能力建设以扭转被动局面。

承载复兴使命的MC-21

如果说已投入航线运营的SSJ-100飞机是俄罗斯重返全球商用飞机市场的初步探索的话，那么，MC-21项目则肩负着复兴俄罗斯商用飞机产业的重任。因此，在这个项目上，俄罗斯对新技术的采用是不遗余力的。

MC-21项目立项之初，俄罗斯就对这款飞机有着明确的定位，那就是取代国内的图-154、图-204等老旧机型，同时在国际市场上与空客A320和波音737进行正面竞争。新技术的采用让MC-21与竞争机型相比，拥有“四大制胜法宝”。

首先，MC-21有更宽的机身。与现有同类机型相比，MC-21的机身直径更大。更宽的机身设计不仅可以扩大机腹下方的行李舱容积，还能让航空公司更自由地选择座椅/过道宽度比。这样的设计无疑是受到航空公司欢迎的。

其次，新材料和新工艺的使用提升了飞机的经济性。如今，在商用飞机上使用复合材料已经不是什么新鲜事了，但在 MC-21項目中，俄罗斯组建了跨国团队进行干纤维树脂浸渍工艺（一种非热压罐成形技术）的开发。这种加工工艺的特点是用液体树脂以压力注入干纤维然后成形，固化过程使用固化炉而不依赖热压罐，可以节省大量的纤维预浸、运输、保管费用，设备的投资和能耗也较低，具有投入更少、能耗更低、重量更轻等优势。此外，利用干纤维制造预成形件可以成形大型整体带筋结构，大大减少零件和紧固件的数量，从而达到更好的减重效果。目前，MC-21机翼的翼梁、蒙皮壁板和中央翼盒截面壁板都是这样的整体成形件，这将大大降低飞机的重量，成为MC-21飞机的一个重要卖点。

第三，MC-21具有先进的大展弦比机翼。与同类飞机相比，使用复合材料制成的大展弦比机翼能使MC-21降低8%的能耗。传统铝合金机翼的中短程干线飞机在全生命周期要消耗14万吨燃油，而MC-21在同样的飞行时间内可节约1.1万吨燃油，这无疑将成为这款飞机的又一个重要卖点。

第四，依托MC-21项目，俄罗斯在多电飞机研发领域的多项成果开始走向应用，成为提升该型号飞机市场竞争力的重要因素。MC-21飞机的机电技术主要由俄罗斯技术发展集团研发，集团按多电飞机的理念为MC-21研发的发动机部件及其他设备主要包括电作动反推装置、电动机轮等。同时，俄罗斯技术发展集团还为MC-21研制了用于燃油系统的电动装置、新的发电系统、电作动的机翼增升系统以及起落架支架所需的其他电动部件。因此，MC-21项目拉动俄罗斯向多电飞机方向迈出了新的一步，对于提升飞机的市场竞争力、带动俄罗斯多电飞机技术的发展起到了重要作用。

2017年5月，MC-21在伊尔库茨克完成首飞，这无疑是俄罗斯商用飞机产业的高光时刻。

直面“断供”的MC-21

首架机完成首飞后，俄罗斯一直稳步推进MC-21飞机的取证工作。

2017年10月，首架MC-21飞机在进行了20余次试飞后，由伊尔库茨克转场至莫斯科郊外的茹科夫斯基机场，转场飞行时间长达6小时12分钟。此后，试验批次的MC-21飞机的生产也按部就班进行。根据俄罗斯的规划，将有6架飞机投入试飞取证，目前，已有4架飞机加入试飞队伍。

同时，俄罗斯还在积极与欧洲航空安全局（EASA）沟通，希望MC-21飞机能够获得EASA颁发的型号合格证，从而为未来进军海外市场做好准备。2018年，EASA正式介入MC-21飞机的相关试飞工作。2019年4月，EASA的飞行员完成了对MC-21飞机的初始认证测试。初始认证试飞由EASA的试飞员驾驶飞机，飞行高度控制在3000～10000米之间，机上还有EASA和俄罗斯的测试工程师。在近4个小时的飞行中，EASA的试飞员对MC-21多种飞行姿态进行了评估，其中包括高仰角试飞和失速试飞等高风险试飞科目。

然而，就在俄罗斯积极推进MC-21飞机项目的时候，2019年6月和9月，欧盟将对俄罗斯的经济制裁以及个人和法人实体制裁分别延长半年;9月，美国以俄罗斯违反美国对叙利亚相关制裁将航空燃料运到叙利亚为由，对俄罗斯多家企业和个人实施制裁。而在此之前，美国政府曾于2018年下半年以威胁美国国家安全为由，对俄罗斯AeroComposite公司和奥博宁斯克技术科研生产公司等进行制裁。受此影响，从2019年1月起，美国企业对俄罗斯断供复合材料。这对俄罗斯民用航空业造成了很大困扰，特别是对于把复材机翼作为一大优势的MC-21项目无异于釜底抽薪，直接限制了该型号的发展。

面对突如其来的制裁，俄罗斯政府表现得不卑不亢，并很快从顶层规划着手进行应对。政府密集出台了一系列针对航空业的发展规划，其中包括再次修订《2013～2025年航空工业发展规划》。与旧版规划相比，新版总资金增加195.89亿卢布，主要用于资助伊尔-114飞机的生产定型、MC-21飞机的生产销售和维护、SSJ-100飞机的研发、PD-35发动机的研制等项目。调整后的航空工业发展规划资金利用更加集中，对即将进入市场的产品支持力度加大。

同时，为了充分调动国内企业在MC-21飞机进口替代项目中的积极性，2020年5月，俄罗斯工贸部宣布将采购价值120亿卢布的MC-21飞机进口替代产品，到2020年年底前，伊尔库特将选用俄制材料生产MC-21部件，包括机翼翼梁、中翼盒、升降舵、方向舵和尾翼部件等，同时还将实现配套部件和系统的进口替代，筹备试验台架并生产装配PD-14俄制发动机的MC-21国产化试验机。

目前，MC-21飞机上的进口替代零部件的研发正在稳步推进。奥博宁斯克技术科研生产公司正在为MC-21驾驶舱研制新型风挡，新型风挡的强度和重量相比同类产品将有显著优化，预计将于2021年完成试验后批产;伊尔库特公司以10亿卢布的价格购买100架MC-21飞机的国产飞行员座椅，自动化公司成为该产品的唯一供应商;红宝石航空工业公司主要为MC-21提供能源和液压系统柱塞泵以及发电机驱动器，目前该公司已完成用于MC-21机电产品的多项研发工作;KRET公司为MC-21开发的数字电传飞控系统已于2019年完成多次系统测试，预计2023年投入使用;出于节约运输成本和提升部件供货速度的考虑，负责MC-21总装的伊尔库茨克飞机制造厂已从2019年8月开始自主生产用于MC-21的管线。

同时，欧美断供后，俄罗斯工贸部决定由俄罗斯UMATEX公司替代赫氏公司成为项目复合材料供应商，并为该项目提供27亿卢布。但复合材料领域的技术壁垒高，产业链的各个环节已基本形成垄断局面。从UMATEX公司公布的现有碳纤维产品数据来看，产品性能与MC-21“黑色机翼”所需的T800级别材料相比仍有一定差距。俄罗斯政府计划2021年底前，伊尔库特需继续以UMATEX公司所生产的碳纤维复材制造开展工艺研究，完成采用进口替代部件的MC-21原型机研制。

俄罗斯的全国产化之路

尽管欧美突如其来的制裁对MC-21项目造成了一定的影響，但从客观来看，早在MC-21项目启动之初，俄罗斯已经未雨绸缪地对项目明确了国产化的要求。这在一定程度上与之前的支线飞机项目SSJ-100屡屡出现技术问题不无关系。

众所周知，在SSJ-100飞机项目中，机载设备几乎全部来自于国外供应商，土星公司与法国斯奈克玛公司联合研制的SaM-146发动机热端部件（法国斯奈克玛公司负责研制）也多次出现技术问题，飞机交付后，由于发动机的问题导致的停场时间过长令SSJ-100备受诟病。因此在吸取了教训之后，俄罗斯在MC-21飞机研制之初就在供应商选择和发动机研制方面进行了部署。

为避免关键配套产品完全由国外供应商把控，俄罗斯在MC-21项目中要求每一个重要的机载系统至少有一家俄罗斯供应商参与，确保近一半的部件和系统来自俄罗斯国内。

例如，起落架由俄罗斯液压机器股份公司与利勃海尔的合资公司提供;液压系统由美国伊顿公司提供，但50%的部件由俄罗斯厂商制造;电源系统主要由美国汉胜公司提供，同时汉胜与俄罗斯科学科研生产联合体股份公司共同提供空调系统;驾驶舱航电系统由莫斯科航空电子科研生产联合体股份公司和罗克韦尔柯林斯公司共同研制。

在发动机的选择上，俄罗斯更是直接引入了发动机的双选方案，分别是普惠公司的PW1400G发动机和俄罗斯的PD-14发动机。PD-14发动机是俄罗斯近十年来第一型完全自主研制的用于民用客机的现代化动力装置，采用了紧凑的双轴布局、优化了涵道比、研制了新的高效核心机、引入了全权式数字化控制系统（FADEC）。2020年1月，制造商彼尔姆发动机公司交付了第一批PD-14发动机。12月15日，一架以PD-14为动力的MC-21飞机完成了首飞。

而对于复合材料的进口替代，俄罗斯也筹谋已久，并早在2015年左右就已开始布局。如今，替代赫氏成为MC-21飞机复合材料供应商的原子能公司下属的UMATEX公司是最有潜力的备选公司。2015年UMATEX公司在阿拉布格地区建立了新的碳纤维生产厂，碳纤维材料研制生产水平在俄罗斯排名第一;2018年公司又兼并了生产预浸材料的SKM公司，形成了覆盖高强度和高模量碳纤维、织物和预浸料生产的复合材料全寿命周期研发能力，已基本能够用本国产品为MC-21飞机生产提供保障，且无需对MC-21的机翼等部件进行重新设计。

换个角度来看，制裁和配套产品的断供虽然使MC-21项目的进度延迟了一年左右，但却加速了俄罗斯民用航空工业的进口替代过程，使俄罗斯开始逐步掌握飞机研发的主动权，并未改变其民用航空产业的总体发展形势。

因此，总体来看，在MC-21项目上，俄罗斯早期布局时就从本国技术发展出发，谋求有限飞机性能需求、积极带动本国航空科技工业进步，为其后续实施进口替代、全面国产化计划奠定了良好的基础。

另外值得一提的是，欧美对俄罗斯航空领域的制裁似乎更激发了战斗民族的战斗欲望。在欧美宣布加大制裁力度后，俄罗斯公布了区块链系统、量子技术、人工智能、机器人和传感器组件、无线技术、虚拟/增强现实技术等数字化技术领域在2019～2024年的发展路线图，其中有多项技术与航空制造业关系密切。

从这些政策中可以看出，俄罗斯政府不仅希望通过进口替代计划缓解制裁带来的影响，更重要的是将其作为产业结构调整的重心，使其具有保障国家安全、调整经济结构和产业政策等多重作用。

从目前来看，这些政策已经起到了一定的作用。一是促进了部分俄制航空产品的自给和自主可控，促使俄罗斯基本形成了各类航空产品研制、生产的闭环。二是带动了国内航空工业的转型和升级。进口替代计划使俄航空工业获得了一定的市场保护、财政扶持和金融支持，推动了生产工艺改善、技术持续发展、生产效率提升和新的科技储备。三是完善了航空产品供应链体系。进口替代计划明显完善了俄罗斯航空供应链体系，提高了本国产品销售收入比例，在满足国内军/民用市场需求的同时，带来了更多的出口创汇和拉动地方经济发展等附加收益。