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睡前消息459期：CR929飞机删掉R，还能上天吗？
2022年7月17日睡前消息文字版第459期
睡前消息459期文稿：CR929飞机删掉R，还能上天吗？
大家好，2022年7月17日星期日，欢迎收看第459期睡前消息，请静静介绍话题。
新闻来源：
4月24日，中国商飞CR929副总设计师、复材中心副主任孟庆功在上海防疫志愿者工作中劳累过度，突发心肌梗塞。因防疫期间急救效率受影响，孟庆功未能得到及时抢救，不幸逝世。
请问督工如何评价孟庆功的工作，孟总师的逝世又会给CR929项目和中国大飞机来说造成多大的挫折？
根据公开资料，孟庆功原本在西安第一飞行设计研究院工作，因业务能力突出，在国家调集精锐力量，重建中国大飞机产业技术队伍的背景下被调往商飞。一飞院是负责开发军机的单位，因为涉密原因，我们找不到多少介绍孟庆功生前业绩与贡献的资料，能够确认的，是孟庆功先后经历了商飞三大型号，ARJ21、C919、CR929，项目经历非常丰富。
少数孟庆功挂名的论文，以及孟庆功近年来公开出席的活动，都与复合材料有关。2017年首飞的C919，复合材料占结构比例一般估计为12%，乐观估计也不超过15%，相比波音、空客的对标新型号都更低。
而CR929的前机身复合材料全尺寸筒段于2018年底下线，整机复合材料比例超过了50%，和波音787、空客A350基本达到了同一水平，这背后无疑有孟庆功的贡献。
所以孟庆功的牺牲不仅是防疫志愿者的悲剧，更是中国航空工业的重大损失。
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CR929项目复合材料前机身攻关全尺寸筒段下线
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1620996557775881674&wfr=spider&for=pc
CR929宽体客机首架机已开工制造
https://m.gmw.cn/baijia/2021-09/02/1302531003.html
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至于孟庆功去世，会给CR929项目和中国大飞机事业造成什么样的挫折，我认为可以从两个方面来分析。
由孟总师负责主抓的复合材料是大飞机非常关键的核心技术。航空工业早就有“一代材料一代飞机”的说法，对于民航业来说，燃油成本更是生命线。一架干线客机的使用寿命约为25到30年，4万多起降架次，在此期间它消耗的燃油价格会达到飞机本身价格的3~4倍甚至更多。
要节约燃油成本，除了提高发动机的效率，主要靠减轻飞机本身的重量，而减轻重量的主要手段，就是用复合材料代替金属制造飞机各种结构组件。每一架飞机如果减重一克，带来的经济价值远大于捡到一克黄金。
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目前波音和空客两家新客机型号的机身、水平尾翼、整流罩、襟翼、方向舵等部件都普遍换成了碳纤维复合材料。翼肋作为大飞机机翼的关键承力部件，目前仍然需要用金属制作，但也一直有研究人员在尝试用复合材料来替代。从C919到CR929，复合材料的比例从12%提升到了50%，而中国目前最先进的歼20战斗机，碳纤维复合材料的比例也只有27%。
CR929采取如此激进的技术方案，就是为了能够对标波音787和空客A350，因为一款大飞机成熟型号的生命周期可能很长，立项的时候必须要有一定的前瞻性，要考虑到20年之后的市场。如果飞机一问世就已经在油耗指标上落后，或者整体系统优化不够，没有后续改进的空间，那么就算飞机本身卖得更便宜，也很难在航空公司那里打开市场。苏联造的民航客机没人用，长期油耗改进潜力小是重要原因。
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简单来说，碳纤维复合材料就是把排列整齐的碳纤维丝束“蘸上”融化的热固树脂，缠绕折叠成型，再加热让树脂凝固，就制成了以碳纤维为筋骨，以树脂为填充剂的复合材料部件。
在实际制造的时候，为了保证复合材料部件的可靠性，往往需要实现从设计到制造的一体化，经常为了一个部件，就要从头开一条铺带生产线，事先设计好材料的单层厚度，以及铺层的区域、顺序和角度。在复合材料上钻孔时，刀具的材质和转速都会影响材料的整体结构性能，需要反复实验才能确定合适的参数。
光威复材视频素材，来自19:12
https://www.bilibili.com/video/BV1G3411q7sW/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.1
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波音787客机视频素材：
https://www.youtube.com/watch?v=LQ-ZgpWcN2Y
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另一方面，民用大飞机作为航空工业乃至整个人类工业体系的顶峰产品，除了要生产复合材料、发动机、气动外形、机电、航电、飞控等各个高技术子系统，最困难的地方还在于这些组成部分之间是高度耦合，互相影响的。虽然今天大飞机已经普遍采用复合材料，机身筒段一次成型，并且用电传控制取代了机械传动，但大飞机的设计制造仍然不算模块化。
作为一种要和自身重力较劲的航空设备，飞机在左右滚转时，油料也会跟着倾斜流动，这会导致飞机重心的变化。飞行过程中，飞机对沿机身纵向布置的油箱不同的使用顺序也会导致飞机重心变化，影响到飞行员俯仰操作的手感。
还有，大飞机内部的电、液、气各种管线架构一旦起飞就没法修理，必须综合考虑防漏、防高温、防结冰、防污染等因素，往往需要安排故障备份管道。飞行员当然希望是备份越多越好。但如果为此留了太多安全冗余，又会增加整机重量。
因此，大飞机在外形设计上极为保守，任何改动都很容易牵一发而动全身。虽然CR929相比C919外形看起来差不多，但绝不意味着将后者简单放大就能得到CR929的设计蓝图。最简单的区别，随着飞机的放大，飞行员在飞机起降时的视觉参照就会发生变化，相应的驾驶舱视野、飞行员培训和飞控软件就要做出调整。
再举个栗子，波音737和空客320在外观上有一个显著的区别，就是波音737的发动机整流罩下面被“压扁”了，不是标准原型。这是因为波音737原本就设计得比较“矮”，它的中央翼盒结构和机身的融合程度更高，起落架也比较短，结果就是机翼下表面离地面很近，等到新机型为了提高效率要换装涵道比更大，也就是直径更大的涡扇发动机时，才发现空间不够了，但如果要加长起落架，那又要调整起落架舱，跟着就是机身内部结构的一系列连锁调整。最后波音把发动机在机翼上的安装位置改得更靠上，空间还是不够，又对发动机整流罩下半部分做了改型，压扁了发动机外形，总算是规避了发动机擦地的问题。
但这样一来，飞机在大推力飞行时的力矩平衡又发生了变化，于是波音又修改飞控程序，结果改出了bug，最终导致了印尼航空和埃塞俄比亚航空的两场空难惨剧，波音737 MAX一度被全球禁飞。只是因为全球大飞机市场的垄断程度实在太高，没有竞争对手趁机抢市场，波音的百年基业才没有毁于一旦。
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737扁发动机或增加坠机可能
视频素材：波音客机生产线
https://www.youtube.com/watch?v=QDQVS5_QGcQ
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如果有人能够发明一种超级材料，让电池的能量密度达到航空燃油的水平，那么就可以在不影响飞机气动外形、承力结构、重心分布的限制下，拉长缩短动力部分、增减电池电机、调整布线，软件控制，设计出兼顾经济性、可靠性和其他需求的机型，波音和空客在大飞机领域积累的经验技术优势就会一夜之间化为乌有。电动飞机取代燃油飞机一定会比电动车取代燃油车还要快。但是现在的基础物理学和化学不允许这样的神奇材料存在，我们还是只能老老实实地沿着可行的道路，一步一个脚印地前进。
正因为大飞机的设计制造极其复杂，很多设计思想和技术知识根本没有办法用语言文字加以表述，只能通过做项目，带学生的过程完成传承。大飞机的总设计师以及子系统总负责人因此显得尤其重要，他们的作用类似于乐队指挥，让各个研发团队可以专心磨练技艺，发挥聪明才智，有人做得过了头或者拖了后腿，总师就会根据项目的总体目标进行纠正。
因此，孟庆功的不幸逝世，不仅是CR929项目的重大挫折，更是对中国大飞机事业的沉重打击。不过就算没有失去孟总师，在复合材料领域之外，CR929项目和中国大飞机仍然面临着其他巨大的困难与挑战。
作为中俄合作开发的远程宽体客机项目，关于CR929的各种传言一直不断。自今年俄乌战争爆发以来，西方国家已经禁止向俄罗斯提供服务和出口飞机零部件，外界甚至传言俄罗斯客机将由于得不到维修和零部件更换而在几个月内停飞。
6月17日，中国驻俄罗斯大使张汉晖表示，中国将向俄罗斯提供飞机零部件，且中方不会对中俄航空公司的合作作出任何限制。这一表态也被解读为中国官方对CR929项目的背书。
6月21日，俄罗斯工业和贸易部部长曼图罗夫表示，CR929客机正在重新设计，西方零件设备供应商将逐渐退出，CR929将只使用俄罗斯和中国制造商的组件。看起来这似乎又是西方制裁推动了中俄合作。
然而就在几天之后，俄罗斯方面又传来了不一样的声音。6月29日，俄罗斯副总理鲍里索夫在“未来工程师”论坛上说，俄罗斯目前正在减少参与CR929项目，而中国对俄罗斯的技术和服务已经越来越不感兴趣了。
督公，你如何评价俄罗斯在CR929项目上的态度变化？俄罗斯方面在CR929项目上给了中国哪些帮助？中国和俄罗斯在这一项目上的合作前景又将如何？
中国将为俄罗斯提供飞机零部件
https://www.guancha.cn/internation/2022_06_18_645279.shtml
https://www.163.com/dy/article/HAFI5QO10552SNEX.html
CR929大飞机项目生变，俄罗斯“正在考虑”退出，中国将独自研制
https://www.163.com/dy/article/HC1KUAJR055271Q8.html
中国选择俄罗斯合作开发远程宽体客机，有技术和市场两方面的考虑。不过至少目前来看，当初设想中的优势互补并没有实现。
在技术上，俄罗斯在开发大型飞机上的经验更为丰富，在发动机、金属加工等领域相对中国也有一些领先优势，中国商飞和俄罗斯合作开发CR929还有一个关键因素，那就是希望借此获得俄罗斯复合材料非热压罐加工技术。
前面说过，碳纤维复合材料需要加热才能最终成型，为了消除材料中的空隙，加热环节通常要在热压罐中进行，如果要加工大型的部件，就要建造更大的热压罐。NASA为了制造直径10米的复合材料运载火箭，曾经专门建造了直径12米，高24米的热压罐，设备制造、运输、安装的耗资超过1亿美元，而这还不包括成型消耗的高压液氮和能源费用。
如果可以不用热压罐，就能让成本大大降低，而且不受尺寸限制，这种工艺就称为非热压罐加工技术，简称OOA。但问题是，俄罗斯的OOA技术同样是从德法引进的，而且并不打算同中国分享。
在欧洲、美国和日本，OOA工艺出现已经很久了，但是各国大型飞机制造企业以及适航审定部门都没有采用，越是复合材料处理能力强的国家越谨慎，只在小艇、浴缸、无人机一类领域应用。反倒是碳纤维生产能力差的俄罗斯大胆用到民航客机领域，中国不当俄罗斯的二传手，未必不是好事。。
OOA工艺关键环节，双层真空袋成型工艺（DVB）示意图。
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在市场方面，CR929不像C919，后者5500千米的航程差不多是中国国土端到端的距离，虽然比波音737MAX、空客A320 NEO都要短，但已经足以覆盖中国国内以及中国到周边国家的大多数航班。C919获得千架订单的新闻可能有一点水分，起码说明了这架飞机的市场前景比较明朗。
但CR929的设计航程为12000千米，生来就是要飞跨国乃至洲际航线的。对于CR929来说，中国人口规模够大但国土面积有限，俄罗斯国土面积够大但人口规模有限，都很难单靠国内市场支撑起这样一款飞机，但如果中俄能够联手开发到欧洲、中东地区的航线，那就能为CR929的后续发展提供有力的市场支撑。
就这样，中国方面要求俄方转让核心技术，并且认为应该由俄罗斯负责国际市场的开拓，而俄罗斯则希望不用转让技术就能获得中国市场，甚至还希望利用CR929项目拿到资金后发展自己的“伊尔-96”大客机项目。早在2020年，双方的分歧就已经公开化。从现在的各方面自老看，俄方在CR929项目上既没有给中国提供实质性帮助，也没有表现出应有的合作态度，中国商飞技术团队已经不耐烦了。
https://xueqiu.com/4725038616/160410588
2021年下半年，网上开始有“CR929首机已经开工制造”的消息传出。但细看一下，会发现来源都是俄罗斯媒体的报道。根据俄媒的说法，俄罗斯将提供PD-35发动机作为CR929的动力，并且正在制造CR929的机翼和起落架，工程技术中心也放在莫斯科，上海的设计办公室只承担部分设计工作。对于这一说法，中国商飞并未表明官方态度。俄副总理近日对CR929项目发表消极言论，中国商飞也没有做出任何回应。
CR929宽体客机首架机已开工制造
https://m.gmw.cn/baijia/2021-09/02/1302531003.html
https://mil.news.sina.com.cn/2021-10-13/doc-iktzscyx9360237.shtml
对此，我的看法是，中俄在CR929项目上已经处于分道扬镳的状态，中国人的宽体大客机可能要晚些年才能飞起来，而飞起来的时候，很可能名字里已经没有代表俄国的R了。
按照航空工业的规律，如果CR929首机真的已经开始制造。那么设计方案应该已经基本冻结。但CR929至今连动力方案都没有敲定。本来CR929计划用美国通用电气或者英国罗罗公司的发动机先完成装机和首飞，后续再换成俄罗斯的PD-35和中国自己原来说的长江2000，现在说的AEF3500发动机。
中美贸易战期间，俄罗斯认为西方的态度会迫使中国加强和俄罗斯的合作。而最近俄罗斯遇到最严厉制裁，西方又认为中国将不得不放弃和俄罗斯的合作，以免在发动机和其他系统上和俄罗斯一起遭到制裁。
标题：CR929将成为俄乌战争的牺牲品
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如果CR929不能使用通用或罗罗的成熟发动机，选择等国产发动机的话，可能要至少等到2025年，而装机之后还要试验、调整，首飞就要等到2028年甚至2029年了。俄罗斯就算想帮忙也帮不上，因为俄罗斯的PD-35发动机同样不成熟，进度也不会比AEF3500快很多。
而且，CR929项目归根结底，是中国建立独立自主大飞机产业链这个过程中的一个环节。CR929项目和俄罗斯合作的根本目的，就是为了让CR929能尽快造出来并且飞起来。只有有了能飞起来的飞机，很多系统的调试、磨合、改进才能够进行，才能明确下一步的方向和目标。实现不了这个目的，和俄罗斯的合作就失去了意义。如果CR929项目最终流产，对已经起步的中国大飞机产业来说意味着耽搁和延误，但俄罗斯离开了中国的资金和市场支持，在未来的民用大飞机领域就只能出局了。
俄罗斯方面的配合这么差，中国的宽体客机项目怎么办？
拖延一下也不是大问题，坦率的拖延可能比不透明的乐观更好。
中国的航空工业脱胎于国防体系，习惯了对自己人保密，也喜欢赶重大时间节点搞“献礼”。商飞之前宣传C919时，对项目节点一再给出乐观预期，先是要14年首飞16年交付，后来又改成16年首飞，试飞取证的时间从19年说到20年，20年又说到21年，如今仍然没有全部完成。这虽然有疫情影响的客观原因，但也的确制造了恶劣的影响，让普通人觉得到商飞一再跳票，失去了对国产民航工业的信任。
其实十年的开发测试，本来就是一款干线客机应有的研发周期，C919的进展并不算特别缓慢，把耽搁和失误展示给公众，才能产生正确的科普效果，也是对人民节衣缩食投资负责的表现。越是掩饰，人民的耐心就更差。
至于宽体客机CR929，目前的进度也属于正常范围，而且没必要担心俄罗斯退出之后和西方合作。之前我们民用航空工业宣传上的一大失误，就是不该在项目早期过度吹嘘国产化率，也不应该强调产业链布置在西方体系之外。在起步阶段，能掌握多少子系统的生产链并不是需要纠结的问题，最重要的事情是造出飞机，建起产业链，慢慢引导其他分系统的制造。
现在我国大飞机国产化进程的指导思想已经明确走到了正确方向，是“中国设计并完成飞机级系统集成、面向全球招标，逐步提高国产化”。先从产业链微笑曲线的两端入手，自行完成设计、组装，以自己的品牌独立销售，把附加值最高的环节掌握在自己的手里，再以上下游的需求作为驱动力，去逐步突破那些尚未攻克的技术环节。
在C919立项之初，国产率目标仅为10%，而如今C919国产率已经超过了50%。虽然还有很多关键技术和零部件没有攻克，但50%毕竟好过10%，从50%到100%，也终究要比10%到100%更有希望。一些中国企业也在这一过程中完成了国产替代，并进入了波音和空客的全球产业链，比如航空工业集团下属的成都民机公司，曾一度成为波音787客机方向舵的唯一供应商。
总而言之，一个民用大飞机项目，没必要搞得云里雾里。最近国产长江2000发动机项目改名叫AEF3500，大大方方告诉大家我就是要开发一个35吨推力的涡扇发动机，我觉得是个好的开始。
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同样道理，就算俄罗斯退出项目，就算我们需要和西方国家合作才能搭建CR929产业链，最起码也解决了 “有没有”的问题。然后我们才有资格讨论细分领域的未解决问题和落后之处。如果因为担心和西方国家合作，就叫停项目，等着所有分项技术都在可控范围内才造大飞机，结果必然是大飞机也没有，分项技术也出不来。
做个类比，十几年前的中国人根本不担心芯片方面的落后，也没资格担心。只是随着国内芯片产业链逐步建立，光刻机、EDA软件、工艺制程这些名词才被普通人了解，越来越多非专业人士才开始意识到中国的芯片到底为什么落后。意识到落后之后，一步一个脚印的追赶，把一个大问题转变成若干个小问题逐个攻克，才是进步的常态。
在这个只有两三个大型企业能造干线客机的世界上，有资格谈“落后”是一种光荣。千万不要因为莫名其妙的自尊心把光荣变成笑话，也不要因为完美主义强迫症把项目毁掉。
459期睡前消息到此结束，文字内容随后会发在睡前消息编辑部公众号，欢迎转发，我们周二再见！