C929面臨的挑戰

C929是雙通道、寬體客機。它的主要用户是承運國際航線的大型航空公司。全球大型航空公司屈指可數，再加上現有空客A350、波音787和即將投入市場的波音777X（見下表）。因此C929的產量將有限，它遠不及C919還有廣大的國內市場需求。

面對如此殘酷地競爭局面，C929應在「安全、舒適、經濟」這三方面下足了功夫。目前在設計初始階段，就要考慮航空公司對座級、航程不同要求，推出不同的子型號，讓C929形成一個系列化的商品。僅一個「基本型」，將會失去一部分用户。

説到商品就有個投資回報問題。儘管商飛C929是國家投資項目，是國家發展需要。看看波音如何算這筆經濟賬，也可做到心中有數。波音787是全球首款機身、機翼都使用碳纖維複合材料製造的民機。它的複合材料用量達到機體重量的50%（空客A350是53%）。研發787總投資230億美元。787從2009年底投入市場直到疫情前，交付到1000架才收回全部投資。

C929面臨的一個棘手尷尬問題是適航認證。目前在民機領域，新型號民機要想進入國際市場，就得通過美國FAA或（和）歐盟EASA的適航認證。

商飛首款支線飛機C909（ARJ21）雖然接受FAA的「影子審查」，但審查結果給它亮了兩個「紅燈」。后來它獲得了中國民航局的適航認證。國內認證的C909只能在國內銷售。個別國家需要購買它，通常的做法是，兩國適航當局進行磋商，然后交付給購買國在國內運營。

商飛單通道、窄體客機 - C919, 在取得中國民航局的適航認證后，目前正在接受歐盟適航當局EASA的認證工作。認證的結果仍然是一個未知數。因此，現在C919的營銷市場，和C909（ARJ21-700）一樣。

C929適航認證的難度、廣度，遠遠大於C909和C919。C909和C919機體的主要受力結構件是用鋁合金（或部分鋁鋰合金）製造的。它基本上是成熟技術。特別是發動機、起落架、飛控等絕大多數機載設備和系統，均採用國外經過適航認證的產品。反觀C929從機體制造材料到發動機、起落架、飛控等機體的主要受力結構件全都是國產的。這其中機體的主要受力結構件，使用國產先進的碳纖維複合材料製造。這一切全新的東西，不僅給設計、製造帶來巨大的難度，同樣也給國內適航當局認證工作，從工作量和技術的難度、廣度，都帶來巨大的挑戰。

這里引出一個問題。按FAA和EASA對適航認證的民機要求，凡是裝機的發動機、起落架、飛控等機載設備和系統零組件，都得是已經經過適航認證的產品。如此眾多的機載設備和系統零組件，國內適航認證工作能滿足C929的裝機進度嗎？

綜上，C929一定要在技術層面，達到FAA和（或）EASA適航認證要求，排除其他干擾，取得適航認證（型號合格證TC、生產許可證PC和單機適航證AC）。否則航程12000公里的洲際大飛機C929，只能在國內最長航線（4000-5000公里）上飛行了！

 C929面對的另一個嚴峻挑戰，是機體結構使用51%的碳纖維增強樹脂複合材料，即通常人們説的複合材料。複合材料主要是由碳纖維和基材樹脂，兩部分組成的。目前基材樹脂主要是由熱固性環氧樹脂，加固化劑、增韌材料等功能性材料，組成的化學產品。

商飛民機C909(ARJ21)、C919和CR929機身筒體試驗件，所用的複合材料均是由美國進口的。為什麼要用進口材料？答案是，我國沒有符合適航認證的碳纖維增強樹脂複合材料。

在我國，碳纖維複合材料最初主要用於航天和軍工。受原蘇聯工業體制的影響，航天和軍工都有自己的材料研發單位。如航空部有621材料研究所。621所研發軍機所需要的基材樹脂，然后再採購國內生產的碳纖維。用這種模式給製造軍機，提供複合材料。由於保密要求，我國航空、航天的基材樹脂是不對外開放的。

我國製造碳纖維的企業很多，產能全球第二。但這些企業僅只生產碳纖維，而不生產與碳纖維配套的基材樹脂。這實際上是沒有民機需要的製造複合材料企業。

目前，全球供應民機碳纖維複合材料的僅4家企業：東麗、赫氏、索爾維、帝人。他們主要共同點是，提供各自商品品牌的碳纖維複合材料（碳纖維和配套的基材樹脂）。關鍵是它們生產的材料要通過適航當局和民機制造企業以外的第三方鑑定。鑑定的結果數據要列入公共數據庫，供不同的企業使用。美國「國家先進材料性能中心（NACMP）」的就承擔測試鑑定和公共數據庫的工作。

民機制造企業在公共數據庫中選定材料后，再將它納入本企業的材料規範中，該材料就可用來製造零件了。通過這一系列操作，FAA和（或）EASA不再單獨對使用的複合材料進行適航認證，而是隨民機項目的進展，同時進行認證。

只生產碳纖維，而基材樹脂是另外單位提供。這樣製備的複合材料，很難適應上述嚴格系列程序的操作。

近幾年，C929的一些機體組件開始進行試製。江蘇丹陽恆神公司承擔的球面框試製工作，就用了自己生產的碳纖維，以及自己研發配套的基材樹脂製備複合材料 —HF40C/EH918。同時，該材料獲得商飛的認可。這是一個很典型的與國際技術接軌，國產化技術進步。這纔是真正意義上的，名副其實的複合材料公司。現在的問題是恆神的複合材料，還沒有經過類似美國「國家先進材料性能中心（NACMP）」的第三方鑑定。在公開網站也查不到它的性能數據。如果這種複合材料繼續、擴大使用下去，這將為日后FAA和（或）EASA的適航認證留下隱患。

對於C929僅有恆神的複合材料，遠遠還不夠。還需要他的化學團隊，研發配套的粘合劑、膠粘劑、脱模劑、面紗、防雷擊保護膜、呼吸膜、真空膜、做模具的材料等。這其中尤以防雷擊保護膜最為重要。民機是一種特殊商品。商品生產的規律總是一代比一代好。C929「對標」空客A350。A350機體要用51%環氧樹脂基碳纖維複合材料。其中機身蒙皮與框、長桁連接，使用了8000多個熱塑樹脂基碳纖維複合材料角片。A350首飛是在2013年6月，距今已經十多年過去了。這十多年，民機的複合材料發展迅猛，高温、高強度熱塑性複合材料，依其優越的性能，在機身結構中完全取代了，A350所使用的熱固性環氧複合材料。若C929機身仍然使用熱固性環氧複合材料，2035年首飛的C929在飛機結構層面，顯然是一個沒有競爭力的產品。

這里最具挑戰的問題是，沒有國產用於民機的熱塑性碳纖維複合材料。另外商飛生產的民機中也沒有使用過熱塑性碳纖維複合材料的經驗。

複合材料零件之間連接，因強度要求和鋁與複合材料有電位腐蝕，不再用鋁合金鉚釘一類緊固件。而改用鈦合金釘杆/鈦合金套環組合的緊固件。A350機身用釘桿直徑3/16」, 7/32」 和1/4」（4.76mm，5.56mm和6.35mm），機翼使用的直徑更大。使用這樣的緊固件，就不能再用原先鋁鉚釘使用的安裝工具（鉚槍和壓鉚機）。波音787機身緊固件安裝過程如下圖。

C909(ARJ21)、C919所使用的鋁鉚釘，由於適航和其他原因均從美國購買。C929機身、機翼使用複合材料製造，緊固件用鈦合金又是一個繞不過去的坎。

C929研製、生產，仍然採用「主製造商-供應商」模式。商飛作為主製造商，承擔總裝、適航取證試飛、生產試飛、交付、售后服務和製造水平尾翼。機翼、中央翼、機身段，分別由分佈在各地的供應商提供。這種生產組織形式，與787和A350相似。分佈在異地製造的飛機部件，其外形尺寸均大大超過鐵路、公路的運輸限制。因此，波音、空客均有用大型氣噴客機，改裝的大型部件專用運輸機。空客A380由於部件外形尺寸太大，只得分別採用內河航運和公路運輸。為確保公路暢通運輸，特別按部件的外形尺寸，設計製造一個模擬件，裝載在專用運輸汽車上，沿選定的公路路線實際通過一次。確保公路運輸暢通無阻。

當年，陝飛運八改氣密艙，機身中段要運往陝西耀縣。由於機身中段，橫向連接着中央翼，寬度超過鐵路運輸的規定，只得採用公路運輸。陝飛做了A380同樣的工作。在模擬件運輸中，確實遇到一些意想不到的障礙。

因此，C929大部件如果有公路運輸，實際考察路線是必要的。

機身段試驗件。波音在787設計初期階段，共製造了9個直徑與產品相同、長短不同的試驗件。空客設計初期也製造了多個長短不同的試驗件（具體幾個，現查不到，但最起碼超過3個。見后面的附圖）。目前在網上還能看到，一個18米長的試驗段。但是，這個試驗段是由，中間長、兩頭短的三段筒體組成的。其目的是驗證生產過程。CR929也製造了一個18米長的試驗件，從圖片看很好像是一個整體筒。

最初，波音787機頭是一個單獨試驗段。通過製造試驗段等試驗工作，后來改為現在的機頭和前段合併的機頭段（41段）。機身段試驗件，對於製造工藝來説，其目的探索段與段對接協調問題。但更多是驗證設計在不同環境下的強度和其他設計指標。CR929的18米長機身筒體試驗件，用的是進口複合材料，僅此它也不能代表C929的筒體試驗件。更何況它也不能滿足設計和工藝協調驗證的要求。現在的問題是C929機身筒體試驗件製造幾個？什麼時候做？

C929製造分工，至今在網上沒有看到正式的信息。目前討論此問題，還是沿用CR929公佈的信息：

機身由成飛民機、中航復材、杭州西子、南昌洪都、西飛、沈飛民機、中建材、海鷹特材等單位制造。尾翼分別由上飛和哈飛承擔。C929機翼製造工作沒有宣佈。

A350、787製造工作有一個共同特點，就是機身段所用的一些結構相似、數量特多的零件如，長桁、框、連接角片、客艙窗框，均由一些中小專業製造廠提供。機翼更是沒有一家公司完成全部製造工作。其中翼梢小翼、前緣縫翼、前緣、后緣、擾流板、副翼、襟翼；全部是鋁合金機加件的機翼翼肋，全部外包。

如何適應國情，組織現代化工業規模生產，也是研製初應考慮的問題。  

C929作為一款洲際飛行的大飛機，勢必要考慮到將來要作為國家領導人的專機。目前專機是用的波音747。747畢竟是50多年的產品了，當C929正式運營后，專機不好再用747，更何況現已停產了。C929作為專機不僅僅是一架運輸飛機，而更多地向世界展示經濟、技術的實力。因此C929的技術水平也一定要與同類民機相比肩。

結束語

一款洲際飛行的大飛機C929，它從技術、經濟層面反映出，我國成為世界一流的大國、強國。因此C929每一步進展都牽動着全國人民的心。軍機研發過程是嚴格保密進行的。相反，作為商品的民機研發過程有一定透明度。它要即時向用户航空公司和股民，通報研發過程採用的新材料、新技術，特別是出現的問題和採取的解決措施。讓購買它的航空公司，堅定購買意向。同時增強股民的投資信心。

眼下我們可以從網上看到，「C929XX部件XX年要交付」、「XX年要首飛」等民情高漲的説道。這些説道反映了國人殷切盼望C929早日問世的迫切心情。

 「2024.10.25，第二屆航空大會開幕，在上午的大會發言上，中國商飛黨委書記董事長賀東風表示，C929寬體客機正在開展初步設計和供應商選擇。」商飛領導的發言説明，項目研發工作還沒有走出設計院，飛機要到部件交付、首飛，還有相當一段時日。

多年來一直跟蹤、學習，787和A350在研發過程中公開報道。研發複合材料用量超過50%的雙通道、寬體客機，難度有多大、有多少研究、試驗工作要做。本文僅從製造角度，總結出這些挑戰項目。希望商飛將挑戰項目列入研發計劃中。同時組織力量逐一解決。在此也希望商飛，遵循國際研發民機的慣例，即時公佈項目進展情況，以滿足國人對C929的深切期望。

附圖：現網上可查到的機身試驗段

楊超凡

本文經作者同意發佈

（轉自：復材網）