《出鞘》2020-02-27：御风而行会有时：若发动机断供C919是否还飞得起来？

源济

御风而行会有时：若发动机断供C919是否还飞得起来？
新浪军事  2020年02月27日

近日，随着一场LEAP-1C发动机的禁运风波，国产C919干线客机再次进入了人们的视野。这款曾经预计在2014年首飞、2016年交付的客机，如今投入服役的节点已经拖延到了2021年。尽管面临LEAP-1C可能被禁运的隐忧，C919的第6架原型机目前依然在有条不紊地进行试飞。除了发动机之外，C919由于采用了国际通行的主集成商——分包商模式，大部分关键子系统也都来自全球采购，外部来源的不确定因素，是否会成为C919项目的最大隐患呢？




与同级的空客A320neo、波音737MAX类似，C919由两台CFM国际发动机公司的LEAP-1C大涵道比涡扇发动机驱动。与A320neo和已经凉凉的波音737MAX相比，C919并没有提供更多的发动机选项——例如问题不断的普惠PW1000G齿轮传动涡扇发动机——但有效降低了适配不同发动机带来的额外设计成本。作为一款全新设计的机型，C919在结构上相比上一代的波音737MAX有着相当的优势，发动机舱离地净空更大，能够采用直径更大的发动机。与737MAX采用的直径1.76米的LEAP-1B发动机相比，LEAP-1C以1.96米的绝对优势胜出。更大的发动机直径意味着更大的风扇尺寸，能够实现更大的涵道比和更低的耗油率。同时，与故障频出的PW1000G系列相比，发展自CFM56的LEAP发动机也在服役后表现出了极高的可靠性。对初出茅庐的C919来说，选择LEAP-1C是一个合理的选择。




在此前传出的禁运LEAP-1C的消息中，支持禁运一方的一个重要依据就是中国可能会对LEAP-1C进行逆向工程，提高自己的发动机研制水平。在当代航空领域，先进涡扇发动机算是“军民融合”程度最高的领域。LEAP的前身CFM56发动机，第一个装机对象就是美军的KC-135R空中加油机，并获得了F108的军用编号。在军机领域打开市场后，CFM56才接二连三地成为了多款民用飞机的动力，并且全面取代了民用市场的老式小涵道比涡扇发动机。




在此前传出的禁运LEAP-1C的消息中，支持禁运一方的一个重要依据就是中国可能会对LEAP-1C进行逆向工程，提高自己的发动机研制水平。在当代航空领域，先进涡扇发动机算是“军民融合”程度最高的领域。LEAP的前身CFM56发动机，第一个装机对象就是美军的KC-135R空中加油机，并获得了F108的军用编号。在军机领域打开市场后，CFM56才接二连三地成为了多款民用飞机的动力，并且全面取代了民用市场的老式小涵道比涡扇发动机。




正因为我国有着对CFM56发动机进行“借鉴”的历史，美国方面寻求禁运LEAP-1C也就有了合适的借口。但与上世纪80年代“偷偷摸摸”引进CFM56时相比，如今中国要获取LEAP发动机的难度已经低了不少。中国民航机队中有大量安装LEAP-1A发动机的空客A320neo在运营。而LEAP-1A的直径、结构以及性能与LEAP-1C基本相同，涵道比同样达到11，与LEAP-1C的区别是采用了结构相对简单、重量更轻的蚌壳式反推力装置，而不是LEAP-1C的环形格栅式反推力装置。大量停飞封存的波音737MAX上安装的LEAP-1B发动机也有着类似的结构，区别仅在于为了迁就低矮的737MAX，直径从1.98米减少到1.76米。由于已经有为数众多的的LEAP发动机在中国境内运行，禁运LEAP-1C并不能阻止中国研究LEAP的技术。




作为C919目前唯一的发动机选择，LEAP-1C如果被禁运，确实会对C919的前景产生不利的影响，导致项目的进一步拖延。目前国际市场上同级别的其它选项并不多，主要有普惠单独研发的PW1000G系列、普惠与罗尔斯·罗伊斯等多家公司联合研制的V2500系列以及俄罗斯研制的PD-14发动机。PW1000G和V2500与LEAP同样有受到美国限制出口的可能。俄制PD-14在出售上并不存在多大障碍，但谈判引进再到整合同样需要时间，而且竞争力和技术水平相比西方发动机依然，略逊一筹。航空发动机领域的另一巨头罗尔斯·罗伊斯在100千牛推力这一等级并没有现成的自有型号可选，主要发展推力200千牛以上的大推力发动机。因此LEAP-1C发动机一旦断供，C919项目的进度将被大大延缓。




其实美国以“断供”为武器，绝杀窄体干线客机领域的竞争对手并非没有先例，与C919同级别的俄罗斯MC-21客机尽管设计不乏亮点，而且在发动机方面已经能够自给自足，但由于机身采用的复合材料遭到美国禁运，并且难以解决材料国产化的问题，目前已经进入停滞状态。




与供应链已经高度全球化的手机类似，一款有竞争力的客机同样依赖于一个成熟的全球供应链体系。即使是自成一派的苏式客机，后期的图-204等型号也已将部分部件转包给东欧国家生产，并引入了西方发动机。但与华为被列入实体清单后面临的困境相似，一个靠谱的“备胎”方案仍然有存在的必要。目前C919发动机的“备胎”选项是中国商发正在研制中的CJ-1000A大涵道比涡扇发动机。CJ-1000A目前已完成验证机全部设计工作，正在开展零部件试制和试验工作，如果一切顺利，有望在2025年服役。与LEAP-1C相比，CJ-1000A布局类似但较为紧凑，采用1级风扇、3级增压级、10级高压压气机、单环形燃烧室、2级高压涡轮及6级低压涡轮的设计，并且应用了全三维气动设计、贫油预混燃烧、主动间隙控制等先进技术，以及宽弦空心风扇叶片、整体叶盘、新一代单晶、粉末冶金等先进材料工艺，据传在关键的核心机技术上与目前同样处于研发阶段的涡扇-15有着一定的联系。但与华为的鸿蒙系统一样，CJ-1000A目前并不是C919的最优选项，距离研发完成至少还需要5年时间，对于预计在2021年交付的C919来说远水解不了近渴，LEAP-1C发动机仍然是唯一的选择。尽管特朗普已经表明了继续对中国提供LEAP发动机的态度，但对于经历了多年起伏跌宕的中国民机产业来说，两条腿走路是必不可少的。




在C919之前，中国自行研制过的最大客机就是1980年首飞的运-10。这架代号708工程的大型首长专机，因为和波音707剪不断理还乱的关系被戏称为“上海波音707”。而事实上，运-10虽然借鉴了波音707的总体布局，但整体上还是参照苏联设计规范设计的产物，由此导致的就是结构超重，全机重量比上世纪五十年代设计的波音707还要高出不少。为此上海飞机制造厂又改用美国FAR-25适航条例来设计运-10，但受限于国产配套材料的水平，在重量仍然高于707的同时，抗疲劳强度却有所下降。因此运-10虽然是中国大飞机的开山之作，但整体上并不是一款成功的设计。但在航电和发动机方面，运-10却几乎实现了突破。




为了保证进度，运-10原型机直接安装了以备件名义购买的707部件，其中就包括了普惠JT3D-7涡扇发动机。JT3D发动机是美国的第一代涡扇发动机，通过将JT3C涡喷发动机的三级低压涡轮更换为两级风扇而成，与苏联D30系列发动机基本属于同一代产品。在研制运-10的同时，代号915工程的涡扇-8发动机也同时展开研制，并且在1979年10月设计定型，计划作为运-10和轰-8远程轰炸机的动力系统。作为一款设计和性能都类似于JT3D的小涵道比涡扇发动机，涡扇-8已经达到了相当高的完成度，累计试飞130次，飞行时间170小时，各项原材料和工艺都实现了全面国产化。假以时日，经历与D30发动机相似的改进历程，完全有可能达到类似目前的俄制D30-KP2发动机的性能。但受限于当年将发动机视为飞机配套部件的看法以及不宽裕的预算，在运-10、轰-8以及老运-9下马后，无法落户的涡扇-8发动机也黯然下马。




技术的断代使得目前我军装备的轰-6K/J/N轰炸机以及运-20运输机都面临着依赖俄制D30-KP2发动机的尴尬局面。对D30进行国产化的涡扇-18发动机虽然被寄予厚望，但在技术水平上与当年的涡扇-8仍属于同一层次，并且一些民企传出的小道消息认为，涡扇-18项目目前因为各种原因，发展并不顺利，已经进入半停滞状态。我军的主力轰炸机和运输机乃至新一代空中加油机，在彻底解决动力国产化的问题之前，仍然难以实现真正的产能井喷。




在经历了多年发展之后，中国航空工业目前已经在整体设计、机体结构材料以及航空电子设备等领域大体赶上了世界主流水平，但发动机领域仍然是显著的短板。目前在安理会五大常任理事国之中，美国的航空发动机工业一家独大，俄罗斯依然拥有继承自苏联的庞大家底。英国虽然早已今非昔比，但在政府的强力支持下，罗尔斯·罗伊斯凭借遄达系列发动机依然在国际市场占有一席之地。法国虽然在航空发动机领域长期落后，并且在CFM56项目中曾经受到美国的严密技术封锁，但在消化吸收了CFM56与F404发动机的技术后，通过自行研发M88涡扇发动机以及由此衍生的SaM146发动机，终于在这一领域开了窍。同样在发动机领域深耕多年的中国航空发动机工业，在经历了多年的起起落落，以及与美国在马达西奇收购案上的拉锯之后，能否依靠通过多个渠道苦心积累的技术，结合充足的资金投入和国家意志支撑，补齐中国在航空工业领域的最后一块短板，是值得所有人期待的事情。​​​​