C929國產寬體客機，“單幹”有多難

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導語：近日，中國商飛副總經理戚學鋒表示，C929寬體客機已進入詳細設計階段。C929項目讓中國商飛成爲繼美國波音、歐洲空客的第三個寬體客機“大玩家”，C929這個中國的夢想之翼，將如何攪動目前的國際民航工業格局？

一、C929“寬在哪”

客機僅憑客艙的通道實現了飛機“大、小”的定義。C929寬體客機即雙通道，C919窄體客機則被稱爲單通道。

C919是中國首款自主研製的中短程窄體客機，2008年啓動研製，2017年首飛，2023年5月完成商業首航，與波音737、空客A320相似。這類飛機負責3000-4000km航程的短途飛行。

而機身直徑超過五米的飛機均需採用了雙通道設計，相較窄體客機，寬體客機擁有更大的機身筒體直徑，賦予了其內部更多油箱空間，因此寬體客機不但擁有龐大的載客量，且能飛行更遠距離。

寬體客機是目前洲際航行的唯一方案，目前正在生產的包括波音787、777、空客A330、A350XWB，空客與波音採取錯位競爭策略，以領先的技術、成熟的產品壟斷了全球的寬體客機市場。

據國際民航組織預測，至2030年，客機需求中的90%多爲200-350座位。屆時，全世界寬體飛機的需求量將近8000架，其主要銷售地是歐洲和亞太地區。而在亞太地區，中國的銷售量將佔一半。

然而，C929的出現將逐漸動搖這樣的格局。根據中國商飛透露，C929採用兩臺大涵道比渦扇發動機，基準航程爲12000千米，從上海起飛可達南極洲，標準分佈下載客量爲280人，經濟艙採用主流的“3-3-3”佈局，屬於遠程中型寬體客機，從定位上幾乎與波音787“貼身肉搏”，瞄準了“點對點”的遠程直達航班。

在未來，更寬大的C929、C939這樣的寬體飛機有更廣闊的用途。

二、爲何與俄羅斯“分道揚鑣”

商飛的寬體機項目初始規劃中俄合作研發CR929，C代表中國，R代表俄羅斯。然而近年來，公開的中國商飛寬體客機項目已經被更名爲C929。決定“單幹”我國主要是基於商業因素和技術因素綜合作用的結果，在與俄方對“大飛機”的定義有所不同。

11月，俄羅斯伊爾-96-400M四發客機試飛成功，IL-96已是前蘇聯/俄羅斯最好的寬體機平臺,定位上與C929類似，尤其是替代了過去的美製發動機，但IL-96已是近30年前的設計，機身爲普通半硬殼式輕鋁合金圓形截面結構,本質上仍然是老舊平臺的改進。

我國的市場和技術需求明顯與俄方有很大差異。一方面C929即使在誕生初期就需要在國內與世界上最省油的客機競爭，需要做到在飛機經濟性、可靠性等主要指標不落下風；

另一方面，我國仍有必要展開與國際子系統供應商的合作，尤其是航發巨頭美國通用電氣和英國羅爾斯·羅伊斯，除去我國自研的35噸級別發動機CJ-2000外，這兩個爲波音787提供動力的公司同樣有望成爲C929的發動機供應商，分別供應GE-nx和Trent-900/1000（亦或是研發中的UltraFans）。

發動機的數量不同背後體現了諸多因素。由於制裁原因，俄方在發動機領域並無國際合作空間，目前也沒有成熟的35噸級民用發動機，因此俄羅斯選擇了快速修改四發平臺，犧牲了對俄羅斯而言無關緊要的燃油經濟性。

經過多年爲波音和空客的代工，中航及商飛在機身製造能力上更強，我國則需要首先保證客機的技術先進性，積極展開關鍵部件的國際合作，這將體現在客機的運營成本上，因此將採取最主流、最省油的雙發方案。

三、複合材料重塑寬體客機

根據C929項目總師透露，C929將採用50%以上的碳纖維複合材料和15%的鈦合金。顯著超越了主流窄體客機的10%左右（C919爲12%）。作爲對比，波音787和空客A350XWB的用量分別爲50%和52%。

客機最重要的莫過於極端的經濟性，更省油的客機也有利於飛行更遠的航程，從而開闢更多的航線，才能給航空公司帶來更高的收益。複合材料對於寬體客機的重塑，就可以從這兩方面展開。

1）“彎刀”夢想之翼

原計劃俄方研發機翼，中方研發機身。

展弦比與飛行器的性能密切關聯，大展弦比表明機翼比較長且窄，能夠帶來較小的誘導阻力，適合長時間飛行。

鳥類翅膀能更好地提升飛機的效率，主要體現在持續增加客機的展弦比。然而航空鋁合金的自重和強度使其無法繼續承受機翼的加長（最大展弦比約爲8），唯有強度更高的複合材料能夠將展弦比提升到11，並在其中安置儘可能大的機翼油箱增加航程，這對製造機翼的材料強度和耐久度提出了更高的要求，同樣將在C929上得到體現。而C929應用的斜切式翼梢小翼，既能減少渦流又能延伸展弦比，可視爲機翼的一部分。

2）“減重”是飛行器設計永恆的課題

約70%的減重效果由材料技術的進步而產生，其餘30%則通過設計優化產生，因此飛機材料的輕量化對於結構減重尤爲重要。

中國商飛在設計階段就提出了飛機全壽命降低碳排放60%的要求，這其中既包括出色的運營效率，讓飛機更耐用也極其關鍵。飛機在飛行時需要對客艙不斷地加壓，久而久之造成了材料疲勞。

得益於我國近年來進步迅速的碳纖維產業，相關院所在2018年就已經突破了飛機全尺寸複合材料機身壁板工藝（能夠滿足複合材料混用需求），並有望進一步掌握碳纖維機身一體化成型技術，獲得超越傳統材料的使用壽命。

四、新入場C929的進階路不好走

在國際客機市場中，C919客機在技術上只能算是一個初學者。寬體客機堪稱人類批量製造的最大工業品，涉及的產業鏈極爲深遠。

根據商飛的研究報告，未來二十年，中國市場將接收雙通道噴氣客機1250架，價值3800億美元。基於中國自己的需求及時獨立自主研發寬體幹線客機，將節省引進客機的外匯消耗，減少對國外的依賴。

通常來說，寬體飛機的價格並非動輒三四億美元的“目錄價格”，而是在“目錄價格”上給出巨大的折扣。經過大幅優惠後，其利潤率已然不高。然而，在飛機出售後長達數十年的養護纔是獲得超額回報的過程。

短期完全依賴歐美大飛機進口肯定比獨自研發划算，但是也必須受限於飛機後期的技術支持和升級，航空工業對於國家而言屬於戰略產業。例如在俄羅斯的“大飛機項目”就吃過很多虧，上世紀90年代伊爾96“西方化”在波音的強大壓力下胎死腹中，在後期還要忍受採購波音737徵收的高額附加稅。

過去3年受疫情影響，波音、空客訂單積壓,幹線客機全球積壓訂單已經超過了1.4萬架：目前訂購一架飛機需要等待至少三年才能“提貨”，給機需要等待至少三年才能“提貨”，給航空公司的決策帶來了困難，而維修備件的供應更不確定，一架飛機由數百萬零件組成，充分考驗着民航工業的供應鏈穩定性，任何一個環節的紕漏都可能造成交付延誤。

面對中國“大飛機攪局”，波音、空客巨頭的手中還有一張王牌，那就是美歐市場的發動機環保評定，即是否符合歐美的噪音、環保等要求，這使C929客機裝備國產發動機進入歐美市場的可能性幾乎爲零，如果波音、空客向世界三大動力公司施壓，僅僅在機載動力這一個方面，中國的C929寬體大型客機與歐美就有一場艱苦卓絕持久戰要打。

結語：寬體客機相當程度上代表了航空的最高技術水準，在經歷了從運-10到ARJ21，從C919到C929的不斷探索和突破，展現了中國航空工業的雄心和實力。

參考文獻：

[1] 新華網. 中國商飛的C929寬體客機進入詳細設計階段.2023-11

[2] 澎湃新聞. 推力35噸，CJ-2000發動機驗證機試車，國產寬體機未來就用它.2020-12

[3] 中國新聞網. 伊爾-96-400M遠程寬體客機首飛成功.2023-11

[4] 中國複合材料工業協會.複合材料是如何讓空客A350成爲“規則制定者”？2023-4

[5] 中國航空新聞網. 空客啓動“超性能機翼”飛行測試項目.2023-11

[6]寬體客機氣動標模CHN-T2設計，doi:10.7638/kqdlxxb-2023.0026