今年5月5日槐芹，國產(chǎn)C919客機(jī)在上海浦東機(jī)場成功首飛，國人振奮刮盗。

從支線飛機(jī)翔鳳（ARJ21）到首飛的單通道C919，再到中俄聯(lián)合設(shè)計的寬體飛機(jī)逝遣，中國自己的大飛機(jī)正沿著既定的發(fā)展路線步步推進(jìn)书县。然而，與國外相比耽盛，國產(chǎn)大飛機(jī)依然落后叉屠。如何縮短差距，甚至能否“彎道超車”成為疑問忿檩，尤其是作為“心臟”的發(fā)動機(jī)尉尾，在技術(shù)積累上，中國更加薄弱燥透。

我國第一臺大飛機(jī)發(fā)動機(jī)何時誕生沙咏？在商業(yè)上能否具備全球競爭力？不久前兽掰，在求是西湖學(xué)會工程分會舉辦的一場討論中芭碍，基礎(chǔ)研究領(lǐng)域和企業(yè)界的頂尖專家坐在一起，試圖向公眾解答這些疑問孽尽。

存在一代甚至更大的中外差距

“現(xiàn)在（飛機(jī)）載著幾百人飛來飛去窖壕，要說什么是人間奇跡，這就是了杉女。我自己研究空氣動力學(xué)瞻讽，想到這個還是很激動的⊙妫”談起C919速勇，清華大學(xué)教授符松說，能上天已經(jīng)值得驕傲障昆，對中國的大飛機(jī)研制欠慢，還是要先解決“有和無”的問題。而要在市場上取得成功盲陨，很大程度上需要有自主知識產(chǎn)權(quán)笋夸。相對空客、波音的競爭機(jī)型岂便，符松說椿啦，首飛的C919已經(jīng)有一些創(chuàng)新，比如減少了5％的空氣阻力深刁。

從整個流程來說估董，首飛只是第一步，之后贪类，C919還需進(jìn)行一系列試飛胃愉。在可靠性和安全性得到不斷改進(jìn)和驗證后射粹，才可最終交付使用——按照預(yù)想，應(yīng)在三年之后现粗。最終交付的C919會達(dá)到一個怎樣的水平买雾？今年6月加入商飛北京研究中心的楊志剛說，如果和現(xiàn)在最好的空客320和波音737相比杨帽，能在一個數(shù)量級的話，“就是非常非常好嗤军，這也是一個務(wù)實的評價注盈。”

不過叙赚，大飛機(jī)的“心臟”——發(fā)動機(jī)的制造乃至量產(chǎn)還很難短期實現(xiàn)老客。在首飛中，C919搭載的發(fā)動機(jī)LEAP—X震叮，由CFM國際公司研制胧砰。

中國工程院院士甘曉華介紹說，在航空領(lǐng)域苇瓣，飛機(jī)的設(shè)計制造一般需要15—20年尉间，發(fā)動機(jī)要20—25年；全世界能做飛機(jī)的企業(yè)有20—30家击罪，能做發(fā)動機(jī)的卻只有3—5家哲嘲。從事軍用航空發(fā)動機(jī)設(shè)計的他坦言，國內(nèi)軍用航空發(fā)動機(jī)跟國外最先進(jìn)水平相比落后一代（20—25年）甚至更多崭夺。然而宁斋，“民用發(fā)動機(jī)，因為沒有基礎(chǔ)史代，也不好比較慧男，恐怕也差了一代甚至更多±致辏”

針對發(fā)動機(jī)研發(fā)的落后現(xiàn)狀比摆，2009年1月，中國航發(fā)商發(fā)（中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司）成立品隅，目標(biāo)很明確：制造可商業(yè)化的發(fā)動機(jī)杀坟。2016年，中國宣布在“十三五”期間燃徊，將啟動實施航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)重大專項源玉，用某位分析師的話說，估計“直接投入在1000億元量級厚累，加上帶動的地方炼吴、企業(yè)和社會其他投入本鸣，專項投入總金額約達(dá)3000億元”。中國自主制造商用航空發(fā)動機(jī)已是國家戰(zhàn)略硅蹦。

另一方面荣德，航空發(fā)動機(jī)市場潛力巨大。中國航發(fā)商發(fā)預(yù)測童芹，未來20年全球?qū)⑿枰陆桓犊蜋C(jī)3.8萬架涮瞻，發(fā)動機(jī)需求量達(dá)7.4萬臺，市值1萬億美元假褪。由于亞太地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速署咽，航空運輸需求旺盛，亞太地區(qū)預(yù)計將占到這1萬億的三分之一生音。然而宁否，中國薄弱的發(fā)動機(jī)研發(fā)基礎(chǔ)卻可能無法很快地?fù)屨歼@一市場。

“長江1000和長江2000發(fā)動機(jī)缀遍，和現(xiàn)在運營的最先進(jìn)的發(fā)動機(jī)基本上相當(dāng)慕匠，如果按計劃2025年能夠順利設(shè)計出來，那從時間上講域醇，起碼也要晚10年隔阔。”中國航發(fā)商發(fā)總經(jīng)理馍晴、民用航空發(fā)動機(jī)專家馮錦璋說坐默。

長期從事軍用發(fā)動機(jī)研制的甘曉華對于當(dāng)前民用發(fā)動機(jī)落后的歷史原因有清楚的認(rèn)識：“以前為了國防急需，又沒有錢驱偿，都是測繪仿制蚜玲，然后趕緊裝備部隊∨彝校”他認(rèn)為结憾，現(xiàn)在做基礎(chǔ)創(chuàng)新，“就需要打牢基礎(chǔ)剿营，獲得關(guān)鍵技術(shù)遗赘，然后到型號研制，一步一個腳印”千绍。

“說一千道一萬疾词，航空發(fā)動機(jī)的問題是基礎(chǔ)不牢，核心在這個地方灌旧“笤郏”他繼續(xù)說，“以前搞測繪仿制枢泰，我們是知其然描融，不知其所以然铝噩，現(xiàn)在要知其然，更要知其所以然窿克】ビ梗”

發(fā)動機(jī)是試出來的嗎？

做湍流基礎(chǔ)研究的陳十一教授認(rèn)為年叮，中國的大飛機(jī)制造是有可能彎道超車的具被。他分析說，波音737或空客320均是二三十年前的設(shè)計制造只损，而當(dāng)下新興的技術(shù)硬猫，如3D打印、AI等將帶來新的可能改执，在跟跑同時，中國可以預(yù)先創(chuàng)造新的設(shè)計橙缔，進(jìn)而實現(xiàn)領(lǐng)跑拟国。

這一看似“激進(jìn)”的看法獲得了馮錦璋的積極回應(yīng)。他認(rèn)為3D打印技術(shù)首先可以縮短發(fā)動機(jī)的設(shè)計制造時間元渺，但正是這一點上排卷，中外差距巨大。

“目前我們國家的發(fā)動機(jī)從設(shè)計到完成起碼10年勉溉，國外也就是30—36個月径肖，三年左右】隙停”他說伍愕。之所以會花費如此長的時間，原因則在于做了太多的物理試驗：“我們一臺發(fā)動機(jī)的制造户犯，不算設(shè)計蓉庆，就是造出來，也要一年多的時間糜透；從研究的角度撤宽，要搞幾輪迭代，每一次設(shè)計達(dá)不到目標(biāo)就要再重新開始粤咪⊙柚校”

縮短迭代的周期和次數(shù)，革新發(fā)動機(jī)設(shè)計的理念和方法迫在眉睫寥枝。

“我們國家以前有一句非常有名的話宪塔，叫作發(fā)動機(jī)是試出來的，這句話其實挺對的脉顿，發(fā)動機(jī)需要很多的試驗驗證蝌麸，但這句話背后也蘊含著另外一層含義点寥，就是我們的計算設(shè)計水平不是很好±捶裕”他繼續(xù)說敢辩，“在國外差不多十年十五年前就流行另外一句話，It’s better not to develop aero engines through a ‘build & bust’ process（開發(fā)航空發(fā)動機(jī)弟疆，最好不要走“建造再摧毀”的流程）戚长。”

不同于以往“試驗是設(shè)計迭代的一部分”的研發(fā)理念怠苔，通過MASC（Modelling, Analysis, Simulation, Computing）方法同廉，西方先進(jìn)企業(yè)對航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計更多的是一系列的數(shù)值計算和分析，并以此為基礎(chǔ)义黑，進(jìn)行的精細(xì)化優(yōu)化防蚓。“試驗很大程度上是對設(shè)計的確認(rèn)慷递，而不是直接參與設(shè)計的迭代儒剧，這是一個巨大的差異』鲕剑”馮錦璋說停唐。

支撐制造最重要的是標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。為了長江1000和長江2000的研發(fā)钱锉，馮錦璋走訪了不少工廠时憾，考察制造業(yè)的現(xiàn)狀。他發(fā)現(xiàn)诊捆，國內(nèi)的不少標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范鸽拱，有些是抄過來的、有些是實際工作的積累纸措；而與之形成鮮明對比的是國外先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范棺克，精細(xì)化要求的背后都有強大的分析和計算作為依據(jù)。

“我們航空發(fā)動機(jī)的鑄造线定，基本上沒有核心技術(shù)娜谊。我們做的幾個里沒有一個是合格的，最后只能是不合格的里面挑一個斤讥∩唇裕”馮錦璋說。而鍛造作為經(jīng)常用的成型手段芭商，很大程度也還是靠經(jīng)驗派草。

從基本的焊接技術(shù)，到燃燒室，到風(fēng)扇近迁、葉片艺普、機(jī)械系統(tǒng)、渦輪鉴竭，馮錦璋詳細(xì)地展示了長江1000和長江2000研發(fā)中的典型問題歧譬。核心想法只有一個，以計算分析為主的設(shè)計工作必須是自主研發(fā)發(fā)動機(jī)的主要方向搏存。

馮錦璋介紹测扼，隨著飛行器構(gòu)造越來越復(fù)雜，如果按照傳統(tǒng)模式啡产，試驗小時數(shù)會越來越高纲秫，到2030年，將達(dá)到100萬小時肢有；而如果采用分析計算方法单步，可以減少2個數(shù)量級，到10萬小時涣恤。

充分運用計算能力份览，不僅能縮短時間，在AI時代诉德，還能借助計算機(jī)的“想象力”（Intuitive AI）革新設(shè)計「止郑“我們現(xiàn)在大部分工程設(shè)計的優(yōu)化都是連續(xù)的柱洽，我們有時候想象不出來這個形狀是怎樣的；什么是拓?fù)鋬?yōu)化鲁修？我們可以設(shè)定要滿足的條件本谜，用人工智能，讓計算機(jī)不受任何約束的去想偎窘∥谥”馮錦璋說，這將在近期和中期對飛機(jī)的設(shè)計產(chǎn)生革命性的影響陌知。

文化挑戰(zhàn)絲毫不亞于技術(shù)挑戰(zhàn)

作為商用發(fā)動機(jī)他托，是否成功必須經(jīng)受市場檢驗，絕非能造出一兩臺那么簡單——需要幾千臺都保持高的質(zhì)量仆葡。如何做到這一點赏参？馮錦璋給的答案初聽有幾分意外。

“我感受比較深刻的一點是沿盅，我們面對的文化挑戰(zhàn)絲毫不亞于技術(shù)挑戰(zhàn)把篓。”他說。

在某工廠考察的過程中韧掩，一個故事給他留下了深刻印象紊浩。

這個工廠進(jìn)口了一臺大型的鍛造機(jī)，德國公司過來安裝后柒汉，這臺機(jī)器運轉(zhuǎn)了三年還是性能良好绒催。今年，這家工廠自己安裝否抛，結(jié)果六個月機(jī)器就壞了拦腌。“為什么言酪？說起來就像是從網(wǎng)上讀到的故事一樣岭限，特別有趣。他們給我舉了一個例子败饵，說明書寫得清清楚楚酣器，螺栓螺帽要擰三圈倒半圈，我們都是瞎搞熊过，不就是三圈么吝重？他們就隨便弄，連個記錄都沒有胖真÷倌洌”馮錦璋說。

類似的事情不僅發(fā)生在產(chǎn)業(yè)工人身上振峻，甚至連來應(yīng)聘的博士后也是“差不多先生”臼疫。曾經(jīng)，馮錦璋在面試中問一名博士后扣孟，“其中的一個阻尼系數(shù)為什么是0.55烫堤？”這名博士后的回答是：老師這樣說的。

“獨立思考的精神凤价，打破砂鍋問到底的精神鸽斟，把事情做到極致的精神極大缺乏±担”馮錦璋說富蓄，這樣的態(tài)度絕無成功的可能。

馮錦璋認(rèn)為的第二個挑戰(zhàn)是團(tuán)隊精神的缺失慢逾。

“很多人往往把問題格粪，好的工具和數(shù)據(jù)藏在手里，不愿意跟別人分享氛改。不僅是組織之間帐萎，大學(xué)之間比伏，甚至小組和另外的小組，小組里面的一個人和另外一個人辐逝，都存在這樣的現(xiàn)象吸畸。”他說黄惭，所有這些都對高端設(shè)備制造有很大的影響翁脓，要突破的不僅僅是技術(shù)。

缺少來往的企業(yè)界和高校

作為南方科技大學(xué)校長祟俯，陳十一對馮錦璋的“文化論”表示贊同漫北。他進(jìn)一步說，檢驗大學(xué)的成功與否五妹，不是排名市贡，也不應(yīng)該只看論文，核心要看是否產(chǎn)生了好的人才辞皇、技術(shù)和文化切果。

不過，作為大學(xué)教授的他符焊，還認(rèn)為企業(yè)缺少與高校合作也限制了產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新：“企業(yè)拿了國家的大項目淘太，攬在手里，相信自己而不相信教授规丽，這樣就越培養(yǎng)不了大學(xué)教授蒲牧，越培養(yǎng)不了老師，那就進(jìn)入了負(fù)反饋赌莺”溃”

在陳十一的印象中，美國的Los Alamos實驗室（世界上科學(xué)與技術(shù)最大的幾個中心之一雄嚣，二戰(zhàn)時期作為曼哈頓工程的一部分，負(fù)責(zé)設(shè)計核武器喘蟆，現(xiàn)在在多個領(lǐng)域進(jìn)行多學(xué)科的研究）每年的夏天都會邀請加州大學(xué)的很多教授來缓升，這促進(jìn)了大學(xué)教授對該實驗室的了解，有利于問題的解決蕴轨。他說港谊，企業(yè)應(yīng)該把核心攻關(guān)的問題交給大學(xué)去解決。

“我覺得像發(fā)動機(jī)這樣的問題橙弱，現(xiàn)在政府已經(jīng)意識到了歧寺，不僅僅是某一家企業(yè)的事情，作為國家重大項目傻椿，必須聯(lián)合攻關(guān)阅秀。”他強調(diào)，“我們應(yīng)該思考大學(xué)和企業(yè)合作的新模式京拣∷浣”

從事基礎(chǔ)研究的符松也注意到了類似的問題。他介紹帜猩，清華大學(xué)和美國的GE發(fā)動機(jī)公司成立了聯(lián)合研究中心休惰，而對于發(fā)動機(jī)這樣技術(shù)推動的領(lǐng)域，國外不僅高校朦阶，公司也在開展很多的基礎(chǔ)研究杜凌。此外，讓他感受頗深的另外一點是杰翰，國外的大學(xué)和企業(yè)擁有緊密的合作關(guān)系：“我每次參加美國的學(xué)術(shù)會議或者發(fā)動機(jī)專業(yè)會議名篷，發(fā)現(xiàn)人家大學(xué)的、研究所的久规、企業(yè)的全在一起參加湖笨，一起討論。我覺得我們國家沒有這樣的文化蹦骑，我們的高校和企業(yè)界好像沒有什么來往慈省。”

何時造出國產(chǎn)大飛機(jī)發(fā)動機(jī)眠菇，未來的商業(yè)化之路是歧路還是坦途尚未可知边败。不過，幾位從事基礎(chǔ)研究的教授捎废，和來自企業(yè)的大飛機(jī)設(shè)計專家坐在一起笑窜，暢所欲言，也許已經(jīng)預(yù)示了一個好的開始登疗。

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