2023年5月28日，我国国产大型客机C919执飞上海至北京航线，圆满完成首次商业飞行。长期以来，中国老百姓一直梦想着能够乘坐国产的大型客机。现在，这一梦想终于实现了。
C919的商业首飞，意味着其完成了从产品到商品的转变，将正式接受民航市场的严格检验和考验，是中国民航工业也是中国航空工业发展历程中的一件大事，将永远载入中国民航史乃至世界民航史史册。
研制C919有多难
大飞机是一个国家科技水平、制造能力、经济基础和综合国力的集中体现。C919的研制风险大、任务重、周期长，面临着一系列巨大困难和挑战。
一是人才队伍方面。C919的研发是一项极其复杂且涉及多学科交叉的系统工程，直接参与设计、制造、客服、试飞等环节的人数将近上万人。然而作为C919的研制单位，中国商用飞机有限责任公司（以下简称中国商飞）成立之初仅有3800余名员工。
长期以来，中国民机生产制造人才队伍总体偏弱。在初成立的几年里，中国商飞从北京航空航天大学、西北工业大学、南京航空航天大学等国内老牌航空院校集中招聘了大量来自不同专业的应届大学生，但在核心技术研发方面却面临着设计人员年纪轻、经验不足的困扰。有资料显示，C919研发期间，中国商飞大多数设计人员年龄都不足30岁，缺乏将复杂系统整合到整机的经验。其中，民机制造中的试飞员、试飞工程师等特殊人才匮乏现象尤为突出。
人才队伍的培养是一个长期过程。近年来，我国加大了对航空业基础技术研究的投入。通过C919型号任务的洗礼，目前中国商飞的员工人数已达到近万人，发展成为一支集设计、研发、制造和营销于一体的高素质民机人才队伍。
二是精细化管理方面。C919的研制不仅需要技术创新和技术攻关，更需要开展管理创新。C919于2007年立项，中国商飞于次年正式成立。成立初期，中国商飞曾一度面临人力资源管理的巨大挑战。面对任务艰巨的C919项目，中国商飞除了在公司层面进行总动员外，还从全国工业界和科研界调配了大量技术骨干，聚集了当时全国航空领域的顶尖高手。大批高素质专业人才集中攻关、精诚合作，有力保障了科研进度。
C919投资巨大，研发进度存在不确定性，因此，研发和生产成本管控至关重要。要想在未来民航市场上占有一席之地，单机成本控制十分关键，在设计过程中必须“精打细算”，严格控制每一个环节，否则就会导致单机生产成本攀升，影响飞机未来的市场竞争力。
此外，作为中国民机事业的主力军，中国商飞在型号研制中不断探索，建立了适应性与动态性相结合、项目与职能相平衡、管理要素完备到位的项目组织。根据产品分解逻辑，公司在C919项目上先后成立了600余个集成产品开发团队，有效推进了型号研制任务。
三是技术方面。C919的设计非常复杂，必须满足安全性、经济性、舒适性和环保性等技术要求，仅设计过程就耗时7年之久。
C919的零部件数量高达数万个，每个零部件的加工精度要求都很高。C919 机体尺寸大、外壳蒙皮厚度薄，装配易变形。因此，在进行大部件对接时，跨尺度测量精度和定位必须十分准确。装配中，需要在部件上制孔达百万个，对于不同材料部件采取的制孔方案又不尽相同，装配工艺难度很大。如果多个零件存在不同程度的精度误差，那么数万个零部件装配出来的飞机，必定会出现质量问题。为此，大型客机的制造通常要采用计算机控制加工、柔性装配定位等大量精密制造技术。
大型客机的材料要求坚固且重量轻，这是确保飞机安全性和经济性的必要条件。C919大量采用先进的复合材料和铝锂合金等新型轻质材料，但这些材料往往涉及更为复杂的工艺且价格高昂。
大型客机的测试也非常严苛。为确保C919的安全飞行，其测试囊括了众多项目，具体包括全机静力试验、关键部件疲劳试验、“三鸟”联动系统测试试验、失速试验、高寒高原飞行试验、自然结冰试飞、擦尾试验以及鸟撞试验等。
四是适航方面。现代民机项目的研制，除了经济性和舒适性以外，最重要的还是安全性。民机的适航性就是飞机的安全水平，适航审定能力是决定民机成败的关键因素。目前，欧洲航空安全局（EASA）与美国联邦航空管理局（FAA）颁发的适航证为大多数国家所认可。C919商业运营前最大的难关，就是要通过极为繁杂严苛的欧美适航标准认证。
目前，中国商飞已建立起符合要求的适航管理体系，并采用信息化手段进行标准化的适航取证过程管理，开发了包含适航规章数据库管理模块、型号合格适航取证任务定义模块、适航当局协同管理模块和适航工作管理模块等在内的适航信息化管理系统。现在，C919飞机型号已经获得了中国民航局颁发的型号合格证。
C919的技术路线
飞机制造是指按设计要求造出飞机的过程，通常仅包括飞机机体零构件制造、部件装配和整机总装等，也就是大家理解中飞机骨架和外壳等机体结构的制造和组装。动力装置、机载设备、液压系统、控制系统、仪表、附件等，则由专门厂商制造，一般不列入飞机制造范畴。尽管如此，上述系统、设备、附件在飞机上的安装以及与各系统的连接、电缆和导管敷设、系统功能调试仍属于飞机总装的工作，是飞机制造的重要组成部分。
C919的技术路线有三大特点。
一是“主制造商+供应商”模式。C919采用国际通用的“主制造商+供应商”模式，作为国产大飞机的主制造商，中国商飞负责C919的设计研发、系统集成、总装制造、适航取证、客户服务和市场营销等工作。机体结构和机载系统设备则由中国商飞在全球范围内选择和管理供应商，具备完全自主知识产权。其中，C919机体结构由中国商飞设计，由国内中国航空工业集团有限公司（以下简称航空工业）所属的几大航企共同制造。
有数据显示，国内外共有近300家企业参与C919项目，供应商既包括通用、霍尼韦尔等大牌海外航空企业，也包括大量本土公司。
“主制造商+供应商”模式最大的优势在于能够最大限度聚集和利用国内外资源。中国自主设计、全球采购，一方面能利用国外成熟的生产经验，一方面使国产企业稳步跟进，最终保证整体供应链的安全稳定。
二是机体结构国内制造。C919的机体结构主要包括机头、前机身、中机身（含中央翼）、中后机身、后机身、外翼、垂尾、平尾、活动面等部段，由中国商飞自主设计，航空工业所属的几大航企、航天材料及工艺研究所、西子航空等单位共同制造，并由中国商飞负责总装。
作为C919最大的机体结构件供应商，中航西飞承担了C919中机身（含中央翼）、外翼盒段等工作包的研制与生产任务，在整个飞机结构中占比超过35%；航空工业成飞作为C919机头的唯一供应商，负责机头的研制与生产；上飞公司承担C919平尾以及部分中机身（含中央翼）的批量生产任务，同时负责飞机的部装和总装；航空工业沈飞民机承担了后机身的研发；起落架舱门来自航空工业哈飞；前机身、中后机身来自航空工业洪都。
飞机制造的主要流程包括工艺准备、零件制造、部件装配、总装调试等。对于C919机体结构而言，这些制造流程均由中航西飞、航空工业成飞、上飞公司、航空工业沈飞民机和航空工业洪都等参与C919制造的厂商独立或协同完成。
三是合资模式、项目合作与自主研发。C919项目在系统和设备招标时，鼓励国内外企业合作成立合资公司，并且优先选择合资公司的产品，其中一个重要考虑就是借机推动国内相关领域的技术进步。
目前，在许多核心领域，国产大飞机对国外的依赖程度仍然比较高，如飞机的动力系统、航电飞控系统、燃油系统、电源系统、起落架等十几个关键领域都有外企介入甚至主导。不过，在外企介入或主导的部件/系统供应链中，中方企业也广泛参与其中。这种参与最常见的一种形式就是控股以及和外企组建合资公司；另一种方式是中企和外企并行，独立开展产品研发，预留B计划作为备份，以备不测。
在C919各核心系统研制方面，近几年，中国企业正在通过合资模式、项目合作和自主研发快速追赶，国产化比例显著提高。
C919的科技创新
C919制造凝聚了当代诸多顶尖的高新科技，涉及气动、结构强度、材料、电子、控制、发动机以及制造技术等工程领域，是一项庞大而复杂的系统工程。C919在设计、制造装配与结构选材、测试技术等方面开展了一系列科技创新。
在设计方面，和同类的A320neo和B737MAX相比，C919的客舱更加宽敞，加上先进的环控、照明设计以及更大的观察窗，可为旅客提供更好的舒适性；C919采用的电液动作系统使其在动力资源上具备更大的灵活性，增加了冗余性，提高了安全性；C919对机身外形进行了优化设计，减少了气动阻力和油耗，增加了经济性；相比于A320neo和B737MAX的6块玻璃，C919挡风玻璃只有4块，机头气动阻力更小，飞行员视野更加开阔。
在制造装配方面，中国商飞总装制造中心浦东基地相继建成了全机对接装配、水平尾翼装配、中央翼装配、中机身装配和总装移动5条先进生产线，采用自动化制孔、钻铆设备、自动测量调姿对接系统等先进设备，实现了飞机的自动化装配、集成化测试、信息化集成和精益化管理。此外，3D打印技术也在机舱装饰、窗框等制造环节得到应用。在结构选材方面，C919首次大规模应用先进材料，如第三代铝锂合金材料、先进复合材料在机体结构上的用量分别达到8.8%和12%，显著减轻了飞机结构重量，提高了经济性。
在测试技术方面，自2017年首飞成功至2022年底，C919在适航认证期间开展了大量试验测试及试飞科目，具体包括飞机全机静力试验、全机疲劳试验、系统功能试验、航电试验、电源系统试验、电气系统通电试验、起落架收放试验、对飞机结构气密性检查的气密淋雨试验、考验客舱气密性与增压极限载荷验证试验、APU开车试验、发动机点火试验、滑行试验、发动机反推试验、失速试飞、自然结冰试飞、擦尾试验、鸟撞试验、雷击测试、全机应急撤离演示试验、极端天气测试、侧风试飞、溅水试飞、最大刹车能量审定试飞等。
在这些试验中，我国科技人员对一些试验测试经验不足，缺乏相关案例作参考，这就需要自力更生，勇于探索和创新。譬如，面对C919的飞控系统、航电系统和电源系统测试，科研人员们大胆地将“铁鸟”“电鸟”和“铜鸟”试验系统集成起来，“三鸟”联动开展测试，最大限度地保障了C919的飞行安全。
C919的未来
一是深耕国内民航市场，形成品牌效应。作为一款全新的机型，C919在国内航线商业运营中，特别是在“磨合期”内，难免会出现各种各样的问题。要通过各种措施将出现问题的可能性降低，杜绝安全事故，保证安全飞行，形成中国民机的知名品牌。同时，做好国内民航市场，为未来开拓国际市场积攒口碑。
要不断提升飞机维护保障水平，飞机飞到哪个城市，维修维护系统就覆盖到哪里；虚心学习和借鉴空客、波音机队的维护保障经验与规章制度，确保飞机的安全性。要做好人员培训，不管是飞行员、机组人员、地勤人员、维护保障人员、管理人员还是技术支持人员，培训工作都要跟上。业务上要严格要求，思想上要作风硬朗，持证上岗、宁缺毋滥，要杜绝人为因素导致的航空事故。在商业运营中仍需不断对机型进行完善，在实践中发现问题、纠正问题，进而充分发挥飞机的优越性能。
二是国产化替代工作刻不容缓。从构成来看，C919主要由机体、发动机以及飞控系统、航电系统、燃油与液压系统、起落架系统、高升力系统等机载系统组成。机体结构，即机身、机翼和尾翼等部件占整机价值量的40%左右，其制造由航空工业下属的航企承担。可以说，C919的机体结构基本实现了全国产化。
但机载系统方面，国产大飞机对国外的依赖程度仍比较高，比如飞机的动力系统、航电飞控系统等十几个关键系统都有外企介入甚至主导，尽管中国企业通过合资模式和项目合作方式也参与到了其中。在动力方面，目前C919唯一的配套发动机为美法合资CFM国际公司生产的发动机，国产配套发动机尚在研制中。因此，C919发动机和核心机载系统的国产化工作已刻不容缓，势在必行。■
（作者系同济大学航空航天与力学学院教授）