1868年飞鸟造型的滑翔机

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  1. 世界航空发展史,三足之鼎一足已废,兔子极速顶上
  2. 悲壮的“运十”项目
  3. 击溃日本自信心的中国“大飞机”

前言

大型客机不只是一种交通工具,而是一座飞行的纪念碑,是争夺全球“工业制空权”的高地。

一说到中国大飞机,大家首先想到的是C919,然后,第一句话必定是:发动机是国产的吗?

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这张图是网上攻击中国大飞机用得最多的,从图上我们得到的结论:我们只造了C919的壳子!

我们很多人想当然的认为,造大飞机,能买到发动机谁不会造啊!你别说,全世界还真没几个国家能做这种“攒机”的事!

造大飞机是一个系统工程,很多人可能不能理解什么叫系统工程。我举个例子:

如果让你造个小茅屋,你一个人整整应该能造出来。但是,如果给足你材料,让你设计好,再组织人来造一幢摩天大楼,你绝对没有这个能力。因为光设计一幢摩天大楼,涉及的知识面从地质、材料、结构、流体动力学、气候、声光电、机电、自动控制等等一系列的学科,再进行施工建造过程的工程项目管理,哪一项都需要专业人士才能搞得定。这就叫做系统工程。

一、世界航空发展史,三足之鼎一足已废,兔子极速顶上

飞行是人类自古以来的梦想,这个梦想,一直到19世纪空气动力学等一系列学科取得进步之后,才开始进入实现。起初人们总是希望设计一种像鸟一样的飞行器,后来意识到人类目前无法制造出如鸟类翅膀那样具备滑翔、前飞、悬停甚至倒飞的多功能设备,这些尝试奠定了飞机设计的基础。

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1903年,美国的莱特兄弟用云杉、平纹细布等材料制作了一架动力飞机,在12月17日完成了真正意义上的首飞。该机虽然结构简单,但已经具备了现代飞机所需的基本要素。

莱特飞行者II
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莱特飞行者II

莱特兄弟携“飞行者”飞机在欧洲巡演影响强烈,欧洲迅速出现了飞机研发热潮。

作为20世纪初世界财富中心、工业中心、科学中心的欧洲,多国相继组建空气动力学和相关技术的专门研究机构,使飞机研制和试验成为有科学技术指导和严密组织的工业门类,推动飞机的改进和应用,以及大型化发展。法国政府、军方和私人的资助大量涌入,使得法国的飞机制造技术突飞猛进。1908年德国政府和军方资助下,空气动力学家路德维希·普朗特指导建造了世界上第一个连续回路风洞。

欧洲航空工业发展之迅猛,让美国都始料不及。
1905年10月12日,由比利时、法、德、英等国发起的国际航空联合会(FAI)在巴黎成立。
1907年,法国伏瓦辛兄弟创办了世界第一家飞机研制工厂,标志着“飞机工业”的诞生。
1909年7月,法国人布雷里奥驾驶飞机从法国飞跃英吉利海峡到达英国。
1909年8月22日,在法国兰斯举行了第一次大型航空博览会,参展飞机38架。
1910年3月,法国人法布尔设计的水上飞机飞行成功。
1913年,俄国人西科斯基成功制造出世界第一架4台发动机的大型飞机。
1918年2月,德国投入战场的齐柏林-斯塔肯R.VI重型远程轰炸机已经能够挂载1吨重的炸弹进行远程轰炸。

尽管莱特兄弟先行一步,美国的飞机制造业和同时期的欧洲相距甚远。第一次世界大战时,美军部署在前线的飞机约为六千多架,仅为德国战时飞机年产量的一半。更尴尬的是,就这么点家当,有四千多架还是法国制造的……

究其原因,与美国的专利保护措施有很大的关系。和爱迪生同志一样具有强㤠商业意识的莱特兄弟第一时间为他们的发明申请了专利,1906年,他们的专利“飞行机器”获批。莱特兄弟非常有远见,其专利覆盖范围非常广,于是两兄弟坐地起价,专利使用费高达10%。这一做法使得他们俩合法的阻止了美国的创新和竞争,传奇飞机设计师寇蒂斯深受其害,汽车业巨子福特都看不下去了,跨界支援寇蒂斯和莱特兄弟打了八年官司。

1917年一战后,美国为改变这一状况,政府出面干预,建立了专利许可联盟,强行将莱特兄弟的专利费从10%降到1%,并强令向所有人开放专利使用,包括与莱特兄弟结有宿怨的寇蒂斯。其后早已蓄势待发的美国航空产业获得发展良机,才迅速成为当时世界上最大的飞机制造国,到1918年年产飞机达到14000架,跃升为世界第一。

当然,美国飞机制造业落后欧洲,并非莱特兄弟一手造成的,当时美国的经济实力、工业化水平、科技水平,都和欧洲相差甚远,航空工业潜在的资金支持、科技力量,都不能和欧洲列强相比。

一战德国战败,给了美国个契机。

荷兰人福克在法国的一次航展中看了莱特兄弟的飞行表演后,决意投身飞机制造业,1910年赴德国接受机械师的培训。福克是个天才,赴德学习不到一年就成功地制造出当时最快和最坚固的单翼飞机。福克想把这一成果献给荷兰军队,却遭到了冷遇。反而是德国军方慧眼识英雄,大力支持福克创业。1912年,福克在柏林附近建立了福克公司,很快就成了享誉欧洲的飞机设计师。一战爆发后,福克作为中立国荷兰的国民,拒绝了德国军方要他加入德国籍的要求。福克因此受到了猜忌和限制,工厂被德军严密控制,福克本人被限制出境,还收到了“欠税”的指控。种种压力之下,福克只得继续为德军服务。
德军战败后,1918年福克偷渡回荷兰。由于凡尔赛条约对德国航空业的限制非常严苛,福克在德国的工厂被强行解散,所有物资都不能出境。福克靠走私弄回了一部分飞机和零配件,这才得以继续他的事业。为了避免凡尔赛条约的制裁,“福克”不再出现在新企业的名字中,创办了平平无奇的“荷兰飞机制造厂”,但是不管是当时还是后来,人们都称之为“荷兰福克”,福克的事业就此从军用转向了民用。
不过,转型民用,福克也没能彻底逃过一战往事的纠缠,不得不远走他乡。1923年,福克移民美国,还在美国搞了一家新公司——美国福克。

福克是一个缩影,一战后苛刻的凡尔赛条约,摧毁了德国工业,美国借助战乱从德国和欧洲收罗了大量的科学家。(估计尝到了甜头,美国从此走上了发战争财的道路,二战、海湾战争、俄乌之战莫不如是)

福克飞机
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福克飞机

1928年开始,经历两个五年计划,苏联经济到二战前达到空前强盛的程度。苏联已建成完备的航空产业体系,包括上百家航空企业、一批国家级航空航天研究院、飞机设计局、发动机研究机构等。

而这一时期,恰是美国遭遇经济大萧条,在美国和苏联之间形成了空前绝后的“国家级交易”,数以千计的美国公司向苏联提供大量机器设备,转让与输出技术,形成一个浪潮。1931年美国出口的机器设备有50%卖给了苏联,1932年英国出口的机器设备有90%卖给了苏联。1935年,苏联获得了DC-3的专利,并在此基础上生产了里2飞机。正如斯大林在二战后说的那样:“苏联所有的工业,有三分之二是在美国帮助下建成的。”

在随后到来的第二次世界大战中,苏联在极其困难的情况下,边东撤、边恢复、边生产,维持了巨大而顽强的产业能力。战争期间,除了从美国得到的14000架飞机外,其他航空装备均由本国生产。

两次大战期间,苏联建成了完备的国家航空科研体系,这个独特而完备的国家航空科研体系,是苏联航空产业引以为傲、最重要的基础:
国家级研究机构有中央空气流体动力学研究院(1918年创建)、中央航空发动机研究院(1930年)、全苏航空材料研究院(1932年)、航空工艺和生产组织研究院(1936年)、格洛莫夫飞行试验研究院(1941年)、国家航空系统科学研究院(1946年)。飞机设计局有:图波列夫设计局(1922年)、拉沃契金飞机设计局(1937年)、苏霍伊飞机设计局(1939年)、雅克夫列夫飞机设计局(1939年)、米高扬飞机设计局(1944年)。发动机研究机构有:卡莫夫发动机设计局(1943年)、留里卡设计局(1946年)。

至此,世界航空业三国鼎立局面形成:欧、美、苏。

苏联解体前,作为世界航空业的一极,也是极强的。安东诺夫(Antonov)、伊留申航空集团 (Ilyushin)、苏霍伊航空集团 (Sukhoi)、图波列夫 (Tupolev)在客机制造业中占重要地位。然而,随着苏联解体,俄罗斯的航空业一落千丈。安东诺夫归入乌克兰,后来连世界最大的运输机安-225都拆解了。

前苏联专家
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前苏联专家

那个年代,中国刚刚步入发展之路,家里粮也不多。但是,很多有情怀的俄乌专家,抱着对理想的执着,毅然投入到中国的大山之中。其后,中国的军工业迅猛发展,在多个领域有了较大的突破。

现今世界上最大的客机制造商是美国波音公司和欧洲空客公司,2020年,波音公司的市场份额约50%,空客约38%。然而,在1970年,空客公司成立时,波音的市场份额曾经高达80%。这两家公司长达半个世纪的竞争,是世界上最受瞩目的“公司战争”。两大巨头在民用航空器制造业领域的鏖战,推销员都是欧美的政要,甚至总统亲自上阵。

长期以来中国在飞机制造业扮演着打酱油的角色,在大飞机更是不值一提。但是,随着C919开始商业飞行以来,世界格局悄然发生了变化,原来残废的一腿,有了兔子的最强buff加持。

据蒂尔集团和空气动力咨询公司联合发布的《全球航空航天产业规模与国家排序》报告,2017年全球航空航天产业总规模8380亿美元,美国占49%,为4094亿美元。法国居第二位,为690亿美元,占8%;中国居第三位,为612亿美元,占6%。

二、悲壮的“运十”项目

严格说起来,中国航空业起步并不晚。

早在1907年,冯如在美国创办“广东制造机器公司”,1911年将其搬回祖国,以“壮国体,挽利权”为办厂宗旨,取名“广东飞行器公司”。此前的1910年,清政府在北京南苑开办飞机工厂,是中国第一家航空工厂。1913年,又在南苑创办中国第一所航空学校。1918年2月,北洋政府海军部在福建马尾设立飞机制造厂,开始水上飞机的设计与制造。

奈何内战频仍,外敌入侵,失去了稳定、持续发展的历史良机。

一直到解放后,1951年4月,当时的政务院下发了《关于航空工业建设的决定》,标志着新中国航空工业正式建立。第一个五年计划期间(1953-1957年),国家投入大量资金,创办了一批航空高等院校,建设了13个重点骨干企业,初步建立起航空制造体系和人才培养体系,使航空工业迅速完成由修理到制造的过渡。

因为全国经济建设高潮,国家实在没有这么多钱向各个薄弱的工业撒胡椒面,在紧缺的基建工业和军工面前,民航工业相对来说是投入比较少的。

但是后来发生的一个事件,让政府下定决心搞自己的客机。

1955年4月11日,一架隶属于印度航空的民航飞机,经香港机场中转后,飞往印度尼西亚首都雅加达。这是一架由洛克希德公司制造的749A型飞机,机上有8名机组人员和11名乘客。
起飞5小时后,正当飞机接近印尼海岸线时,右侧引擎处突然发生剧烈爆炸,失去控制的飞机在半空中发出三次求救信号,最后在爆炸声中断成三截撞向海面,机上乘客全部遇难。
那架被称为“克什米尔公主号”的飞机上,乘客都是赴印尼参加万隆会议的中国代表团成员,而周总理来原本也计划搭乘的,后来临时决定取道缅甸赴会,这才幸运地躲过一劫。
空难发生后,经过调查,事情很快就搞清楚了:空难是由国民党保密局策划、针对周总理的暗杀事件,他们买通香港启德机场的清洁工,在飞机引擎下安装了TNT炸药。
当时世界主要大国的领导人,基本都有自己的专机,直到1965年,周恩来访问罗马尼亚,乘坐的仍是从巴基斯坦租来的飞机。1958年赫鲁晓夫访华时,飞机降落在北京南苑机场,中方曾组织航空领域人员参观图-104。面对这架当时人类航空工业的登峰造极之作,参观成员一面惊叹,一面不免发出感喟:我们什么时候才能自己制造出如此先进的飞机?

1956年,5月28日中国试制的第一种喷气发动机涡喷5在沈阳试制成功。7月19日中国试制的第一架喷气歼击机歼5在沈阳首飞成功,标志着中国航空工业跨入喷气时代。同年7月2日毛主席参观在中南海举办的航空工业展览,指出中国要自己设计飞机,要有自己的“图波列夫”。

20世纪50年代末期,中国航空工业先后成立了材料、技术情报和飞行试验等专业研究院所及飞机、发动机和航空仪表设计室,创办了航空研究院和22个航空专业设计所、研究所,在相对短时间内建立起了航空工业体系。

70年代后期,中国航空工业不仅在东北、华北、华东有了比较强的飞机及其配套的生产能力,而且在中南、西南、西北等地“三线”地区建成了飞机和发动机、机载设备的成套生产基地,形成了比较完整配套的生产能力。

这段时间,中国航空业还是以军工为主,但是轰-6仿制图-16轰炸机期间,苏联专家还在的时候,我们还打算在6爷的基础上研制客机。没想到友谊的小船说翻就翻,黑老大一夜间撤走了全部在华专家,带走了所有图纸资料,原料来承诺用火车送来的资料,那就更别想了。

好在学员中有一个叫马凤山的人,当年苏联大哥说好好学习不用记笔记会用火车送来的时候,这位精通俄语的学员,在苏联学习时就格外认真,勤奋地写下了厚厚一本笔记,飞机设计所需的关键试验与参数都被他事无巨细地记了下来。

待黑大哥撤场,轰-6研制正进入攻坚阶段,飞机研制工作一时陷入停顿,这时马凤山的笔记立刻身价百倍,成为千金难买的技术资料。这本笔记交上去后被列为绝密文件,谁要翻阅,先得经过政审,还得厂领导签字保证。

至今,六爷一直到水分子出来前,后缀都快要用完英文字母了还一直是中国空军主力轰炸机。

轰-6研制成功后,顺理成章的,中国也考虑在此基础上尝试发展自己的民航客机。1970年,毛主席在上海视察时说了句:“上海工业基础那么好,可以搞飞机嘛”。大飞机立刻成为炙手可热的项目,也正因为这句话,尽管上海航空工业基础薄弱,轰-6也诞生在西飞,但客机的研制却落在了上海。

1970年8月,客机项目正式立项,被命名为“708工程”,这一工程后来有一个更广为人知、也更为悲壮的名字——运十项目。

运十立项后,上海很快汇集了当时中国航空工业的顶尖人才和资源,西工大、西飞等单位都抽出大批人才支援708工程,马凤山这时被调来担任技术总负责人。尽管得到了高层表态支持,但运十的研制仍然是步步维艰。设计团队中很多人都是从外地调来,在上海的工作环境非常差,技术人员甚至没有固定工作场所。

运十飞机是我国的飞机设计首次从10吨级向100吨级飞机目标的冲刺,但技术人员都只有设计中小型飞机的经验,无论是材料,还是设计方案、总体布局、结构,都面临着诸多全新的挑战。

在那个“政治挂帅”的特殊年代,运十项目也不可避免地受到无端干扰。担任技术总负责人的马凤山,很长时间里都没有相应的职务,还经常处于被批判的地位,飞机设计工作也屡屡被指手画脚。

在种种内外困难下,运十设计团队以惊人的毅力克服了诸多难题,于1975年完成设计方案定稿。1976年7月,第一架运十飞机下线,送往西安做静力学试验。这架飞机总长42.93米,最大起飞重量110吨,可排178个座位,代表了中国航空工业的最高水平。

1980年9月26日运十终于迎来首飞,此时距运十立项已近十年。

运十移出厂房
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运十移出厂房

但是,后来改革开放,中国领导人走出国门,惊叹于国外的先进技术。“市场换技术”等等一系列因素的影响下,在运十首飞几个月前,当时美国民航三巨头之一麦道公司总裁麦克唐纳来访,随后不久,中美准备开始合资组装麦道飞机。

而确实在技术上和质量上落后西方的“运十”,永远定格在了1985年的国库券上。一年后,“运十”项目被终结。

国库券上的运十
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国库券上的运十

后人的评论:

平心而论,运十确实从立项之初便问题重重,它像一面镜子,映照出了中国大飞机发展早期的种种问题——定位模糊、决策混乱,不具备市场竞争力,为最终的失利埋下了诸多隐患。《中国航空报》航空专家张宝鑫说:“从出发点来看,运十并非针对民航,最初想法是为领导人出行而研制。” 运十研制团队几乎都是军机研制人员转行的,因而在设计上对运营成本、使用强度等没有像民航飞机那样考虑,要放到商业市场上参与竞争,在当时几无可能。

三、击溃日本自信心的中国“大飞机”

北大教授路风,在2004年撰写的《中国大型飞机发展战略研究报告》中写道:“运-10下马最大的遗憾,是摧毁了整个中国民用大飞机的产品开发平台”。

更糟心的是,另一边,与麦道的合资也远不如人意。开始的MD82飞机仅仅是在中国组装,无论上游的设计还是下游的零部件生产,都掌握在美方手中。这样的合作,一没有培养能力,二没有掌握技术,实质上使得中国飞机制造厂沦为麦道的组装基地。

此后的MD90飞机生产,中方要求国产化率达到70%。但是,在知识产权与核心技术方面,国外厂商是绝不肯丝毫让步的。1997年麦道公司因经营不善被波音兼并,波音要求立即停止麦道与中国的合作生产,生产线拆除,资料销毁,这一被寄予厚望的合作项目戛然而止,中国与麦道的合作也以失败而告终。

2003年,政府换届,中科院院士、“两弹一星功勋奖”获得者王大珩给国务院写信,提出重新启动研制国产大飞机的建议。2008年5月,中国商飞在上海揭牌成立,被命名为C919的大飞机项目蓄势待发。

在这之前,2002年,中国先启动了一个小飞机的研制项目,这就是ARJ21。随后日本想着,与美国做了多年的供应商,要技术有美国技术、要发动机有美国发动机,也信心满满的于2004年启动了差不多的MRJ项目。

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但是,这两个项目的发展却出现了截然不同的结局。中间过程不再细说,总的来说,中国在飞机研发、生产、试飞整个过程形成了完成的体系,具有世界最大的“风洞”,也有全球气候条件的试飞和测试环境。而日本所有的都得靠他美爹,2014年首架MRJ总装完成于夏季接受测试,其后,一直在美国摩西湖的测试基地进行飞行验证,然后到了2020年,三菱宣布停止MRJ项目。

MRJ的构想
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MRJ的构想

而ARJ21现在已经投放到市场112架飞机,目前订单775架。首家海外用户是印尼翎亚航空,不仅在印尼国内飞行,还开通了印尼到马来西亚、新加坡等航线,已经累计安全载客860万人次。(参考本人历史文章《 三菱MJR推迟交付,对比ARJ21看国产大飞机C919是否只造了个壳子? 》)

2023年5月28日上午12时31分,中国东方航空从上海虹桥机场飞往北京首都机场的MU9191航班成功降落于北京首都机场,标志着全球首架交付的C919大型客机完成首次商业飞行。

从2007年正式立项以来,C919大飞机项目历经了众多磨难和质疑,也一次又一次突破了困难和险阻。2010年C919展示样机在珠海航展首次展出并收获了100台启动订单;2011年C919通过国家初步评审并进入到详细设计阶段;2015年C919首架机正式下线;2017年C919完成首飞并进入取证试飞阶段;2022年C919获得型号合格证并向东方航空交付首批产机;2023年5月28日,C919成功完成首次商业飞行。

在C919首飞顺利完成之后,日本媒体给于铺天盖地的报道之余,也开始反思——为什么中国成功了而日本失败了。日经新闻发表了“Why China's C919 is flying while Mitsubishi's SpaceJet isn't”(为什么中国的C919成功了但是三菱的SpaceJet失败了)。

中国拥有三大世界级风洞群
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中国拥有三大世界级风洞群

为了完成C919的研制,除了表面上我们看到中国商飞的努力,背后整个中国动员了22个省市、200多家企业、36所高校、数十万产业人员参与了C919大型客机技术攻关,C919的成功背后实际上凝聚了无数的科研力量。

C919成功的背后,意味着中国掌握了民机产业5大类、20个专业、6,000多项民用飞机技术,并将带动先进动力、现代制造、新材料等领域实现集群性突破,将使得国产飞机产业链得到巨大的延伸和拓展,从而提供更多的就业机会和岗位,也将是实现制造业产业升级的良机。

C929将只有中国人自己人单干
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C929将只有中国人自己人单干

相比较的是日本在工业肉眼可见的衰落,中国工业却以不可阻挡的势头开始崛起。当中国大飞机C929成功,将会彻底击溃日本人的自信心,我们拭目以待!

写在最后

2015年,运十旁屹立起“永不放弃”的石碑雕塑
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2015年,运十旁屹立起“永不放弃”的石碑雕塑

从中国大飞机成功的曲折历程,我们可以看到,实际上并没有什么“国运”、“天佑中华”的超能力存在,有的只是中国人长期以来的坚持,持之以恒的埋头苦干,在一切可能的机会面前努力做好准备,然后抓住一个机会来改变“国运”!

下一篇,将介绍中国大动脉之铁路,敬请关注!

本文主要参考了:

《中国大飞机往事:从关山难越到翱翔九天

《详细梳理120年世界航空产业》

《从梦想到现实的极简航空科学史:航空学科的诞生和飞机的诞生》