——专访中国科学院院士曹春晓

　　□记者 邵芳

　　在5月7日举行的“领先接触——民用飞机制造技术及装备高层论坛”上，中航工业北京航空材料研究院研究员、中国科学院院士曹春晓作了《一代材料，一代飞机》的报告。曹春晓曾作为大飞机项目论证委员会委员参与这个举世瞩目大项目的论证。目前大飞机上马两年多时间，在技术等方面我们还存在哪些问题？在大飞机项目的组织创新方面是否在按照既定的模式发展？5月11日是俗称大飞机公司的中国商用飞机有限责任公司成立一周年之际，《商务周刊》就此专访了曹春晓院士。

　　《商务周刊》：作为参与中国大飞机项目论证的专家之一，您如何看待中国大飞机项目的组织和管理创新？

　　曹春晓：我是大飞机方案论证委员会19个委员之一，去年5月11日参加了中国商用飞机有限责任公司的揭牌仪式，见证了这个公司的诞生。

　　要迅速缩短与国外的差距，我们的组织模式很关键，我认为市场化非常重要，可以通过招标的方式，集所有可以集合的技术力量来制造我们大型客机。一方面要融入市场、融入世界航空产业链中，另一方面也要跟我国区域性力量融合。同时能上市的都尽量上市，集合社会的资金力量。大家都可以投资。

　　目前，无论是中国商用飞机有限责任公司还是中国航空工业集团公司的管理层，都在思考该如何走市场化这条路的问题。而且在军机方面，我也主张军工工业跟地方的无形壁垒必须打破，融入地方经济圈中才有活力。

　　《商务周刊》：大飞机从立项到现在已经两年多了，大飞机公司成立也一年了，您觉得从目前项目的运作情况看，离您设想的市场化模式还有多大差距？

　　曹春晓：总的感觉跟过去相比进步还是比较多，领导层的管理理念都有了很大的变化。中国航空工业集团从1999年开始分为第一集团和第二集团，那时我对这种拆分就不赞同。因为在国内搞两个集团，希望通过竞争的办法来提升能力，实际上也竞争不起来，根本解决不了我们技术落后的问题。我们要集合力量跟国际上竞争，在自身力量本来就不够的情况下，拆分就把力量分散了。

　　关键是，两个集团各搞各的根本谈不上竞争，还做了很多重复的工作。所以将两个集团合在一起是完全正确的。即使下面要分，也不是采用过去的分法，应该按照专业、按照不同的制造系统分，比如发动机，国外都有专门生产发动机的企业。现在中航工业集团下属就成立了包括专门从事发动机研制在内的10个子公司。

　　我们看到，波音787发现自己的模式有些过头，过于放手交给承制商，后来反过来要往回收。波音公司原来是“风险共担”，飞机的设计工作也让别人来做，他们自己协调，但是协调得不够，最后影响了787的进度，现在吸取教训加强了一些控制。我国大飞机在组织管理方面既要国际合作又要“以我为主”。在走市场化这条路的同时应注意发挥我国具有的“能集中力量办大事”的特点。

　　《商务周刊》：大型客机从设计到制造，给我国航空工业带来了哪些挑战？大飞机项目上马之前有人总结了十大技术难题，目前有哪些进展？

　　曹春晓：这个项目从设计到制造，我们最大的问题就是经验不足，在技术上可能会走些弯路。管理上，中国商用飞机将设计、总装、市场营销、客户服务等关键性环节都抓在自己手上，制造上靠整个中国航空工业等共同努力。当然，航空材料的研发不仅需要航空系统，更需要靠冶金系统等搞材料的单位共同参与，就更要靠全国了。

　　有的专家过去提出的大飞机发展方面的十大关键技术是值得大家重视的，但也应看到，实际上这十大关键技术主要是从飞机设计的角度提出的，并没有包括其他一些主要的关键技术，我们必须充分关注和理解温总理讲的这段话：“制造大飞机不容易，要突破许多关键技术，特别是发动机、材料和电子设备。”

　　作为核心部件，发动机是至关重要的。中航工业发动机公司作为供应商，承担大型客机发动机的设计、研制、生产、销售、维修、服务、技术开发和技术咨询等工作。目前来看，我国掌握大飞机发动机的自主研制和生产能力至少需要一定时间。从这个角度来说，我们对用于大型客机的发动机的研发还需要加快速度。按照规划，大型客机首先要购买国外成熟的发动机实现首飞，我们国产发动机同步进行研制，在适当时机换上中国自主研制的发动机。

　　当然，从材料的角度来说，发动机面临的困难更大。高推重比航空发动机的成功，70%取决于材料，其中最关键的材料是镍基高温合金。因为发动机温度高的时候有1700℃左右，现在镍基合金的熔点只有1350℃左右，还要靠空心、内冷叶片来解决。这样结构复杂的空心叶片中，有些要做成单晶的，难度很大，弄不好容易报废。在这一点上，国外的技术要比我们成熟很多，他们早已实现批量生产，而我们的合格率比国外低。

　　机载系统包括很多电子元件，也是需要我们做很大努力的，但在这方面我不是专家。

　　《商务周刊》：作为一位材料学家，您认为在飞机上采用复合材料具有哪些优点？

　　曹春晓：我国大型客机制造的三大关键技术之一就是材料。目前，飞机上越来越多的采用复合材料，比如在波音787上复合材料的质量占50%，空客的双发远程宽体客机A350原来采用了37%，但是飞机的订单少，竞争不过波音787，所以后来决定重新设计，改变设计后空客350在复合材料的使用上达到53%，比787还要多一些。因为大量采用复合材料后，飞机本身重量减轻了，有利于减少油耗。

　　关于复合材料是否安全的问题，波音与空客还发生了争论。之前，空客认为波音大量采用复合材料是不安全的。实际上经过证实，这样做还是安全的。在军用领域，美国的B2轰炸机是很能体现他们军事实力的飞机，上面就采用了38%的复合材料。那是他们1980年代就开始设计的。美国认为复合材料的应用是安全的，他们做了很多的实验和应用研究，经过大量应用的考验，已经进入成熟阶段。

　　对金属材料来说，人们直观感觉可靠，但实际上也有不可靠的地方。飞机长期飞行，金属材料就可能出现“疲劳裂纹”，并且这种裂纹往往很难发现。材料在反复受拉力和压应力的作用下，裂纹开始扩展，裂纹越来越大，材料就断了。材料造成的飞机事故大部分都是由 “疲劳裂纹”引起的。比如1998年发生的我国民航史上首例大型客机迫降成功，东航的2173号客机空中遇险的原因就是飞机前起落架的销子断裂导致起落架收放失效。经鉴定后发现，飞机销子中某种金属成分含量过高，成分构成不合理，导致金属产生裂缝。而复合材料即使产生疲劳裂纹，其扩展速率是很慢的。即使有裂纹，只要不超过一定的长度还是可以用，不会马上断。因为复合材料有增强用的碳纤维在里面，基体是高分子树脂，当裂纹遇到碳纤维时就拦截，并产生桥接作用，这样裂纹扩大的速度就很慢。

　　现在复合材料基体是树脂，主要靠碳纤维增强。也有使用其他的纤维来增强的，如采用玻璃纤维，但效果不如碳纤维，不过玻璃纤维价格便宜，塑性也比较好。碳纤维强度最高，也最轻。现在飞机复合材料中绝大部分都是碳纤维增强。

　　还有金属基的复合材料，就是在金属里面放纤维，例如在钛合金里面用碳化硅纤维增强，但是价格昂贵。现在国外虽然已经采用钛基复合材料，但还是少量的。今后，钛基复合材料的价格会慢慢的降低，那时将会被大量采用。

　　《商务周刊》：我国复合材料技术目前与国际上有怎样的差距？大飞机立项对我国航空材料技术发展应该是一次难得的机会。

　　曹春晓：我国航空材料技术与国际先进水平相比还存在一定的差距，包括应用水平、材料基础、制造工艺、设计方法等方面。大飞机的立项肯定是为我们提供了很好的发展机遇，我们应该抓住这个机遇，提高自主研发能力。

　　材料是航空制造业的前提，材料、设计、工艺在航空制造业中的关系非常密切，这一点尤其体现在复合材料上。在大飞机上不断加大复合材料的使用，也需要设计、材料和加工技术的不断升级。

　　我们国内已经有不少的地方用了复合材料，但大都是少量应用在飞机的垂直尾翼和水平尾翼上，都是比较小的飞机，不是大飞机。飞机尾翼不是主要承力件，主要承力件是机翼和机身。现在我国机身上还没有用到，在机翼上有少量的应用。我国大型客机用的复合材料一开始从国外采购的比较多，大飞机项目主要方针是“全球采购”，但是我们关键的材料一定要立足于国内。

　　国际上复合材料做得最好的是日本和美国，意大利也不错。理论上，民用飞机上的复合材料零部件不存在采购上的障碍，在复合材料方面国外主要封锁的是核心技术，产品相对是开放的，我们可以买到成品结构件，但是高质量的碳纤维买不到。

　　除了制造上的困难，生产设备也很重要。如果我们要把复合材料使用到机身上，就需要采用自动铺丝设备。自动铺放设备有两种：自动铺丝设备和自动铺带设备，自动铺丝设备由于属于技术尖端，从国外还买不到，我们正在组织这方面力量开发。

　　可以看出，大飞机的立项对我国航空制造业有很大的带动作用。航空工业具有产业链长的特点，涉及的先进技术很多，是制造业的一个制高点，发达国家都在争夺这个制高点，我们不能再失去机会了。

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