当前位置: 机电产品 >> 机电产品前景 >> 国产率60的C919正式投入商用,意味
国产化率60%。这是明面的数据,实际可能达不到,但也差不了太远。
很多人在质疑C国产化率不高,好像做出个飞机没什么了不起的,只会问发动机是不是国产的,一说不是,马上就嗤之以鼻,仿佛这飞机就像搭积木一样简单,一点技术含量没有。
我觉得有必要给大家好好讲讲。
一架飞机可以大概分成几个部分
1)机体
(2)动力系统
(3)航电系统
(4)机电系统
(5)内饰及其他
(6)总装集成。这部分不算飞机的组成部分,但确实飞机制造中非常重要的一部分。
(1)先看机体
C的机体都是国产的,包括气动外形设计和装配布局。
这一块看似傻大粗,但千万不要小看。发动机我们暂时造不出来,不是真的技术上不会做,是性能成本综合实力不行。但这么大的飞机,整机设计能力过关的,整个世界一只手数得过来。
气动外形的设计非常难。因为气体是流动的,很难用公式直接推导受力分析。只能是一边算,一边设计,一边实验,然后反复修改迭代。机翼厚度多几毫米,少几毫米,尾翼高一点,低一点,发动机吊在机翼上的位置左一点右一点,对整个飞机的受力有着决定性的影响。
而我们做小产品设计的时候,受力除了分析简单,还能做真机来实验。我们之前做一个小产品,是装在iPhone上的,为了验证如果用户使用中脱手,摔下来会怎样,我们买了十几款iPhone,接上我们的设备,从不同高度,不同地面材质,不同落地角度,反复地摔,摔坏了就分析原因,改设计,改完再摔。你说换成飞机,这怎么搞?好在中国有全世界领先的风洞群,虽然不能像我们那样直接摔,但实验条件绝对是世界第一集团的,这个第一集团也就2个国家。中国最大的风动实验室在绵阳,一个平时都没什么存在感的城市,但是对于中国的航空工业有着举足轻重的影响。
有风洞了是不是就按个按钮直接吹就好?不是的,首先风洞里不可能放一架真飞机。那种风洞现在没有,以后估计也不会有。放进风洞的是一个模型,问题来了,你怎么知道模型吹出来的效果跟实际大飞机是一样的?如果不一样,那两者之间要怎么换算?吹出来效果不好,我在模型上削掉1mm,吹出来OK了,那代表我在真实的飞机上削掉同样比例的厚度,也会OK吗?风洞是有边界的,有个外壳包着,这个外壳对空气流动是有影响的,而大自然里是没有边界的,风是自由流动的,这两者之间怎么模拟?
风洞里的飞机模型,是用一个支架撑住的。
在极高风速下,一根杆子对空气流动的影响是不能忽略的,你怎么排除这个支架对实验效果的影响?
实际空气中,有横风,有低压区,有湍流,会下雨,空气温度低,机身会结冰,这些情况,在风洞里要怎么模拟?
好了,就算你能安全飞起来了。要不要考虑油耗,更低的风阻设计起来也是个很棘手的事。要不要考虑噪音,开过汽车的人都知道,风噪绝对是噪音的一个重要源头。
现在一架飞机整个设计过程,动辄要在风洞里吹上万小时。
整体装配布局。大的设计原则,当然是可以抄的。但一落到细节,都还是要自己一点点抠。因为你用的配件是跟波音空客不一样的,你的气动外形跟他们也不一样,所以整个飞机的质量分布一定是要重新设计。左右配重,前后配重,重心位置,空载的情况,满载的情况,遇到横风或湍流的情况。再考虑到后面我们要提升国产化率,整机的设计是不是需要考虑以后升级的兼容性。这个难度的量级也是非常高的。以上用到的钢材和其他材料,也都是国产的,抚顺特钢和宝武钢铁占了大头。
这块难不难?难。每一块钢板动辄几吨,造出来不容易,这还是其次,强度,抗机械疲劳特性都要很高的要求。比如机翼的厚度就30厘米,它除了要承受飞机发动机10-20吨左右的重量,同时它还得承受飞机起飞降落时产生的重力和压力。
然后整机组装的时候,那么多原器件要组装在一起,要不要开洞,要不要打钉。做过结构设计的人很清楚,一块完整的钢板,你能比较好地计算或估算他的强度和受力。你在上面打洞,打钉,那这复杂度就不是高一点点的问题了。
整个机体,你不能让它有共振发生,发生了就是灾难。甚至局部的震动,都需要严格控制和详细评估。因为震动对结构的寿命是有很大影响的。
以上这些,都是依靠国内的力量自己完成的。几乎所有的航天工业的国企都参与进来了,一部分民企也参与其中。中航飞机、中航沈飞、中航成飞、洪都航空、中直股份,是不是名字都好熟。
机体部分的价值大约占飞机的40%。
(2)动力系统
目前的动力系统,包括发动机,反推设备,辅助动力设备,都是来自美资或美法合资的外企。
动力系统部分的价值大约占飞机的40%。
(3)航电系统
这部分就比较复杂了,也是国产化率比较有争议的地方。
航电系统包括了核心处理器,显示系统,综合监视系统,传感,导航,导航,飞控,娱乐等等,还包括整个客舱系统。
这部分几乎没有纯外资供应商,全是中外合资,而且中资占比都不低,都在50%或以上。当然,里面的技术应该大部分是来自外国企业的,中资就是出资并提供市场机会。但再过几年,这部分中国企业会不会赶上来,我觉得几乎是榜上钉钉的事。当然赶上需要的时间也不会短,肯定是以10年计的。
(4)机电系统
这部分包含了燃油系统,液压系统,电源系统,防火灭火,除冰,空气系统。
这部分跟航电系统一样,供应商几乎都是中外合资。我认为这部分中国企业要赶上来相对容易一些,不需要10年。
(5)内饰及其他
这部分包括了座椅,厨房,厕所,行李架,其他内饰等等。全是国产的。
(6)总装集成。
这部分很容易被大家忽略。但是这个技术含量也是非常高的。
大家在脑海里模拟一下,我们把以上提及的所有零部件全部给你,再给你配上几百个工人,你能把它们装成一架飞机吗?
先说场地,装这么大一架飞机,需要多大的地方?这么大的地方不能有柱子,要不然装好的飞机出不去。这么大的地方,如何安排货物动线和人员动线,配件从哪进,沿着什么线路,用什么载具运输,人和设备和车怎么分离保障安全,电源怎么排布,气管怎么排布,水管怎么排布,消防系统怎么设计,空气系统怎么设计。
吊装系统怎么设计?请注意,那里是不可能用龙门吊的,然后我刚刚又提了整片装配区不能有柱子,意味着房顶也是不能受力的,除非有另外的特殊结构。
好了,场地有了,装配顺序怎么安排?几十万个零部件,你顺序错了有时候就要返工,有时候返工都没办法只能暴力破拆重新来。而且你也不能一个一个装,这样一个飞机装到猴年马月去了。为了保证效率,一定是尽可能并行装配的,这个装配流程的设计就能让人崩溃。
你可以想象一架飞机里面有多少电线和管道吗?一架飞机的电缆总长度超过了公里。这些线怎么走?怎么固定?要不要绕开一些关键器件?电气安全怎么考虑?
还有个问题,大家可能不知道,飞机在装配过程中是需要翻转的,不翻过来有些东西很难装,怎么让他翻转,怎么让他又能翻回去。这涉及多少设备和支撑治具。
所有的安装都需要工具和治具,治具就是专门定制的工具。装飞机可不是用螺丝刀拧啊,每一个步骤,需要用什么工具,步骤是什么,全都是要明明白白,要标准SOP的。
给大家看一份标准的SOP
作业步骤,注意事项,器件、工具、耗材、操作例图全都要仔仔细细,清清楚楚。
你猜装一架飞机需要多少这样的文件?这些文件互相之间不能有场地冲突,工具冲突,安全冲突。
你头不头大我不知道,我反正写到这头都大了。
完了吗?
没完!这么一大坨东西,由几十万个部件组成,装完你不测一下?万一没装好呢?不是万一,而是肯定有地方没装好。好了,那怎么测试?哪些项目需要测?测试方法是什么?测试工具是什么?测试安排在组装环节的哪个部分?因为有些东西你晚了就测不到了
测试要不要写SOP?要的。测试SOP有可能比组装SOP内容更多。是不是头又大了?
还没完。飞机最后是要喷涂的。消费类电子做量产喷涂是很简单,都是自动化操作,但那是已经前期调试完成之后的结果啊。喷涂线调试的时候可一点也不简单,有没有死角,颜色均不均匀,颜料如何保证没有色差,不同的面如何设计能一次性喷完。都是要想要试的。但你现在面对的是一架飞机,没那么多机会给你去试。光是怎么保证喷的颜料怎么不乱飞污染到其他地方,我就想不出来了。小产品可以用遮盖的方法,飞机,我不懂。
完了?
没有。人从哪来?
波音最大的一个工厂有3万人。这还只是一个厂,波音全球有16万员工。这些人可不是普通流水线上打螺丝的员工啊。装飞机的人,知识和技能水平肯定是制造业里最高端的那些人,这种人,你动不动就跟我说来几万个?这些人来了之后,要不要培训?培训的老师从哪来?咱们C这可是新工厂,新机型。
如果你能坚持看到这,还会说C没有技术含量吗?
唉,最近被那些动不动就问发动机是不是国产的人气到了。咬牙写了这篇,写了几个小时,大家都看到这了,点赞收藏什么的来一波呗。