偷工减料,邀请中国评估问题客机

文|武器正能量

自本月10日埃塞航一架波音737MAX8飞机坠毁,导致157人遇难的事故发生以来,波音因为737MAX系列飞机上的人为设计失误导致的全球信任危机正愈演愈烈,而就在17日,根据美国相关媒体报道,美国政府交通部下的联邦航空管理局作为监管方,因为监管不力正在接受美国运输部的调查。而在调查中FAA意外披露,波音公司在对737MAX系列飞机的MCAS系统进行惯例安全检查时出现了严重的违规行为。

图片 1 资料图:C919供应商

文|利刃军事

这几日,波音737MAX在不到五个月之内,连续两次出现坠机事故,导致300多人丧生,将一向追求质量的波音公司推到舆论的最高点,到目前为止,世界上所有在服役的B737MAX都已取消航班,包括美国本土的航空公司,只有等到波音公司真正的解决了引发坠机的相关问题,B737MAX才会重回蓝天。

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  自2008年C919项目正式启动,到现在C919项目已经经过了7年。而在2015年的11月,这个项目启动7周年之际,第一架C919也即将下线。这代表着中国航空业在民用航空领域的一次里程碑式的进步。

在波音737MAX客机接连坠机两次,深陷于飞行安全风暴中心的眼下,为737MAX提供适航认证的美国联邦航空管理局在近日做了一个出人意料的举动:FAA先前已经选定了美国国家运输安全委员会、美国太空总署、乃至国际航天协会的官员专家组成联合审查小组,以对737MAX重新进行安全评估,而根据路透社消息显示,在FAA邀请的目标当中,中国民航局也赫然在列。

在这场波音的质量信任危机中,受益最大的莫过于欧洲空中客车A320系列机型。B737MAX作为B737系列里第四代机型,就是用来与A320NEO抢夺市场的,但是B737本身作为一款上世纪60年代的飞机,受当时的技术约束,在现今先进的民航技术条件下即使升级也会遭遇不少的问题,比如说复合材料的应用,以及起落架短的问题,都限制了B737的进一步改进,为了和A320NEO竞争,B737MAX采用了更大直径的发动机,但是问题是机翼距离地面的高度就那么高,即使波音在后来的改进中也加长了起落架,但也只是杯水车薪。

埃塞航空难事故现场

  与“民航前辈”的对比

图为中国南方航空的波音737MAX客机,南航目前共有50架737MAX订单。

如果起落架明显加长,不仅要考虑其刚度问题,其机身的起落架舱也要修改,进而导致全机结构重新设计,不仅耗时而且耗钱,在时间就是金钱的民航战场里,如果进度落后,那么B737MAX将面临市场份额急剧减少,而且大直径发动机的配备,导致发动机唇口高出机翼一部分,在大迎角情况下,更容易失速,这也是波音所谓的机动性增强系统。

MCAS系统是一种自动配平系统,目的是用来阻止737MAX飞机由于机翼设计缺陷导致的不可控上仰。而根据波音的披露显示,该系统在程序逻辑上存在漏洞,只要系统因包括故障在内的各种原因认为机体正处于超过安全限定的上仰状态,那么该系统就会强制让飞机进行俯冲,并且全程不受飞行员控制。在去年10月印尼狮航和今年3月埃塞航同款飞机相继坠毁后,各国纷纷猜测,MCAS系统就是造成这两起事故的元凶。

  C919并不是商飞的第一款产品,但相比实验性质更浓的ARJ21客机,C919想要“赚大钱”的意图更加明确,该机定位上就瞄准着民航市场中最大的一块:170座级窄体干线中程客机。这类客机目前的代表产品是波音737系列与空客A320系列,在世界民航市场中占据着大半份额。对于国内航空公司而言,绝大部分航线都由此类飞机执行,而C919主打的经济性与可维护性主要瞄准国内航线市场。

早在去年,波音公司自身就已经做出预测,认定中国民航市场的规模仍将继续扩张,坐稳“世界第二”的位置:单单从这一点出发,FAA和波音希望让中国加入737MAX客机的安全评估,以期让这个“大客户”群体恢复使用信心,从表面上看这个理由绝对具备说服力。

此外,对于波音的信任危机中,中国的C919也被媒体报道,认为在B737MAX失利的情况下,C919可以在全球的市场中抢占份额。但是从目前的情况来看,这种想法还是有点乐观。C919与A320,B737MAX同属窄体干线客机,其与后者竞争的最大优势就是后发优势,在座舱的舒适度与航电的综合先进能力,而到目前为止,C919的订单有一千架左右,有29家客户,其中只有3家是国外用户,而B737MAX有近5000架的订单,在这一方面,C919就处于劣势,当然这也是因为C919迟迟得不到FAA的适航认证,没有FAA的适航认证,C919走出国门的难度相当的大,而目前C919也只有中国民航的适航认证。

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  作为同级民航客机中使用范围最广的机型,波音737几乎可以算得上是该级别客机的一个标杆。从80年代中国民航市场化开始,波音737系列就是我国民航的主力机型。从最早的波音737-200到现在的737-900,中国天空上的波音737已经换了好几茬,C919在面世之后,所面对的最大对手自然就是庞大的波音737家族。

但实际上,737MAX的飞行安全问题闹到今天这个地步,用单纯的“信心”或“市场”来解释FAA的动机已经是完全行不通,说得再直白些,若737MAX真真输得一败涂地,FAA也最终难逃一劫。

除此之外,俄罗斯的MS21也是C919的一大劲敌,相比于C919,MS21在航发推力,客舱宽度,最大载客量方面都比C919强一点,最重要的一点是,MS21在上个月就开始和欧洲民航局接触,对MS21进行适航飞行,从这点来看,MS21将会比C919更早取得适航证,也就可以更早打入市场,与A320NEO,B737MAX抢占市场。虽然说,C919的处境不太好,但是对于在民航领域衰弱的中国来说,这也是一个巨大的成功,对于后续CR929来说,也是一笔宝贵的财富。

737MAX的机翼与发动机位置设计本身就存在缺陷

  虽说波音737系列有着技术成熟,市场广大等优点,但与C919相比,这一上世纪六十年代技术发展而来的客机有着诸多缺点。其中最为明显的是,在上世纪60年代民航客机的涡喷发动机体积较小,翼下高度的要求并不多,波音737的起落架也较短。然而随着发动机技术的发展,民航客机的发动机也从涡喷发动机变成了涡扇发动机。而高性能的大涵道比涡扇发动机体积越发的庞大,这使得波音737翼下高度不足的问题越发突出。目前主流的波音737-800客机,其发动机为了保持离地高度,外形接近椭圆形,而到了最新一代装备Leap-1系列的波音737MAX时,因为高度限制,该机不得不使用只有1.78米直径的风扇,而A320NEO和我国C-919使用的Leap-1发动机风扇则有1.98米。一般来说,涡扇发动机涵道比越大,那么发动机效率就越高,因此虽然采用一个系列的发动机,波音737MAX的先天不足就使其在经济性上要输给空客A320NEO和C919一筹。

图为仍未交付的波音737MAX客机,左三尾翼系尚未粉刷完整的南航标志。

据FAA称,FAA此前允许波音公司自行进行安全分析,而不是按照规定由FAA进行,并相信了该公司得出的结论。随后,其他国家的航空安全监管机构出于对FAA权威性的信任,也纷纷通过了对该型号客机的认证。报道援引一些工程师的话称,波音737MAX的研发进程非常匆忙,因为当时波音公司正在争取赶在竞争对手空客的同级别飞机A320 NEO之前,将这款737MAX客机推向市场。在这种环境下,该公司涉嫌在对MCAS系统进行安全检查时“偷工减料”,而FAA则对这种违规行为视而不见。

  陈旧的机体设计让波音737家族不得不在很多设计上妥协,机翼离地高度不够无法采用一些高性能大涵道比发动机只是其中之一。货舱的设计使得波音737始终无法使用如AKH之类的集装箱器(ULD),只能使用装卸效率低下的散货舱。

简单来说,73MAX存在安全问题并不只是波音公司的自我审查机制出错,在美国国家层面为该机“把关”的FAA也难免要暴露在公众的放大镜下:先前西雅图当地媒体已经爆料,FAA将737MAX的适航证工作直接交由波音本身进行,这是严重的失职行为——为此,美国联邦调查局当即做出了对FAA进行刑事调查的决定,大有将FAA的“个体行为”和美国国家信用割裂开来的觉悟。

波音737作为波音最赚钱也是世界上最普及的单通道客机,自1960年代首次交付以来,发展到现在的MAX系列已经是第四代。该系列于2009年启动研发,目前拥有7/8/9/10/200五个子型号,MAX7作为第一款交付的型号,首架飞机于2015年12月8日下线,2017年5月向客户交付首架。

  而相比之下,设计于21世纪的C919飞机没有这些娘胎里带来的问题。可以尽情选择高性能低油耗的新型大涵道比涡扇发动机。即将下线的C919即采用CFM的最新产品LEAP1发动机。且C919的货舱设计可以使用集装箱器,大幅提高了现场航班保障的效率。

为此,FAA实质上已经和波音的利益深度捆绑,而尽快帮助737MAX迈过难关,重启商业运转。也就是FAA唯一的选择了。

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  另外,与目前市场上的同类飞机相比,C919机身使用最新的第三代铝锂合金,中央翼与平尾安定面使用复合材料,与leap1发动机的C919在燃油上可以节约15%。在操控上也采用电传操控与侧杆设计,大幅简化了操作,降低了培训难度,提高飞行中的安全性。光从性能上来看,C919的性能数据已经达到了国际先进水平,与尚未交付使用的737MAX与A320neo相近。

单从客户的角度而言,这个旨在于帮助737MAX顺利复飞的“联合审查小组”,中国方面无论参加不参加其实没有损失:更何况中国刚和欧洲签下290架A320NEO客机大单(该机系737MAX的直接竞争者),即便波音737MAX“黄了”也不愁没有飞机可用;而更对波音不利的是,一旦737MAX出现无法交付或停产的情况,波音还需为清退现存订单付出更大的代价。

波音未来摇钱树737MAX系列飞机

  虽然目前C919的价格高于737MAX和A320NEO,导致市场对其不是很看好。然而需要指出的是,C919目前订单数为517架,737MAX为2869架,A320neo为4307架,而研发成本是摊入每架飞机之中的,C919订单数少于另两家是其单价较高的原因之一。随着C919订单数的上升,该机价格也会更具有竞争力。中国民航市场有着极高的发展速度,笔者每周都能看到国内航空公司有新飞机加入机队,在这样的发展速度之下,C919在国内民航想必有着大好前景。而随着一带一路的全面推进,C919打开国际市场也只是时间问题。

图为在寒区测试的中国商飞ARJ21,该机曾经赴美进行适航取证工作。

截至目前为止,该系列飞机已经获得了包括我国各大航空公司在内的全球超5000架订单,并且正以每月50架的速度生产下线,交付量已经超过400架,将是未来二十年全球最主要的单通道客机,也是波音最大摇钱树。当然,音也并非没有竞争对手,来自欧洲空中客车公司的A320NEO系列就是737MAX系列最大的威胁。

  不得不承受的延期

总而言之,在这次事件中,主动权少有地落在了中国这一边,这也意味着中国可以对FAA的“邀请”提出相应的条件……要知道在此之前,FAA可从来是中国民航飞机制造业要“高攀”和“学习”的对象,国产各型民用飞机/直升机通过FAA适航认证的例子更是屈指可数。

A320系列是空客公司研发的一款单通道客机,自上世纪80年代开始投入使用,因其相同的定位以及更先进的技术,广受各国航空公司青睐,截止2018年,总产量已经突破8000架大关,打破了波音737系列对这一领域的垄断。

  C919自研制开始至今,“延期”恐怕是该机研制中最多见的负面消息之一。不少关心中国航空工业的人因此批评商飞的技术水准和工程能力,但对于C919这样重视利润和全球采购的项目而言,研制中的延期,很多时候不是商飞一家能完全避免的。

当然,这并不意味着中国设计和制造的飞机就不如波音产品那般安全:737MAX就是个很明显的反例,事实上适航取证更多是被当作阻止竞争对手产品进入国际市场“抢份子”的堡垒。

为了巩固A320系列的地位,也为继续挑战波音737的霸权,空客公司在进入21世纪后再接再厉,推出了该系列的最新型号:A320NEO系列。该系列换装新一代发动机,可做到降低15%的油耗,一经推出就备受各国航空公司注目,截至目前总订单量已经达到6200架。其研发与生产也相当顺利,首架飞机在2014年9月首飞,2016年1月开始交付客户。

  俗话说得好,一个好汉三个帮,贵为世界民航飞机制造业领头羊的波音也离不开大大小小的全球供应商。每年波音都需要向供应商采购十大类别产品。总结起来就是:发动机靠供应商,航电靠供应商,操控系统靠供应商,机身和机体部件也靠供应商。此前波音787刚刚交付使用时闹得沸沸扬扬的锂电池起火事件,就是由于日本电池供应商不给力的结果。

图为中国商飞C919客机的首家原型机。大飞机走向海外少不了适航体系的支援。

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  商飞在C919研制生产中采用的也是如波音一般的“制造商—供应商”模式,在商飞的供应商列表中,我们能看到许多航空爱好者和军迷们耳熟能详的名字。

也正因为如此,建立一套有中国参与,并能得到全世界认同的适航认证体系可谓非常重要,而在本次737MAX事故中“马失前蹄”,甚至部分丢掉了公众公信力的FAA已经不完全具备将中国存在拒之门外的实力,倒要反过来寻求中国的支持。

A320 NEO客机

  C919项目是由商飞制定政策,作为直接执行者,向各个供应商下发订单,然后根据供应商提供的部件来进行系统整合。可以看出,C919客机机身、机翼等结构部分主要由中航工业所下属的成飞、洪都、沈飞和西飞等飞机生产厂来制造。这些厂家都是国内主要的航空工业厂家,多数都有着为波音“代工”相关大飞机部件的经验,西飞还有着自己的大型飞机产品,基本都准时完成了各自部件的生产。

而在这个“支持”中间,留给中国民航体系和大飞机产业的操作空间可谓非常之大,甚至让FAA全盘承认中国的适航取证结果,继而扫清中国大飞机走出国门的障碍,那也不是不可能——只不过结果如何,那还都是“事在人为”。

而这就对波音造成了巨大的压力,MAX系列就是为了应对空客的新计划才匆忙启动的,各方面进度必然要晚于竞争对手。在民航领域,领先优势一旦确立,后来者的差距只会被越拉越大 ,为了赶进度,尽量缩小与A320 NEO在研发进度上的差距,采用一些“非常规”手段,在一些必要的程序上“偷工减料”,也就成为波音作为一个商业公司必然会采取的小动作。

  值得注意的是,上述诸多子系统的国外供应商大部分与中航工业旗下相应单位成立了合资公司,承担研发与生产任务。如媒体关注的南京机电为C919提供的液压、燃油、环控三大系统,就属此类。

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如果说之前的MCAS系统问题虽然是波音的人为设计失误,但受自身技术能力局限,飞机设计难免会出一些缺陷,波音在这方面还可以为自己开脱的话,这次这个“偷工减料”的问题一经曝出,波音就绝对吃不了兜着走了。因为这种问题不再是技术问题,而是飞机制造商在自身责任上的玩忽职守,而波音接下来要面对的,就不仅仅只是罚款和总裁下课这么简单了。

  这种模式在大规模生产后可以降低成本,但在研制阶段,这种模式意味着C919的进度不光是商飞一家的责任,相关供应商能否及时提供满足商飞需求的组件也是项目准时的重要因素。

  笔者自商飞消息人士处获悉,当遇到供应商提供的子系统在系统集成中发生“水土不服”的状况时,通常有这么两个解决方法:1.要求供应商修改原设计,以满足系统集成中的要求。2.自己修改原本的设计方案,使得新设计方案能顺利使用供应商所提供的子系统。由于不少子系统供应商是国外供应商,如若修改供应商所提供的子系统设计,将牵扯到一堆合同变更等扯皮事。等到扯皮完成少说也得花个一年半载的。相比之下,反倒是商飞自己修改原设计更快一些,但这也导致了整个项目的设计一改再改。

  以发生在ARJ21上的起落架修改设计为例,2009年上半年ARJ21起落架发现在应急放时无法达到预定设计目标。随后设计人员使用蓄压器应急解决这个问题,但是不符合适航当局的相关适航安全飞行规定,只是解决了试飞问题。到了2011年通过大量试验与分析才找出起落架应急放的问题所在。2011年10月找出了解决方案,并提交给起落架供应商——利勃海尔公司。而到了2013年初,按照全新图纸生产好的起落架才交付。从ARJ21发现起落架问题到设计上解决起落架问题,前后耗时两年多。而将新的子系统要求订单发送往供货商,到拿到供货商所提供的子系统,又耗时一年半左右。

  对于正在研制的C919而言,类似的情况同样存在,无论是原型机制造中还是试飞中,各种意想不到的挫折都会导致项目的延宕。对此,我们还得做好充分的思想准备。

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