距離國產大飛機投入使用只有一步之遙了。近期，中國商飛召開2022年幹部大會，在會議上表示，“2022年，大飛機由研製階段逐步轉入產業化階段。”。而在近日的一檔科普節目中，研究了一輩子航空材料的中科院院士曹春曉也透露了一個信息：不僅C919快來了，以後還將換上國產航空發動機！

這是中國人夢想了50年，半個世紀的飛機夢，然而從幾年前頻頻發布準備交付，到現在多次跳票，依然沒有面世，C919到底怎麼了？是誰在其中下絆子？我們的飛機在全世界是個什麼水平？這裡面又有多少人為之付出了一生？

以身許國曹春曉

為什麼我們要造大飛機？

民航使用的大飛機是人類工業的頂端產品之一，一架波音747一共擁有超過600萬個零件，要設計它們的組合方式，還要保證絕對安全運行，可以想象這是多麼複雜的事情，也正是因為如此，小國家別說製造了，連想都不敢想，只有經濟大國和技術強國才有膽子在這個行業裡面做點什麼。

小國：要不起！

所以，全世界民航飛機市場目前基本被美國波音和法國空客聯手壟斷，中國現在擁有民航飛機數量超過3700多架，但基本都是向這兩家公司購買的，而且按照預計，我們未來20年一共需要購買約8600架新飛機，價值1.4萬億美元，同時需要1.7萬億美元的民用航空服務，總計3.1萬億美元！這是什麼概念？去年全球gdp排名第5的英國也才2.76萬億美元，也就是僅買飛機我們就要給歐美超過一個英國全國GDP的美元，如何甘心？所以C919來了，然而中國人做了半個世紀50年的大飛機夢為什麼還沒有成功？

C919

做了半個世紀夢的中國人

1971年，一道召集令發遍了當時的中國大地，要求全中國各學校工廠，有飛機設計製造相關方面能力的人齊聚上海，一項國家任務需要大家來完成。而當來自全國各地的人才們到達以後，才知道這個任務是：中國要開始研究國產大飛機和發動機。而那架飛機的名字叫做“運十”，發動機的名字叫渦扇8。

古老的運十飛機控制倉

運十設計航程不小於7000公里，巡航速度850～900公里/小時，起飛滑跑距離不大於1300米，飛行升限1.2萬米，載人100～120名。這是個極其艱巨的任務。不僅僅是飛機本身，連發動機我們都要從頭研究起來，不僅是發動機，連最基礎的材料都要從頭研究起來，但就是這樣的一窮二白，居然創造了一個又一個的奇蹟。

尤其是在材料上，飛機發動機使用的材料需要大量的鈦合金，但當時的中國並沒有，是航材院等多家單位聯合組成的課題組，由現在的中科院院士、鈦合金專家曹春曉等人直接參与，居然在幾年時間就研製出了超過59種不同的鈦合金零件，研發出了10台渦扇8發動機，並在1982的時候裝在波音707上試飛成功。也就在這樣的一群人手中，經過9年時間奮戰，1980年9月“運十”終於試飛成功。

運十使用的渦扇8發動機

然而正當所有人受到鼓舞，打算繼續前進時，項目卻缺少經費，慢慢地被擱置起來，1986年，“運十”項目徹底終止！當時經過千辛萬苦研發出渦扇8發動機，但卻不得不接受項目停止的曹春曉翻着自己研發的幾十種特合金材料感慨道：“對於我們這些航空材料人來說，誰不希望能坐上自己設計和製造的大型客運飛機呢？”，沒有人想這樣，然而薄弱的工業基礎，稀少的航空人才和百廢待興的經濟讓這個項目終究無力維持，所有人解散回原廠，項目停止。而解散的時候，他們立了一個碑在那裡，上面寫着四個大字：永不放棄！

永不放棄

國產大飛機C919是個什麼水平？

當年的“運十”項目停止了，但是並不是一無所獲，我們走了一遍從設計到製造的整個過程，我們對飛機製造有了一定的認識，我們也對它的製造難度有了認識，所以我們又重新來了，2006年，時隔20年後，國產大飛機項目再次上線，這一次我們直接就要造出一台先進到可以和上百年歷史的空客和波音直接競爭的飛機，它的名字就叫做C919。

大飛機C919

C919，首字母C代表中國（china），也是商飛的英文首字母；第一個9表示天長地久，表達我們對這架飛機的期望，19代表這架飛機的載客量是190人，標準航程4075公里，最大航程5555公里，設計經濟壽命80000飛行小時，最大航程18900千克。這與國際航空市場上最為常見的空客320、波音737相當，所以也很明顯我們的競爭對手就是這兩個全世界最暢銷的飛機，直接挑他們的王牌來競爭！

那我們的飛機比起這兩個競爭對手水平如何呢？必須說：比他們的好！因為技術在發展，後來製造的產品在技術上一般都會比之前的要更加的先進，比如著名的波音737系列因為推出時間太早了，所以設計理念上就存在問題，而空客320因為比波音系列晚了20年，所以設計理念上就更加的成熟，而我們的C919又比空客晚了幾十年，設計理念就更加的先進了！

C919的先進設計

如果具體說來，C919比競爭對手座位間距寬一些，坐起來要舒適一些。這點相比坐過飛機的朋友都很有感觸，那種腿都不能怎麼伸直的感覺不好受吧？當然如果您坐的是頭等艙就當我沒說。而且不僅間距寬，我們的座位更大，飛機內部燈管氛圍更好，空氣更加的新鮮，兩邊的懸窗更大，甚至娛樂系統這些都會更加的先進，說不定到時候你可以在飛機配置的顯示屏上玩王者也說不定哦。

如果說這些都只是一些小地方的話，那麼我們還有真正領先它們的地方：我們的飛機更安靜，國外同類型飛機機艙內噪音約80分貝，而C919的噪音降到了60分貝以下。我們更節能，二氧化碳排放低12%至15%，氮氧化物排放比相關規定的排放水平低50%以上，直接運營成本降低10%。我們更輕，C919採用先進炭纖維複合材料，占機體12%左右。整體減重7%左右。

一句話總結：國產大飛機C919和對標的國外產品，雖然載客數量一樣，但是這就如同麵包車和mpv一樣，在各個方面都領先對手，無論是開起來還是乘坐，各項體驗都超過對方。那麼我們是怎麼做到的呢？兩方面：“一代材料一代飛機”、“3D打印全球第一”。

能認出下面的車嗎？

“一代材料一代飛機”

先給大家看一張圖片：

飛機材料變化

在飛機製造行業有一句話叫做一代材料一代飛機，從上面的圖也可以看得出來，其實飛機不斷發展的歷史就是材料不斷進步和更換的歷史。飛機發展100多年到了現在，可以說這些飛機製造師們把人類所有能夠批量生產的材料都試完了，還用大量的合成和人工材料一個一個的來試，目的就是為了獲得密度更小強度更高的金屬。

美國最早在1954年就使用了鈦合金

強度就不用說了，這個重要性大家都理解。而密度則幾乎是僅次於強度的第二大因素，密度小了飛機就變輕了，更輕的飛機意味着更快的速度，更高的升限，更遠的航程，更經濟的效益，甚至於是更大的載客量。可以說這是飛機的核心指標。所以才有了“為減輕每一克重量而奮鬥”的標語。而我們的C919中，最先進的複合材料使用就超過了20%，其中鈦合金比例達到了8%，超過了波音747的用量。幾十年之後，曹春曉的鈦合金材料終於再次出現在了國產大飛機上。

曹春曉

在抖音、西瓜視頻和今日頭條上線的《科創中國·院士開講》第五期裡面，曹春曉受邀進行了“中國航空有‘鈦’度”的主題演講，當時有一段話深深得感動了我：“現在我已經87歲了，如果還有下輩子的話，我還願意再一次與鈦合金、與航空結下終身的不解之緣；耕耘鈦業、獻身航空、報效祖國，這十二個字成為了我一生的信念和支柱。這位從22歲開始研究鈦合金，已經幹了65年的院士用它的學問一生報效祖國。

C919總設計師吳光輝（左三）、中國科學院院士曹春曉（左四）

其中兩件大事情，一件就是上面說的C919機身，還有一件則是發動機的材料，眾所周知，對於飛機而言，發動機幾乎就是它的心臟，而我們的C919採用的是LEAP-1航空發動機，這是美國和法國聯合研發的飛機發動機，因為性能先進，各方面較為完善被我國採用，然而在2021年1月14日，美國國防部（DOD）宣布，將中國商用飛機有限責任公司列入“中國涉軍企業”清單。發動機自然也在限制名單以內，這可能也是C919跳票的一個重大原因，那我們怎麼辦呢？留一手！

發動機內部

其實很久之前，我們就已經做了二手的準備，我們雖然買了國外的發動機，但並不甘心一直買，所以自己也在製造。也就是中國航空發動機公司研發的國產長江發動機CJ-1000。2018年的時候就在上海點火成功。目前這台發動機完美的達到了C919的需求，已經在通過了測試，預計可能2023年就能夠正式的交付使用了，而其中這個發動機最關鍵的葉片材料就使用的是鈦合金。整個發動機的鈦用量達到了23%左右。

國產發動機的鈦合金用量一直在上升

沒錯，曹院士在內的團隊用了10年的時間，經過無數次的實驗，研製成功了鈦鋁合金葉片，取代了目前主流的鎳基高溫合金，這種渦輪葉片採用鈦鋁單晶合金材料，將用於國產大飛機C919的長江發動機上，這種新型的渦輪葉片將實現發動機的渦輪盤和渦輪葉片大幅度減重，大大提高發動機的效率。一旦國產發動機成熟裝上了我們自己的飛機，那麼就沒有什麼可以阻擋我們自行飛向藍天的夢想了！

發動機

只有兩個零件的飛機你敢想嗎？

除了鈦合金材料以外，中國在C919飛機的製造上還使用了一項非常頂尖的技術，那就是3D打印！當然我這裡說的不是大家可以幾十塊錢買到的那種3D打印玩具筆或者自己在家玩的3D打印，而是真正走在世界前沿的，可以製造航空材料的激光3D打印技術！中國工程院院士王華明在抖音和科創中國聯合出品的《院士開講》裡面更是說：未來的飛機可能只有兩個零件，從600萬個到兩個，你敢信嗎？

王華明在《院士開講》里的發言

我們用實際例子說明，C919機頭主風擋窗框就是王院士團隊通過3D打印技術直接打印出來的，如果是傳統的製造，你需要冶金工業去煉出合金的這種鑄錠，這個鑄錠由於不質密，所以後面你需要去鍛造，鍛造你需要用大的鍛造機，你需要做大的模具，鍛完以後還需要進行大量的加工。

這種操作模式下，一個飛機的機頭主風擋窗框最開始需要用昂貴的鈦合金打造一個重達3噸的鍛件。而經過一層層的加工，也許95%以上的材料要被加工掉，不僅要花很長的時間，而且成本極其的高昂，關鍵鍛造出來的性能還不一定好，實際上，就這個機頭主風擋窗框就要耗時2年，光打造模具費用就達到1300萬，而在“金屬3D打印”的加持下，製作周期被縮短至55天，總費用不到200萬元。關鍵性能還更好，這就是我們領先全世界的3D激光打造技術！

美國被迫放棄3D打印，而我們成功了

因為3D打印技術的特點，你不需要設計磨具，而且因為是一層一層打印的，你完全可以像切蘋果一樣，將飛機切成一層一層，然後按照要求，使用材料直接開始打印，飛機的整體就可以被打印出來了，根本不需要設計那麼多複雜結構的零件，所以，未來的飛機可能真的就只有兩個零件也說不定了。

將三維變成平面的3D打印

夢必定成真，未來屬於我們

從當年“運十”開始的雄心壯志到停止時的絕望痛苦，從看着別人飛機飛行時的羨慕，到今天C919即將交付。這其中有無數的像曹春曉、王華明這樣的人在不斷奉獻。

飛機參與機構

但畢竟飛機的核心發動機還沒有得到徹底解決，目前搭載的還是國外的，那怎麼辦呢？只有靠中國人自己才行，而這需要的就是更多的人投入到科研中來，這也是曹院士如此高齡還要堅持來《院士開講》開講欄目來做科普的原因，希望有人來繼續完成他的兩個願望：我希望C919能夠更快地在航線上正式使用，我希望我自己能夠坐上國產的大飛機！