日前,中俄國際商用飛機有限責任公司(CRAIC)在上海召開CR929項目聯合概念定義(JCDP)啟動大會,標志著CR929項目發動機及主要機載系統JCDP工作正式啟動。
CR929,一款面向未來的飛機,將如何面對競爭?
2018年3月22日,中俄國際商用飛機有限責任公司(CRAIC)在上海召開CR929項目聯合概念定義(JCDP)啟動大會,標志著CR929項目發動機及主要機載系統JCDP工作正式啟動,來自全球90余家機載系統潛在供應商的代表參加大會。對于CR929項目來說屬于重中之重的推進系統,其邀標建議書(RFP)已經在2017年底發放,將作為先導開啟機載系統的邀標工作,受到國內外供應商和合作伙伴等的廣泛關注。
2016年珠海航展上CR929正式揭幕
CR929的聯合概念定義工作已經展開
推進系統主要包括發動機系統和短艙,其RFP文件主要包括通用說明、工程要求、客戶服務要求、商務要求和供應商通用管理要求等5卷,而根據計劃安排,受邀潛在供應商將于2018年5月30日前提交建議方案。
未來,CR929將按照國際主流適航標準開展研制。根據研制經驗,從項目啟動到實現首飛預計需要7年左右,到實現產品交付預計需要10年左右。
在當前民用飛機市場中,空客公司的A350和波音公司的波音787等是寬體客機機型中十分先進的型號,這一級別的寬體機也將成為CR929最主要的競爭對手,而波音777X由于其噸位更大、載客更多,因此與CR929并不會形成直接競爭的關系。
但是,A350和波音787都已成功投入運營,而CR929如果在10年后交付,則屬于典型的“后來者”,將要和上述已十分成熟的機型正面PK,這是十分困難的。對此,中國商飛公司副總經理、中俄國際商用飛機有限責任公司副董事長史堅忠透露,CR929將是一款面向未來的飛機,以經濟綠色環保為目標,將采用先進氣動設計,裝配新一代大涵道比渦扇發動機,大量應用復合材料,其中身機翼復合材料占比將達50%以上,還會裝載最先進的航電和飛控系統,因此CR929將比同類機型具有更低的直接運營成本。
CR929的復合材料壁板完成制造實驗
躍躍欲試的競爭者們
另外,對于CR929的發動機來說,除了國產或中俄聯合研發的發動機以外,西方發動機廠商很可能就是GE和羅羅來進行競爭。
因為GE公司和國內航空公司的聯系已經十分緊密,而且C919的發動機Leap-1C就采用了GE公司的技術,因此GE公司中標的機率不小。
而羅羅公司的遄達系列三轉子發動機則具有效率上的優勢,由于發動機三個轉子可以在各自理想的轉速下工作,因此效率比雙轉子發動機要高,重量也可以更輕。例如在采用了三款發動機的波音777(777-200/300/200ER)上面,羅羅的遄達800是最輕的,而GE的GE90是最重的,因此英航(British Airways)當年曾將其機隊中波音777的GE發動機拆下來,換成了羅羅發動機。
除了技術優勢以外,中國民航的目前機隊中也有大量的羅羅發動機,因此羅羅也很可能成為CR929的西方發動機供應商。
GE公司對于開發改進自成熟技術的新型發動機頗有心得,例如波音787是新一代的客機,但它采用的GEnx發動機的結構設計則GE90發動機,是GE90基準結構的第五次應用,已經是相當成熟的技術,在此基礎上開發出來的GEnx不僅可以滿足波音787的要求,而且風險很低。
目前GE公司最新型的發動機是GE9X,GE9X是針對波音777X的需求研發。其實當時羅羅公司和普惠公司都應波音777X的需求推出了新發動機方案,如羅羅推出的是全新的RB3025發動機,采用遄達1000的衍生核心機,并結合了遄達XWB以及Advance3項目下發展的一些新技術;而普惠公司則計劃在其PW1000G齒輪傳動發動機基礎上進行縮放,推出一款新的445kN級別的發動機。
相比之下,GE公司的“進一步改進成熟技術”的作法發揮了作用,GE9X發動機具有技術風險小、維護保障體系延續性好等優勢,最終被波音公司選中。因此GE公司如果針對CR929的需求,也利用成熟技術推出一款相對低風險的新型發動機,也是十分有可能的。
而羅羅目前在民機發動機領域的最新技術是Advance核心機技術和UltraFan風扇技術,其中Advance 3核心機技術是羅羅公司下一代民用航空發動機的基礎,預計將基于該核心機,發展一款Advance發動機,并在2020年進入市場服役;而基于UltraFan技術的發動機可能在2025年以后進入市場。
基于Advance和UltraFan的發動機都包含了一個新的動力齒輪箱(PGB),這目前是羅羅公司主要研發重點之一,該設計允許壓氣機和渦輪在效率較高的高轉速下工作的同時,風扇在氣動損失和噪聲都較小的低轉速下工作。
由于這個理念正是目前Trent系列三轉子發動機的運行理念,而三轉子發動機雖然效率高,但結構較為復雜不利于維護,因此采用這種PGB風扇技術很可能標志著羅羅公司將放棄其發展非常成功的三轉子結構,而采用這種“雙軸半”的配置,在提高發動機效率的同時也避免了三轉子發動機維護不利的缺點。
羅羅首席技術官Paul Stein在某次會議上發言時確認,未來將用于UltraFan的動力齒輪箱在測試中達到了7萬馬力的功率,未來該齒輪箱的設計運行功率高達10萬馬力,將是世界最大功率的齒輪減速器
羅羅已對復合碳/鈦合金(CTi)復合材料風扇葉片進行飛行測試,CTi葉片被安裝在遄達1000 ALPS發動機上,并在波音747測試平臺上完成。該復合材料葉片將用于羅羅公司的Advance及UltraFan發動機設計
對CR929所面對競爭形勢的判斷
對此,筆者認為商飛對形勢的判斷還是很準確的,CR929確實存在著“后來者”所面對的挑戰,即要和市場上已經成熟的先進機型進行競爭,因此現在的“最新技術”在10年后可能已經不夠用了,必須要預研10年后的“最新技術”,例如新一代發動機、先進航電和飛控系統等,使CR929在面對10年后可能出現的新潮流也有足夠的競爭力。
這在客機發展史上都是有先例可循的。空客當年推出的A300,采用了許多其競爭機型所沒有的新技術或新觀念,改善了飛機的可靠性、降低了營運成本,例如采用雙發布局而成為首款雙發寬體機、并且是首款采用雙人駕駛體制的客機。與當時流行的三發寬體機和三人駕駛艙相比,A300在燃油經濟性和人員成本方面存在巨大的優勢。
在70年代末出現的“石油危機”使雙發寬體機開始受到青睞,而在A300通過了ETOPS認證而允許進行洲際飛行、幾乎是直接宣判了三發寬體機的死刑,而空客也正是憑借A300的熱銷,一舉奠定了自己在世界民機市場的地位,并促使波音開發波音767計劃,以應對A300的競爭。
因此可以認為,空客在A300上首創的雙發布局和雙人駕駛艙是當時其他成熟機型所完全不具備的優勢,這也是該機的核心競爭力所在。
當然,進行一款全新型號客機的研發畢竟是一項級為龐大的工程,在技術門檻越來越高的情況下,一款客機的成敗確實有可能讓一家飛機制造商“不成功則成仁”,而對客機進行系列化發展可以在一定程度上規避此類風險。例如波音公司在進行波音777項目時,最初的計劃是瞄準14000千米航程級別的雙發大型遠程客機,需要一款推力近兩倍于當時主流寬體機發動機的新型發動機。
最初的波音777方案,基本相當于一架三發放大版的波音767,因此這個方案顯然無人會要。當然,這一方案中的14000千米航程是后來的777方案所采用
題外話:最初的波音777方案就有可折疊翼尖的選項,但是同樣無人選擇
顯然全新的飛機和全新的發動機將使該項目具有極高的風險,對此波音后來把波音777在A、B、C級市場都進行了定義,最初交付的波音777-200將是滿足9600千米的A級市場,其對發動機的推力要求最低,相對容易實現,風險也最小,有利于快速打入市場;而在后來更大推力的發動機改型出現后,波音777-200ER才進軍航程更遠的B級市場,也才是最最早期定義中的波音777。雖然A級市場中的“短程”777并不受歡迎,銷量也很慘淡,但是它為后來完全版本和升級版本的波音777打下了市場基礎,也使波音避免了直接將高風險型號交付市場。
因此,如果借鑒上述案例,CR929也進行系列化發展,在其投入運營之初可以采用技術相對成熟的推進系統,以降低市場準入風險(當然這也是要至少達到當前主流寬體機的技術水準)。當然,據了解這也是一些國外供應商的普遍觀點,他們也都認為作為中國首款自行研發的寬體機,確保成熟可靠和較低的風險是最重要的。
目前CR929已經規劃了三種變型。CR929-600是基準版本,采用雙通道客艙布局,按三級布置的話容量是280座,航程12000千米;CR929-500縮短機身,載客250座,航程14000千米;CR929-700加長機身,載客320人,航程10000千米
而在打開市場、未來全新一代技術也已步入成熟之時,CR929的改型就可以采用諸如羅羅的Advanced或UltraFan所發展來的全新發動機,以進一步提高飛機的性能和市場競爭力。
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原文標題:動力破局了解一下? | CR929推進系統的競爭形勢分析
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