创新篇：在自主创新中提升主制造商核心能力

对于高端复杂的民机制造业来说，“核心技术是买不来的”这一铁律显得尤为明显。而对于中国商飞这样一个民机制造领域的“新来者”来说，能否掌握和突破关键技术，不仅是社会关注的焦点，也是企业生死存亡的关键。

如今，经过十年的艰苦探索，依托三大型号发展，中国商飞公司初步建立了多团队协同、多专业融合、多技术集成的协同创新平台，先后攻克108项关键技术，突破超临界机翼、钛合金3D打印等核心技术，掌握5类4级700多项专业技术，获得近1000个项目专利，制定7000多项标准规范。十年来，持之以恒的技术创新，开创了中国民机产业发展的新局面。

核心研发能力的探索

自上而下的需求分解分配和自下而上的集成验证是飞机研制的核心能力，对于这两项工作的管理，也是ARP 4754A《民用飞机与系统研制指南》的核心，业界称之为“双V”管理流程。依托C919项目，中国商飞公司在我国民用飞机研发的历史上第一次采用“双V”需求管理的方式进行一款全新型号飞机的研制工作。

作为主制造商，中国商飞公司独立自主构建了C919飞机全机功能架构和系统文件，飞机上的每一个功能定义，都是基于设计人员对市场和客户需求的理解而形成的，这些需求驱动着设计研发的全过程。从这个角度来看，C919项目让中国的商用飞机第一次走向正向设计。

在飞机级集成验证能力的探索上，中国商飞公司也取得了可喜的进步。如今，在位于浦东张江的上海飞机设计研究院综合试验室大厅内，与C919真机外形差异不大的铁鸟试验台仿佛是一只雄鹰，双翅延展，振翅欲飞。而在铁鸟试验台的旁边，还有进行发电和配电等供电系统测试的“铜鸟”。

着眼全机集成、规划整机验证，中国商飞的项目研制团队将航电、铁鸟、电源三大试验台进行交联，开展整机大系统集成的“三鸟联合试验”，在试验室模拟真实飞机的全剖面飞行，取得了国内飞机集成试验领域的重大突破，而“三鸟联试”平台也是我国第一个飞机级的系统集成试验平台。在C919项目的首飞和后续试验中，中国商飞研制团队可以通过该平台进行全机机上功能综合测试，并在地面全面检查整机功能及交联接口，为飞行安全提供有力保障。

在强度设计验证方面，中国商飞突破了千万级精细化有限元分析，成立了国内第一个专业有限元仿真室。航空领域中的飞机结构设计是有限元技术最早得到广泛应用的工程领域。作为主要的民机强度计算方法，在应用之初由于受到计算机水平的限制，全机模型通常只能划分为几万个单元，因而计算结果常常不尽如人意。2000年以后，国外逐步出现百万级整机精细化有限元模型，而国内民机尚无使用先例。2012年，在C919大型客机项目的推动下，中国商飞开始策划创建百万级精细化有限元模型。

2013年，随着第一个百万级精细化模型的完成与成功应用，研制团队有了一个更大胆的想法：创建一个千万级有限元模型。经过几年的技术攻关，C919全机精细有限元模型达到1800万个节点、50万个连接单元的规模，在国际上处于领先水平。

2014年，C919翼身组合体开始进行静力试验，精细化模型初露锋芒：有限元仿真室创建的百万级“细化模型”和千万级“精细模型”的计算结果与试验结果惊人地相似。2016年， C919全机静力试验按计划展开，精细模型再一次技惊四座，精准的计算结果使得工程师们成功地预测了试验样机的高应变、高钉载以及可能的失稳区域。未来，随着精细化有限元技术的进一步发展，将极大地提升飞机结构设计人员的分析能力，未来型号研制中物理试验的数量有望大幅降低，试验成功率亦将有明显提高，从而大大节约试验成本，缩短研制周期。

此外，中国商飞公司的项目研制团队也在实践中不断摸索和完善飞机构型管理体系。在C919飞机的研发制造过程中，项目团队提出并应用了多项先进的构型管理技术，如模块化产品结构管理技术、多视图管理技术、滚动基线管理技术、闭环更改控制技术、单机构型管控技术、全生命周期的数字化平台技术等，保证构型管理可以对C919飞机的所有数据（包括更改信息）进行有效记录，从而使飞機的整个研制活动处于可控范围内，保证开发过程的完整性，最终生产出符合客户要求、满足适航规章的飞机产品。

关键装配能力的自主攻关

飞机的总装生产能力和效率也是主制造商最重要的核心能力之一。对于制造商来说，通用设备可以采购，但是装配工艺与总装集成能力却是无法引进的，“关键工艺技术的自主攻关是公司发展的必经之路”已经是中国商飞研制团队的共识。

经过十年的发展，中国商飞位于浦东祝桥的总装制造中心，从一片荒芜之地变成了一条条配备了先进生产设备的飞机生产线。在总装生产车间里，C919大型客机的柔性装配生产线已经投入使用，万众瞩目的C919大型客机就是在这里诞生的。

如今，中国商飞的柔性装配生产线已经实现了民机机体结构装配工艺流程的数字化、自动化、智能化设计，集成研制了自动化钻铆设备、机身大部件自动调姿装配系统、自动导引运输系统（AGV）、柔性工装等自动化/智能化装备。C919大型客机平尾、中央翼、中机身、全机对接及总装移动生产线已经投入使用，以自动化、数字化、智能化装配及管理为特征的机体部装、总装车间已经初现雏形。

尤为值得一提的是，在进行总装生产线规划的同时，中国商飞还积极与民航局合作，不断提升飞机总装生产的规范化水平。如今，我国拥有了首套局方适航部门认可的民机工艺规范，其中详细规定了装配过程所采用的设备、工艺参数、过程控制方法、质量检测方法、人员资质等要求，成为我国民机机体装配的制造依据。

在国家大型飞机重大专项、“973计划”、“863计划”等项目支持下，中国商飞与上海交通大学、南京航空航天大学合作，开展了一系列机体装配工艺方面的基础研究和应用研究，部分成果达到国际领先水平。例如，飞机外壳的蒙皮厚度仅为2毫米，用手指摁一下就会变形。为了将这种柔性材料与刚性材料安全地结合在一起，科研团队提出了刚柔混合结构装配偏差分析方法，并开发出数字化装配偏差仿真分析系统，有效降低了装配误差。

由于C919大量采用复合材料和铝锂合金等新型轻质材料，给制孔工艺带来了很大挑战。为此，中国商飞上飞公司的生产团队建立了复合材料制孔质量稳定性控制体系，并提出无垫板支撑制孔方法，研制出新型偏心螺旋铣孔装置。经过质量管理和技术创新“双管齐下”，C919的制孔合格率达到了世界先进水平。

此外，在大尺寸零件喷丸成形工艺上，中国商飞公司的研制团队也取得了突破。由于喷丸工艺具有工装简单、生产周期短、改善疲劳品质等特点，研制团队通过技术攻关，在机翼上下壁板、前后梁、重要接头、机身蒙皮开口区等部位采用喷丸工艺。其中，单块壁板展向最大长度16.6m，宽度2m，最大厚度20mm。可以说，在项目的带动下，中国民机产业的总装制造能力在十年内迈上了新台阶。

新材料的研究和应用

一代材料，一代飞机。在航空史上，材料的变革推动飞机制造水平的不断进步。如今，在C919、CR929项目的带动下，中国商飞公司在新材料的使用上有了重大突破。

如果把飞机设计研发的全过程比作一个金字塔，那么材料设计在整个环节中，尤其是结构强度设计环节中就处于第一层或第二层的基础位置。材料设计要通过大量的基础性研发试验，为整个结构设计和强度校核给出许用值。

在C919研发过程中，项目研制团队遇到了很大的挑战。在C919项目之前，我国在民机材料方面缺乏一套规范的体系，通过C919这个型号，中国商飞探索建立了自己的材料规范体系，并且该体系得到国内外主流材料供应商的支持、配合和认同。

为了建立起一套自己的材料规范体系，中国商飞的研制团队需要完成大量的试验验证。众所周知，材料试验非常琐碎，但要求却十分严格。举个例子，光第一阶段的复合材料许用值工作就涉及21000多项试验件的制造和试验，每个试验件尺寸的测试值超过20处，可以想象制造的精细程度有多高，试验件检测的工作量有多大。而这仅仅是许用值工作的起步阶段，未来还有更多的工作要完成。

在C919大型客机中，复合材料、铝锂合金材料、钛合金材料等先进材料都得到了应用。在C919飛机上，尾翼主盒段和后机身前段使用了先进的第三代中模高强碳纤维复合材料，主承力结构、高温区、增压区使用复合材料在国内民用飞机研制中也属首次。更重要的是，通过大量的验证试验，中国商飞初步建立了具有自主知识产权的先进材料和特种材料规范体系、设计许用值体系和制造工艺规范体系，实现了高标准的生产过程控制。

在钛合金的使用上，中国商飞与供应商中航工业洪都一起，用近三年时间开展材料性能测试工作，先后完成2500多件试验件测试，先后攻克铝锂合金蒙皮喷丸强化、铝锂合金型材滚弯成形制造、蒙皮镜像铣切加工、铝锂合金型材热压下陷制造、铝锂合金蒙皮喷丸校形等关键技术。

此外，中国商飞还联合西北工业大学、北京航空航天大学等国内知名高校，开展3D打印技术研究，并将钛合金3D打印件成功应用于C919舱门复杂件。其力学性能明显高于原有铸件，且有效缩短了零件交付周期，快速响应数模优化更改。与此同时，中国商飞还建立了钛合金3D打印专用原材料及产品规范，有效保证了产品的性能要求。

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