主题：【原创】鸡毛如何飞上天（上） -- 晨枫

中国大客要冲出波音和空客的重围，还要在技术上有所创新才行，否则在大量采用进口系统的情况下，很难在价格上有明显优势，更难说服用户放弃已经证明的空客和波音飞机，而使用并没有多少优越性的大客。

技术上的创新可以在别人已经走过的路上走得更远，但这很不容易。要走一遍别人走过的路，还要走得更远，除非别人在睡大觉。要走别人没有走过的路，这不光需要天才，更需要胆识。技术上的创新还包括制造过程上的创新。丰田汽车在汽车设计技术上没有登峰造极的极品，但在制造过程的效率和质量控制上有绝招，这就是本事。

空客飞机一直在技术上别出心裁，和波音打非对称战争。在座舱技术方面，空客率先采用了所谓“暗板”概念，所有仪表和指示灯在正常情况下都不引人注意，只有在故障或者意外情况下才用灯光或其他措施提醒飞行员的注意。这在现代自控人机界面设计中是一个创举。在开创了双发宽体的先例后，空客再接再厉，在A300的缩短型A310上，率先采用所谓“玻璃座舱”，用较少的电脑显示屏代替大量的传统仪表，并首先采用了电传飞控系统。A310还在垂尾上采用了碳纤维复合材料结构，这是复合材料在民航飞机上较早的应用。A310还借用了协和式的技术，在飞行中将燃油从机翼油箱转移到尾翼油箱，用重心的移动而不是平尾的偏转来配平，大大降低了巡航阻力，提高了经济性。A320的数字电传飞控在民航界引起了一场革命，飞行员用侧置摇杆操纵飞机，将正面的仪表板解放了出来，全部用于仪表。A320也扩大了复合材料的应用。A330/340将A320的数字电传飞控又进了一步，容许飞A330的飞行员在不需要重新培训的情况下就可以直接飞A340，甚至可以在A330/340和A320之间互换。这种cross-qualification大大节约了航空公司的培训经费，并增加了人员调配上的灵活性。A380作为世界历史上最大的飞机，当然采用了更多的新技术。在制造上，空客将整个飞机的制造分解成几个大的模块，每个模块都已经埋好所有管线，在总装的时候只要把模块之间对接，管线对接，就完成了。这样的制造方式充分发挥了专业分工的长处，也兼顾了工作机会的均等，是空客得以成功的一个诀窍。中国的大客将有什么样诀窍，我们不得而知。但剑不如人的话，就要技胜于人，否则只靠死缠烂打，是要吃亏的。

为了实现更好的经济性和降低环境噪音，大客或许在设计思想上也应该考虑另辟蹊径。在波音研究新概念客机的“绿队”的方案中，有几个很有意思。一个是“Fozzie”，这是一个采用浆扇发动机（propfan）的方案。涡扇发动机的经济性来自风扇驱动的外涵，风扇越大，外涵道和内涵道的空气流量之比（即所谓涵道比）越大，经济性越好，噪音也越低。当风扇的环形罩彻底取消时，涵道比达到无穷大，经济性最高，这就是所谓的浆扇发动机。但环形罩对噪音的遮挡作用没有了，桨叶卷起的气流冲刷机身，反而造成很大的噪音。Fozzie将两台浆扇发动机创造性地布置在门式尾的高平尾两端，桨叶的气流不再冲刷机身，至少舱内噪音的问题得到了解决。如果恢复环形罩，经济性会略有损失，但噪音问题可以得到更好的解决。Fozzie的问题是机尾较复杂，重量较大，需要双垂尾来支撑两台发动机，高置的发动机的重心也较高，横滚稳定性会是一个问题。最大的问题则是航速较低，大约比喷气客机的0.85马赫低15-20%，只和螺旋桨客机相当。如果改变人们对空中旅行时间上的期望，Fozzie是一个很值得考虑的方案。

Fozzie是波音研究新概念客机的“绿队”的一个方案，采用门形尾两端的浆扇发动机，速度比喷气式稍低，但耗油可望有较大的下降

另一个思路称为Beaker，采用展弦比较大、后掠较小、翼展较大的细长机翼，像滑翔机一样，用更高的气动效率来降低对发动机推力的要求，只需要很小的推力就可以维持飞行。这个方案同样有航速较低的问题，同时特别大的翼展在机场的地面机动比较碍手碍脚，需要考虑折叠翼尖一类的特别措施。

Beaker也是从省油出发，用滑翔机一样细长的机翼提高升阻比，达到省油目的，速度同样要受一点损失，还需要采用折叠机翼使机场的地面机动不至于太碍手碍脚

波音“绿队”的Kermit Kruiser方案从另一个角度突破，采用鸭式布局和前掠机翼。飞机的速度增加时，如果不考虑燃油量的变化的话，飞机的重心不变，但产生升力的压力中心向后移动，产生一个自然的低头力矩，需要由控制面产生一个相应的抬头力矩来恢复平衡，这就是所谓的配平。通常配平是通过压水平尾翼完成的。水平尾翼的偏转产生阻力，阻力的向下分量实现抬头力矩，这就是巡航中配平阻力的来源。配平产生的“降力”还需要增大翼面积来补偿，导致额外的阻力。从协和式开始，民航客机常常将机翼内的燃油有控制地转移到尾翼油箱中去，用重心的移动来减小配平阻力，但这个方法不是没有局限的。在所有油箱都满的或者空的时候，转移燃油显然不现实。燃油在管道内双向流动，也对燃油管理增加了复杂性。鸭式布局把水平尾翼搬到前面，可以通过调节前翼的升力来实现配平，大大减小配平阻力。不管是前掠翼还是后掠翼，升力都是靠气流由前向后流经翼面产生的。但斜掠的机翼前缘使部分气流产生沿机翼前缘的展向流动。这展向流动在后掠翼上就导致最后在翼尖“跌落”，造成升力损失，所以后掠翼首先在翼尖发生失速，容易在需要横滚稳定性的时候失去横滚的控制力矩。到了前掠翼，展向流动的终点是翼根，所以首先失速的地方是翼根，这样不容易失去横滚控制。在正常飞行的时候，后掠翼也有翼尖升力损失的问题，而前掠翼和机身的连接处好比天然的翼尖小翼，所以前掠翼的失速特性和气动效率比后掠翼高。前掠翼还有机翼安装位置靠后，把最有用的中机身段空出来用作商载或炸弹舱的好处。前掠翼有前掠翼的问题。翼尖产生升力时，在材料的弹性作用下产生自然的向上扭转，扭转的结果是迎角增大，这进一步增加了升力，产生更大的扭转，这就是所谓的气动发散。不受控制的话，气动发散可以很快超过结构的强度，所以除了实验性飞机，很少有生产型飞机采用前掠翼，在客机上采用前掠翼可能还太过前卫。不过把Kermit Kruiser的前掠翼改成后掠翼，就是Sonic Cruiser的样子了。即使不追求0.98马赫的速度，降低的配平阻力依然是很有吸引力的，何况机翼后移，起落架也后移，起飞或降落时容许拉起的迎角可以增加，而不需担心机尾拖地，这样可以缩短起落距离，是一个额外的好处。Kermit Kruiser的原用意是通过翼上发动机来降低对地面的噪音，如果机翼改称上单翼，可以连带机舱内的噪音也一并降低，不过这样起落架的布置要多动脑筋了。

Kermit Kruiser是比较前卫的一个方案，鸭式布局加前掠翼，意图在保持速度的同时，用鸭翼降低配平阻力，用前掠翼较高的气动效率实现后掠翼难以达到的经济性，翼上发动机对地面的噪音也较低

Honeydew实际上是采用翼身融合体三角翼，介于三角翼和飞翼之间。飞翼的整个结构都用于产生升力，没有浪费，重量最轻，但很多乘客将远离机窗，非但造成不适，而且不利于紧急疏散。飞翼的纵向长度短，也使俯仰控制力矩较短，造成飞行控制的问题。B-2那样的轰炸机对风险的承受能力较高，客机上应用就必须谨慎得多。翼身融合体具有飞翼的一些好处，但在技术上又没有那么极端，是一个不错的折衷。

Honeydew则是翼身融合体方案，介于飞翼和三角翼之间，用较高的气动和结构效率实现较轻的重量和较好的经济性

中国的大客当然不一定会采用这其中任何一种方案，中国或许有更新颖、更有创意的方案，也许没有。但大客要突破波音和空客的重围，不在技术上由相当的创新，恐怕是不行的。

在制造上，大客也应该走出自己的路。中国的特色是劳动力便宜，但大客需要的都是高级劳动力，而不是民工，所以也未必见得就真的便宜到哪里去。空客采用各地制造大型模块然后运到图卢兹总装的办法，成飞、西飞、沈飞甚至贵飞为波音、空客制造大型部件有日子了，各庄都有高招。放弃这些现成的能力和各自的长处而在上海另起炉灶是不合理的，也是浪费的。大客或许也需要建立类似空客的“大白鲸”那样的空运体系。空客的模块是按纵向分段的，前机身，中机身，后机身，机翼，尾翼，等等。这样随着飞机的不断增大，“大白鲸”也要不断增大。另一个办法是水平分段，前机身也水平剖成上下两半，这样增加了总装工作量，也增加了模块连接之间的要求，但增加了空运系统的适应性，也降低了成本，总体上或许还是有利的。空客A380本来也打算采用这个办法，最后出于种种原因而没有采用，结果是A300-600ST装不下A380的分段，只好用海运和卡车在公路上运送，十分不便。

在技术上，全新技术项目的技术冻结是一个关键时刻。冻结过早，应该采用的新技术没有采用，应该考虑的问题来不及考虑；冻结过晚，后面的具体技术设计来不及处理；平行的边冻结边具体设计是最危险的，除非有十分的把握，否则返工和延迟几乎是不可避免的。但作为一个全新的项目，技术的发展和新主意的产生都处于一个高度活跃的状态，人们对具体问题的认识也是在不断更新之中，更新、更好的东西在冻结之后不久才出现几乎是不可避免的。这是需要有严格的技术更改控制过程。如果不是对安全有严重影响，应该抵抗诱惑，严格控制更改。在具体设计阶段作大范围的更改不光耗时费力，而且容易出错，一个环节没有顾及到，就会有应该一同更改的东西被拉下，造成安全或生产上的隐患。那么如何把更新、更好的东西也结合进产品呢？在设计之初就应该有一个分期改进计划，对手头现有成熟的、半成熟的、不成熟的东西有一个规划和时间表，在设计的时候为未来的改进预留接口，在推出产品的时候就明确告诉用户未来的分期改进计划，并切实付诸执行。对于更大的改进，这是产品规划的问题，就像拉长机身、增加航程、更换新一代发动机或航电什么的。这也应该公之于众，用户好心里有底，对他们的未来采购和营业计划也有所准备。

大客作为经济行为，其成功不可避免地和经济挂上钩。大客的启动肯定要由政府资助来开始。在经济全球化的今天，各国都对政府补贴十分敏感，生怕自己吃了亏。中国是经济全球化的受益者，不能为了大客而过于损害中国在经济全球化中的整体受益。国家拨款用于军用的大运的研制，谁也没法胡说八道。大运的基本科研成果转用于大客，别人要指责也是死无对证的事，也不怕。但大客的融资要是有太多的国家直接投资，肯定会受到指责和激烈反应。然而，要是政府资助以优惠贷款形式，比如前N年没有利息，利息从N+1年开始；或者贷款有利息，但偿还从飞机出售到M+1架开始，那样就比较容易交待得过去。空客就是这样融资的，波音从军用飞机项目和NASA的研究成果受到间接补贴，所以大客可以理直气壮地照此办理。第一批用户是十分关键的。按照惯例，客机都是在有一定的预定订货才上马的。对于第一批用户，给与多达25-30%的优惠价是普遍的，也是不违反合理竞争的惯例的。当然，这个优惠一直给下去，就要遭到诟病。长期优惠政策本身也有问题。要么定价本来就过高，要么公司根本就不想盈利。这都不是正常的商业行为，不是大客持续发展的正道。大客的定价应该是有竞争力的实价，不搞漫天要价、坐地还价的名堂。为了鼓励第一批用户，可以向用户提供第一批飞机，说好若干年内用户有帮助商业性试飞的义务。时间一到，试飞飞机换成全新飞机。飞机公司获得飞机在实际营运中的使用经验，为后面的改进指出方向；航空公司也花一笔钱得到两架新飞机用；双赢。飞机公司还应该鼓励旧飞机市场，飞机公司可以将就飞机翻新，或者改装成货机或其他特种飞机，再次出售。政府还可以注资建立一个飞机租赁公司，或者和国际上已经有的租赁公司如ILFC或GE Financial Services合作，批量购买一批大客，供财力或者信用不够的新用户短期租赁。这样新用户不必为下不了长期负担的决心而犹豫，如果使用效果不理想，租期满了可以退还，但经营成功的可以继续租赁，或者按剩余价值买下来。总之，大客不是一个单纯的技术问题，也是一个经济问题，必须综合考虑，才能获得成功。

经过20年的挣扎和反思，中国的大客终于要上马了。不管有什么样的艰难险阻，这片鸡毛是注定要飞上天的。