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國(guó)產(chǎn)民用大飛機(jī)行業(yè)深度報(bào)告:御風(fēng)而起,鵬程萬(wàn)里一.云路征程艱辛,后發(fā)優(yōu)勢(shì)凸顯——大飛機(jī)的前世今生1.1基本概念大飛機(jī)之名因何而來(lái):“大飛機(jī)”一般定義為起飛重量超過(guò)100噸的運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī),包括軍用大型運(yùn)輸機(jī)、民用大型運(yùn)輸機(jī)和150座級(jí)以上的干線(xiàn)飛機(jī)。大飛機(jī)一詞,可以說(shuō)是國(guó)人在對(duì)祖國(guó)航空工業(yè)的巨大期盼中創(chuàng)造出來(lái)的專(zhuān)用詞語(yǔ)。自2003年國(guó)家科技部受?chē)?guó)務(wù)院委托組建“大飛機(jī)項(xiàng)目論證組”后,該詞逐漸被普遍使用。對(duì)應(yīng)上述定義,民用客機(jī)能稱(chēng)為大飛機(jī)的最小級(jí)別是波音公司的B737飛機(jī)、空客公司的A320飛機(jī)以及中國(guó)商飛的C919飛機(jī)。1.2發(fā)展歷程自新中國(guó)成立以來(lái),我國(guó)民用大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可謂一路坎坷、頗為艱辛,為我國(guó)最終實(shí)現(xiàn)研發(fā)生產(chǎn)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大飛機(jī)積累了寶貴的歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。發(fā)展歷程大體可以分為以下四個(gè)階段:
1.始于測(cè)繪仿制:參照蘇聯(lián)安-24研制生產(chǎn)的運(yùn)七飛機(jī),于1970年實(shí)現(xiàn)首飛,1984年取得適航證,結(jié)束了中國(guó)民航全部使用外國(guó)飛機(jī)的歷史;
2.運(yùn)十艱辛探索:運(yùn)十飛機(jī)項(xiàng)目于1970年啟動(dòng)研制;經(jīng)過(guò)十年探索,于1980年首飛;遺憾的是,由于種種原因,運(yùn)十飛機(jī)項(xiàng)目于1985年終止;
3.用市場(chǎng)換技術(shù):1985年起,我國(guó)與美國(guó)麥道公司合作生產(chǎn)MD82/90飛機(jī);1996年開(kāi)始,與空客公司合作研制AE100飛機(jī),但都無(wú)果而終;
4.大飛機(jī)再起航:中國(guó)商飛公司于2008年成立,標(biāo)志著中國(guó)大型客機(jī)研制項(xiàng)目正式啟動(dòng)。中國(guó)商飛是實(shí)施國(guó)家大型飛機(jī)重大專(zhuān)項(xiàng)中大型客機(jī)項(xiàng)目的主體,也是統(tǒng)籌干線(xiàn)飛機(jī)和支線(xiàn)飛機(jī)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)我國(guó)民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)化的主要載體。1.3主要產(chǎn)品——C919飛機(jī)我國(guó)通過(guò)支線(xiàn)飛機(jī)型號(hào)研制、窄體干線(xiàn)飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、寬體飛機(jī)拓展形成全系列產(chǎn)品三部曲,構(gòu)建完整的研發(fā)體系和產(chǎn)品譜系,探索獨(dú)具特色的商用飛機(jī)發(fā)展路徑。C919大飛機(jī),C指代中國(guó)China和商飛COMAC的縮寫(xiě),9代表著經(jīng)久不衰、長(zhǎng)長(zhǎng)久久,19則代表著最大座位數(shù)是190個(gè)。C919大型客機(jī)圍繞“更安全、更經(jīng)濟(jì)、更舒適、更環(huán)?!焙汀皽p重、減阻、減排”的設(shè)計(jì)理念,在項(xiàng)目之初就對(duì)標(biāo)美國(guó)波音B737系列和歐洲空客A320系列飛機(jī)。C919屬于后起之秀,在整體設(shè)計(jì)上采用先進(jìn)的技術(shù)更多,自動(dòng)化程度更高,在未來(lái)的市場(chǎng)潛力也更具有后發(fā)優(yōu)勢(shì)。1.4行業(yè)現(xiàn)狀民用大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)的全球分工體系已形成“主制造商—供應(yīng)商”模式,即由波音、空客等幾大整機(jī)制造商和數(shù)量眾多的零(部、組)件供應(yīng)商組成的多層級(jí)塔形市場(chǎng)結(jié)構(gòu)。少數(shù)整機(jī)制造商具有總體設(shè)計(jì)、技術(shù)集成、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)等核心能力,對(duì)各級(jí)供應(yīng)商實(shí)施嚴(yán)格控制,在供應(yīng)鏈價(jià)值分配體系上具有極強(qiáng)的話(huà)語(yǔ)權(quán);他們?cè)诓粩喟l(fā)展的過(guò)程中,逐漸聚焦飛機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)等核心技術(shù)環(huán)節(jié),把零部件制造、組裝等低端環(huán)節(jié)向外部轉(zhuǎn)移,不斷擴(kuò)大底層零部件企業(yè)數(shù)量,使大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)價(jià)值環(huán)節(jié)向外部轉(zhuǎn)移;他們還時(shí)刻對(duì)潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手打壓遏制,導(dǎo)致全球價(jià)值鏈中的各類(lèi)組成企業(yè)在既有鎖定位置中與各層級(jí)企業(yè)不斷博弈。1.5競(jìng)爭(zhēng)格局波音公司——全球航空工業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),前身是由美國(guó)威廉波音于1916年成立的太平洋航空產(chǎn)品公司;二戰(zhàn)后,隨著波音707的生產(chǎn)和交付,世界航空運(yùn)輸業(yè)迎來(lái)了噴氣飛行時(shí)代;在上60年代末和70年代初,波音737和波音747的成功確立了其在民用飛機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域的壟斷地位;上世紀(jì)90年代,波音公司通過(guò)收購(gòu)羅克韋爾國(guó)際公司和麥道公司,進(jìn)一步鞏固了其在航空航天制造領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì),成為當(dāng)時(shí)世界上最大的民用和軍用飛機(jī)制造商。2021年波音公司營(yíng)收為622.86億美元,在世界500強(qiáng)榜單中排第173位。二.大國(guó)重器翱翔,萬(wàn)億市場(chǎng)可期——驅(qū)動(dòng)發(fā)展的多因素2.1提升綜合國(guó)力彰顯大國(guó)意志在全球化競(jìng)爭(zhēng)的大背景下,大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展已不是單純的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)行為,而是包含各國(guó)政府參與的綜合性博弈。世界大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展史已經(jīng)證明,政策支持是產(chǎn)品和企業(yè)成功的關(guān)鍵因素。大飛機(jī)科技創(chuàng)新活動(dòng)具有高風(fēng)險(xiǎn)、高投入的特征,是新型舉國(guó)體制下的重大工程項(xiàng)目,我國(guó)政府既制定了明確的總體規(guī)劃和發(fā)展藍(lán)圖,也通過(guò)綜合運(yùn)用科技政策、產(chǎn)業(yè)政策、財(cái)稅政策等,調(diào)動(dòng)和激發(fā)科技人員和創(chuàng)新主體的積極性,助力大飛機(jī)核心技術(shù)攻關(guān),形成了推動(dòng)大飛機(jī)實(shí)現(xiàn)突破和創(chuàng)新發(fā)展的強(qiáng)大戰(zhàn)略力量。2.2推動(dòng)制造升級(jí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)屬于資金、技術(shù)和資源高度密集型產(chǎn)業(yè),是現(xiàn)代高新技術(shù)的高度集成,具有高研發(fā)費(fèi)用、高度的分工協(xié)作與學(xué)習(xí)效應(yīng)、高風(fēng)險(xiǎn)高收益及一體化、與國(guó)際合作密切等特征;也具有產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、輻射面寬、聯(lián)帶效應(yīng)強(qiáng)等特點(diǎn),具備顯著的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性和突出的范圍經(jīng)濟(jì)性。早年里“造不如買(mǎi)、買(mǎi)不如租”的觀念已經(jīng)被顛覆,我國(guó)大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)正走出推動(dòng)制造升級(jí)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之路。C919越來(lái)越臨近商用,中國(guó)不但實(shí)現(xiàn)了民機(jī)技術(shù)集群式突破,形成了大型客機(jī)發(fā)展核心能力,而且鍛造了一條蘊(yùn)藏巨大潛力的產(chǎn)業(yè)鏈。2.3民航快速發(fā)展搶抓國(guó)內(nèi)市場(chǎng)三.發(fā)揮鏈長(zhǎng)作用,協(xié)同合力攻堅(jiān)——大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?.1先進(jìn)材料經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)和嚴(yán)密論證,針對(duì)主要結(jié)構(gòu)件的不同要求,C919飛機(jī)使用了第三代鋁鋰合金、鈦合金和碳纖維復(fù)合材料這三種主要的航空新材料。C919飛機(jī)在結(jié)構(gòu)選材方面充分考慮材料的成熟度與先進(jìn)性,一方面是要保證作為新一代窄體客機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),另一方面是注重未來(lái)投入航線(xiàn)運(yùn)營(yíng)的可靠性和易維修性。C919的前機(jī)身、中機(jī)身、中后機(jī)身、機(jī)頭與機(jī)翼的結(jié)構(gòu)件幾乎全部由鋁材制造;發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛、垂尾、平尾、后機(jī)身前段、后壓力框、后機(jī)身后段、中央翼等則是用復(fù)合材料或鈦合金鍛件制造。這些部段的主要零部件是以2×××系與7×××系列鋁材為主,一些重要的結(jié)構(gòu)是用第三代鋁鋰合金制造。C919的鋁制工件總質(zhì)量占飛機(jī)總凈質(zhì)量的65%。3.2飛機(jī)機(jī)體從制造的角度看,大飛機(jī)具有氣動(dòng)外形要求嚴(yán)格、設(shè)計(jì)更改頻繁、產(chǎn)品構(gòu)型眾多、零件材料和形狀各異、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間緊湊、各類(lèi)系統(tǒng)布置密集以及零組件數(shù)量巨大等特點(diǎn),決定了整體項(xiàng)目過(guò)程復(fù)雜、周期長(zhǎng)、技術(shù)難度大。在大飛機(jī)研制過(guò)程中,以下先進(jìn)技術(shù)被大量應(yīng)用:
數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù):隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用,大飛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造模式發(fā)生了很大變化,由傳統(tǒng)的工程圖紙、實(shí)物樣機(jī)、模擬量傳遞為主的串行模式,發(fā)展為基于MBD的三維綜合信息模型和數(shù)字量傳遞的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造并行模式,真正實(shí)現(xiàn)無(wú)二維圖紙、無(wú)紙質(zhì)工作指令的三維數(shù)字化集成制造,有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。3.3動(dòng)力系統(tǒng)在商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,全球市場(chǎng)經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展,已經(jīng)呈現(xiàn)出典型的寡頭壟斷格局:美國(guó)通用電氣公司(GE)、美國(guó)普拉特·惠特尼公司(普惠)、英國(guó)羅爾斯·羅伊斯公司(羅羅)、GE和法國(guó)賽峰集團(tuán)合資的CFM國(guó)際公司以及普惠、德國(guó)MTU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司和日本航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司合資的國(guó)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司(IAE),占據(jù)著全球商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)約97%的市場(chǎng),控制著商用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的核心技術(shù)。除寡頭企業(yè)外,PowerJet和
霍尼韋爾憑借各自獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),提供相應(yīng)的經(jīng)典產(chǎn)品,在世界范圍內(nèi)也具備一定的影響力。3.4機(jī)載系統(tǒng)機(jī)載設(shè)備是飛機(jī)的耳目、大腦和神經(jīng),已成為飛機(jī)實(shí)現(xiàn)新飛行功能、完成新任務(wù)的主要保證,是飛機(jī)先進(jìn)程度的重要標(biāo)志。大飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)主要由航電系統(tǒng)和機(jī)電系統(tǒng)兩大部分組成。航電系統(tǒng)主要包括飛行控制、飛行管理、座艙顯示、導(dǎo)航、數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通訊、監(jiān)視與告警、機(jī)內(nèi)通話(huà)、客艙娛樂(lè)等;機(jī)電系統(tǒng)主要包括電力系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、救生系統(tǒng)、機(jī)輪剎車(chē)系統(tǒng)、照明和生活設(shè)施等。3.5相關(guān)企業(yè)C919大飛機(jī)國(guó)內(nèi)外主要供應(yīng)商包括:10家機(jī)體供應(yīng)商(國(guó)內(nèi)9家、國(guó)外1家)、35家系統(tǒng)供應(yīng)商(國(guó)內(nèi)18家、國(guó)外17家),圍繞項(xiàng)目需求組建了16家中外合資企業(yè),以及大量次級(jí)供應(yīng)商和材料/標(biāo)準(zhǔn)件供應(yīng)商。供應(yīng)商至少應(yīng)滿(mǎn)足3個(gè)條件:質(zhì)量管理體系應(yīng)通過(guò)AS9100系列標(biāo)準(zhǔn);
特種工藝通過(guò)NADCAP認(rèn)證;產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程符合適航條款規(guī)定,能通過(guò)FAA、EASA、CAAC等局方的適航審查。四.關(guān)注國(guó)產(chǎn)替代,打造增長(zhǎng)曲線(xiàn)——大飛機(jī)的投資策略讓國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)早日翱翔藍(lán)天是國(guó)家和人民的強(qiáng)大意志,我國(guó)從國(guó)家戰(zhàn)略的頂層設(shè)計(jì)到科技、產(chǎn)業(yè)和財(cái)稅的綜合政策體系都為大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)保障;作為
“工業(yè)之花”,大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)位于制造業(yè)金字塔的頂端,不僅對(duì)
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