中国大型飞机发展战略研究报告(2)

中国发展大飞机工业的三大历史教训 新中国的航空工业有50多年的历史，具有仅次于美国、俄罗斯的产业规模，全行业有50多万就业人员，34个部级研究所、50个厂级研究所和100多个大中型企业，6个国家级重点实验室和38个部级重点实验室以及世界上最大的风洞试验基地之一。但中国航空工业却在民用飞机领域走了20多年被称为"屡战屡败"或"屡败屡战"的道路。不理解这个过程的形成因素，就无以判断当前各种争论观点的是非曲直，也无法把握面向未来战略的决策原则。 理解中国航空工业的历史，1970年上马、1980年试飞成功而又于1985年被迫下马的运10项目是一个绕不过去的历史事件。运10是堪比"两弹一星"的国家重大项目，分析其成败的前因后果是理解中国航空工业存在什么问题的一把钥匙。因此，本部分首先以运10项目为线索，分析和概括出有关中国民用航空工业发展的三大历史教训。 教训一：运10下马丢掉的不是一个产品，而是技术能力赖以发展的开发平台 中国航空工业历史上的一块伤疤是运10.对于运10，过去有许多恩恩怨怨，现在也有许多争论。但是，几乎所有的争论只是围绕着产品的优缺点说来说去，却掩盖了更为重要的技术能力问题。例如，对运10下马的一种官方解释是："1981年初，民航总局对运10型飞机研制提出意见，认为该机还有不少重大技术问题有待解决，其中如影响安全和经济性能的全机疲劳试验尚未进行，飞机性能还要通过大量试飞才能验收，机上4大系统还缺乏试验数据，有些机载设备还存在问题等等，继续研制类似波音707型水平的飞机是否可取，需要斟酌。因此，1985年2月国家决定运10型飞机停止研制".但从技术能力发展的角度看，这样的解释就像是说：一个刚开始学步的婴儿，因为还没有最后证明他今后是否能够步履矫健，所以不许生存。 从技术能力发展的角度看，运10不仅是一个机型，而且是中国第一个大型民用飞机的产品开发平台。也就是说，运10既是当时中国航空技术能力的体现，也是进一步提高技术能力的基础。 任何一个有形的产品都会随着出售给用户而离开设计生产该产品的企业，但从开发一种产品的过程中所获得的知识、经验和技能不但不会离开原来的企业或工作组织，而且还会随着连续的产品开发和改进活动而不断增长。技术能力的发展不能脱离研发活动的物质对象，所以代表企业研发活动最终成果的产品设计就成为企业技术能力赖以发展的"台阶"或"工作平台"，即我们所谓的"开发平台".一个产品设计若成为开发平台，企业就必须对该产品设计拥有知识产权，因为没有知识产权就没有对其进行修改和再开发的权利，也就不可能成为企业技术能力发展的工作平台。中国航空工业曾经组装过的麦道飞机和中国汽车工业通过合资组装的外国品牌汽车都不是中国工业的产品开发平台，就是因为中方没有对这些产品设计的知识产权，不能对这些产品进行修改和再开发。获得知识产权可以有两个途径，自己设计或外购产品设计，但有效的技术转移要求技术接受方必须发展出相当的能力，而努力发展这样的能力也就是自主开发能力生成的过程。 拥有自主的产品开发平台对于技术进步和技术能力的发展具有重大意义。 第一，现有的产品设计体现了现有的知识基础，由于存在这个基础，所以开发者可以在后续的改进中大大缩小解决问题和搜寻新知识的范围，从而大大降低在技术进步过程中无法避免的不确定性；第二，现有产品拥有现有的客户群，在现有的产品开发平台上开发新产品有利于保持市场的连续性，降低市场的风险；第三，拥有产品开发平台可以选择、试验和集成各种新技术，带动相关技术网络的进步。像飞机这样需要几万种零部件的复杂产品系统需要集成大量的技术，每个亚系统甚至每个单项技术都有自己特定的性质和特定的进步轨道。关键问题在于，如果没有只能由终端产品所提供的应用可能性，上游技术的发展就丧失了需求动力。任何技术的进步都是通过解决问题而实现的，如果没有应用的需要，也就没有解决问题的动力，甚至连问题本身都无法提出。当一些人争辩说，中国做不出产品（如飞机、汽车等）是因为基础技术不行时，我们的问题是，如果不去自主开发产品，谁会去努力开发产品所需的上游技术？相反，如果进行自主产品开发，即使暂时不能掌握所有的技术，那也不仅可以外购，而且必然会产生开发这些技术的动力。由于终端产品是上游技术的应用平台，所以如果没有产品开发平台，就没有整个技术链条的进步动力；第四，现有的产品平台有利于建立起新的产品开发平台。不仅是因为开发任何新产品都需要技术经验的积累，而且是因为旧平台可以帮助技术人员迅速把握新平台的概念和参数应该是什么，减少一切都必须从头来的成本和不确定性。例如，美国第一次开发喷气飞机的尝试是把喷气发动机安装在原来使用螺旋桨发动机的XP-59上，结果其性能并不比高速螺旋桨飞机更好。但这个实验帮助美国工程师理解了飞机的整体设计为什么需要并如何因发动机的改变而改变，当专为喷气发动机设计出来的XP-80飞机问世后，喷气飞机的优势就立刻显示出来。虽然新的喷气飞机开发平台与旧的螺旋桨飞机开发平台相比是革命性的进步，表现为技术跨越（即激进的技术变化），但这个革命性跨越的过程却是连续性的，原因就在于技术的知识和能力只能是累积性发展的；第五，产品开发平台的存在意味着技术研发活动在组织上的连续性。在使用以科学为基础的技术的工业领域，技术能力来自技术和产品开发活动，而不可能来自仅仅使用技术的过程。此外，技术能力发展的累积性同时决定了产品开发活动的不可间断性。抛弃自主设计的运10而去组装麦道飞机，虽然能学到一些生产知识，但却因为没有对产品设计的知识产权而丧失了产品开发平台。丧失产品开发平台意味着在产品开发层次上的技术学习过程中断，必将导致开发团队的解体和技术能力的消逝。 为抛弃运10辩解的人总说运10是模仿波音707开发出来的机型，到1980年代已经落后。事实上，运10不是波音707.即使运10就是波音707，那问题的关键也不在于它是否比波音727、737落后，而在于运10下马后中国至今都没有逾越甚至能够勉强达到的产品开发平台。如果中国保留了这个平台，就可以在这个平台上不断改进，其结果必然是一方面使产品的技术水平不断提高，另一方面使开发团队的技术能力不断增长。相反，放弃运10平台的结果是中断了中国民用航空工业进行技术学习的过程。我们以下图来表示中断技术学习的代价。 上图描述了美国波音、欧洲空客和中国运10这三个民用干线飞机开发平台的技术能力发展轨道，以便从概念上帮助理解丢掉运10平台的后果是什么。 波音是世界民用和军用航空工业的主导企业，但它在民用客机领域曾经是个后进者。1952年4月，波音公司决定开发其第一个大型喷气式客机机型波音707，其原型机波音367－80于1954年7月试飞成功，但并没有马上带来订单。1955年，波音开发出707，最初在销售上也输给了道格拉斯公司的DC－8.波音吸取教训，对原设计进行修改，加宽客舱并增加洲际航行能力。改进后的波音707（180座）于1957年试飞，很快获得市场成功，打破了道格拉斯公司对民用客机市场几十年的垄断。此后，波音公司开发出一系列喷气客机，尤其1968年投入航线运行的波音737，是有史以来最成功的客机机型，迄今各种改型加在一起已经销售了4800架以上。 1965年，波音开始开发747.开发波音747的关键之一是发动机，在向通用电气和英国罗尔斯。罗伊斯公司寻求发动机供应未果后，波音转向普惠公司。由于机体庞大，普惠公司在开发发动机过程中困难重重，要求延期。波音不同意，逼迫普惠从现有发动机中挤出更多的动力，结果导致发动机过热和超重。1969年波音747试飞过程中，使用了87台发动机，其中完全报废了60台。但波音向用户隐瞒了真相，直至后来运营成本大增的泛美航空公司宣称起诉波音，并迫使波音每架飞机降价500万美元私了。这期间，波音因不能按时交付飞机差点破产。直到1970年代中期后，普惠公司才解决了发动机的问题，历经近10年磨难的波音747从此雄霸国际航线，在1980年代又开发了757和767.1996年12月，波音兼并了航空业曾经的老大麦道公司。 英国本来在发展喷气式客机方面走在美国的前面，但早期开发的机型（如彗星号）连续出现事故，没能获得市场成功。考虑到各国单枪匹马难以同美国竞争，1967年英国、法国和德国联合上马"空中客车"计划，开发干线民用飞机。1970年代初，西班牙、荷兰、比利时相继加入该计划。空客开发的第一个机型是220座的A300，但它从1974年首次交付使用到1978年之间，一共才销售了38架。1978年春市场发生变化，燃油价格的飞涨和市场竞争使航空公司迫切需要客容量大、经济性好的机型，A300成为受欢迎的机型，到1979年底订单已超过300架，公司从此走上坦途。面对有利形势，空客再接再厉，从1978年开始开发A310，首次采用超临界翼型。此后又开发了A320，率先采用电传操纵系统。由于A300和A310奠定的良好声誉，A320在首次试飞前就空前地获得了439架的订单。从A300到A320，空客覆盖了中短程、小载客量的干线飞机市场，形成与波音737、757、767和麦道80、90系列的竞争格局。但在中远程干线飞机市场上还是空白。为覆盖这个市场，空客从1987年开始开发A330和A340.1992年，A330首飞。A340于1991年首飞，是空客第一个采用四发动机的机型。2000年12月，空客开始研制A380，其座位数达到555个，并于2005年1月18日下线。30多年的时间里，欧洲空客追上了美国，促成了麦道的破产，今天已经压得波音喘不过气来了。 从上面的简介中可以看到，波音和空客在其开发早期阶段产品都不成熟，也都遇到过市场不确定性的困扰甚至挫折。当第一个产品开发出来后，只是通过在开发平台上的不断改进，才最后取得成功（从正式交付使用到获得批量订单都花了四五年的时间）。有了波音707，才有了波音系列；有了空客A300，才有了空客系列。相比之下，运10刚刚一飞冲天，却被中国的一些人指责为"技术有问题"、"找不到市场".运10是倾全国之力而一举建立起来的大型客机开发平台，代表了中国航空工业技术能力的一次飞跃。在那之前，中国只自主设计制造过十吨级的飞机，而运10是百吨级的飞机。与十吨级的飞机相比，运10平尾的面积就达到其机翼面积的5倍；前者的机翼上一般有4片辅助翼面，而后者机翼上的辅助翼面却要多达50片。 即使是这样的数量级跨越，运10也没有照抄，而是创造出来的。工程创造不可能凭空而来，必须建立在经受过验证的技术基础上。因此，先行者的经验可以而且应该成为后进者的借鉴。但利用前人经验的最优方式不是照抄，而是根据自己的产品概念进行综合。运10项目上马时，大型喷气客机已经出现15年了，当时所有的相关技术都落入运10设计者的视野，但他们没有照抄，而是创造性地利用这些技术。例如发动机的布局，前苏联图104采用的是翼根式，英国三叉戟采用的是尾吊式，而美国波音707采用的是翼吊式。通过技术分析，运10的设计者首先否定了苏式翼根式布局；然后制作出1：1全尺寸木质样机对尾吊式和翼吊式两种布局进行风洞试验，最后选择了翼吊布局。这个布局后来成为世界的主流布局，不仅欧洲和前苏联/俄罗斯的飞机也都改为翼吊布局，而且进入21世纪后新开发的飞机也仍然采用这种布局。又例如飞机最重要的空气动力部件机翼，运10设计者对当时所能得到的苏式、英式和美式翼型都进行了风洞试验，最后选择了英式翼型，致使运10的翼型在空气动力性能上优于波音707.最可贵的是，运10的设计者本来都是在前苏联技术体系下成长起来的，但他们在开发运10的过程中却一举突破了传统技术轨道的限制，使运10成为中国第一架按英美适航条例（CAM4b和后来的FAR25部）设计的国产飞机。 技术能力的获得是组织性的和经验性的，是从一个有关知识的使用和创造过程中生成的。开发运10而在技术能力上获得的飞跃也是建立在过去经验基础上的。副总设计师程不时曾回忆说："虽然运10飞机比我以前设计的飞机大了许多，但仍然有许多相通的东西。一般地说，当出现众多矛盾时，如何保证优先级的问题重点得到解决的思维方法对小飞机和大飞机都是类似的。我在过去一些机型设计中的经验和思考方法，为在运10的设计中处理问题带来了很大的方便。我自己同时在运10设计中一面学习，一面运用，使原有的知识得到空前未有的扩大和充实。"设计师的这段话非常生动地解释了过去积累的能力如何帮助了新产品开发，而新产品的开发又如何推动了新能力的生成。 运10的开发会聚了当时中国航空工业的各路精英，代表了当时中国航空工业所积累起来的知识、经验和技能。这种积累起来的技术能力是开发运10的基础；同时，通过开发运10这样一个在技术复杂程度上产生数量级跃升的产品，又导致中国航空工业技术能力实现了一次大规模膨胀。运10是我国第一架也是惟一一架国产喷气式干线大飞机，它的起飞重量达110吨、最远航程达8300千米、最大时速达974千米、实用升限高达12000米，是迄今为止我国起飞重量最大、飞得最远、飞得最快、飞得最高的国产客/运输机。在运10项目上，采用新设计方法、新规范、新技术、新工艺、新材料、新成品附件的范围和程度都是空前的。例子不胜枚举，这里仅举一例：设计运10过程中，中国技术人员开发出138个计算机应用程序，使运10不仅成为中国航空工业大面积使用计算机辅助设计的第一个机型，而且也成为整个中国工业使用计算机辅助设计的先驱产品。因此，运10项目典型地说明了什么叫做产品开发平台以及为什么这种平台对于技术能力的发展是不可或缺的。 毋庸讳言，运10的主要设计任务是给国家领导人乘坐的专机，8000多千米的航程是按照北京到地拉那的距离确定的。但即使因此而带有任何"缺点"，那也绝不是应该抛弃运10的理由，因为她至今仍然是中国曾经有过的惟一大型飞机开发平台。运10试飞成功后，同年11月28日英国路透社评价说："在得到这种高度复杂的技术后，再也不能把中国视为一个落后的国家了。"拥有驾驶波音707飞行2000小时经验的美国驻华使馆武官参观飞机后对中国设计师说："凡是熟悉波音飞机的人，站在运10飞机舱门前看一眼就可以明白，运10不是波音飞机的复制品，机翼构型明显是不同的。"当时波音公司的总裁对中国设计人员说："你们毕业了，我们只不过比你们早毕业几年。"该公司一位副总裁在美国《航空航天周刊》撰文说："运10不是波音707的翻版，更确切地说，她是该国发展设计制造运输机能力的十年之久的锻炼成果。"奇怪的是，说运10抄袭波音707的人不是外国人，甚至不是波音公司的人，而是中国人。 正如前图所示，扼杀了运10，中国就丧失了民用客机的产品开发平台，其结果就是中国民用航空技术能力的长期停滞和倒退。但在同时，波音和空客在各自的产品开发平台上连续改进和创新，技术能力随着产品更新升级而不断提高（前图中两者的能力曲线呈不断上升趋势）。于是，中国的技术能力与美国、欧洲的技术能力差距在过去20年间呈现出剪刀差的趋势，越拉越大。这种不断拉大的差距实际上就是中国再进入民机领域时所遇到的不断抬高的门槛，它是可以用钱来衡量的：投资5.4亿元人民币开发出来的运10因缺3000万元的经费不得不下马，而今天在讨论上大飞机项目时，多数人的估计都是要花300亿和10－15年的时间。如果运10不下马，即使迄今为止一架也卖不掉，这笔钱也足以在过去20年间保住运10平台，使其不断改进。依此类推，中国的干线客机如果再拖上10-20年以后上马，那时的项目经费可能就要突破1000亿元了。运10项目上马时，中国在航空工业技术上与国际先进水平有15年的差距，今天再上大飞机，则有50多年的差距——这就是中断技术学习和能力发展过程的代价。 能力萎缩的代价特别体现在运10的发动机上。在运10研制过程中，为了配套，上海一家工厂在模仿美国普惠JT3D型涡轮风扇发动机基础上，最终制造成功用在运10上的发动机。在运10试飞期间，为安全起见，由运10装载波音707使用的普惠发动机，而把仿制的发动机装在波音707上试飞，效果很好。北京航空航天大学一位70多岁的航空发动机专家最近在回答中国需要多长时间才能生产出大飞机的发动机时说，不用50年，但需要30年。说罢他话锋一转说："当年上海居然把普惠发动机造出来了，真是太不容易了。"据他说，当年上海造出来的钛合金带尖的涡扇叶片，30年后的今天，整个中国航空工业都无法做到，而上海造发动机的技术能力已经彻底消失，厂房和设备早已拆除，人员流散。 有人嘲笑那款发动机是仿制的，但这并不能降低那个成就的意义。事实上，喷气式发动机是由英国和德国分别在第二次世界大战前夕发明的，其他国家都是从仿制开始。美国1941年与英国签订仿制英国喷气发动机的协定，同年10月，英国把一台未装配的发动机和一系列图纸资料提供给美方指定的通用电气公司，并派了一个技术小组协助美方仿制。即使有了这样的帮助，美国通用电气公司仿制的发动机及其改进型也是直到1944年初才赶上英国发动机的性能水平。前苏联在二战前也开始研制喷气发动机，但直到战争结束也没有研制出来。战后，前苏联利用缴获的德国资料和设备，在德国技术人员的帮助下很快仿制出了喷气发动机，1947年又通过贸易谈判从英国购买了几十台喷气发动机并开始仿制。 关键不在于是否仿制，而在于是否进行了技术学习。美国人仿制英国喷气发动机时，有英国技术人员带着图纸和技术资料来手把手地教；前苏联在仿制喷气发动机的过程中，把德国工厂连人带设备搬到乌拉尔和古比雪夫等发动机工业基地，把俘虏的德国技术人员集中起来，命令他们提供技术知识、经验和管理方法，苏联人甚至要求德国设计人员把产品重新从头设计一遍，以帮助苏联人从复原过程中掌握技术诀窍，前苏联花了5年多的时间完成了从仿制到自主设计的过渡。相比之下，上海当年只凭着自己对原产品的逆向工程就造出能够使用的发动机，其中的技术学习肯定只多不少。 通过上述分析可以清楚地看出，运10的下马标志着中国大型客机开发平台的丧失，而事实也证明中国民用航空工业的技术能力由此而陷入萎缩状态。单纯从产品的优缺点角度来讨论这个问题，只能是推脱责任的做法。抛弃运10是自毁长城的行为，是一个永远不能忘却的历史教训。但是为什么要这样自毁长城？