日本工业发达,为何造不出民航客机?

作者:深圳宁南山

本文转载自:宁南山(ID:ningnanshan2017)

2023年5月28日是中国航空航天历史上有重大意义的日子,我国的民航客机C919正式商业化运行了,执行MU9191航班,从上海虹桥机场飞往北京首都机场,

 

而在5月29日,又传来另外一个好消息,那就是我国正式官宣在2030年之前要载人登月,目前中国载人航天工程办公室已全面部署开展载人登月的各项研制建设工作,包括研制新一代载人运载火箭(长征十号)、新一代载人飞船、月面着陆器、登月服等飞行产品,新建发射场相关测试发射设施设备等。

无疑是让人振奋的,我国都正式规划并且公布了,那说明相关工作已经早就在运行了。

日本工业发达,为何造不出民航客机?

航空航天是属于高科技产品,我很早以前写过一篇文章,把航空航天工业称之为“白人霸权工业”,就以亚洲的日本和韩国两个工业强国为例,日本和韩国已经在地面跑的汽车,工程机械,在海上航行的船舶制造方面都取得了成功,但是唯独在航空航天领域,和欧洲,美国,俄罗斯都差距巨大,即使三者里面经济能力最弱的俄罗斯,其航空航天水平也高出日韩一大截。

亚洲只有中国才有能力打破白人国家在航空航天领域的垄断。

 

在C919已经开始商业飞行的时候,我们再来回顾一下几个月前,也就是当地时间2023年3月8日美国华盛顿州,日本的第一架喷气式客机MRJ(三零支线客机的英文,后来改名叫SpaceJet)的原型机,由美国品牌卡特彼勒的挖掘机进行拆毁的画面。这是一款和我国的ARJ21同级别的支线客机。

日本工业发达,为何造不出民航客机?

日本工业发达,为何造不出民航客机?

日本工业发达,为何造不出民航客机?

SpaceJet项目日本三菱投入了大量资金进行研发,但研发过程中出现了大量技术问题,最终项目研发投入严重超支,由于日本空域紧张,同时日本本土市场狭小,要收回投资就必须获得外部市场认证,因此选择到美国进行试飞,最终2020年初爆发的新冠疫情,给了SpaceJet项目最后一击,2020年5月份该项目已经陷入停滞,事实上终止了。

日本三菱重工业公司2023年2月7日宣布,因看不到未来发展前景,彻底停止喷气式客机SpaceJet的研发。这标志着日本首款国产喷气式支线客机在历经15年波折、投入巨额研发经费、后终于以失败告终。

 

当然,这里面我们不禁会产生一些疑问,日本曾经长期是世界第二经济大国,现在也是全球第三经济大国,人口高达一亿多人,工业科技水平不错,也是波音飞机零部件的重要供应商,为什么就搞不出来喷气式民航客机呢?我觉得《参考消息》在2023年2月18日发表的一篇文章《日本国产“大飞机”研发“折翼”,最关键的原因是….》,进行的总结非常好,以下是我对文章观点的总结,我添加了我的评论,观点和其他背景信息。

 

1:日本航空整机研发能力不足,大型航空航天系统是高科技

日本实际上非常缺乏研发喷气式民航客机的经验,中国历史上好歹还研发过运10,而在日本的MRJ项目之前,日本只曾经开发和制造双发涡轮螺旋桨发动机客机YS-11,并于1962年首次试飞成功,注意这是低速的螺旋桨飞机。

注意,跟中国相比,中国在C919首次商业飞行之前已经量产了两款民航客机:新舟60系列螺旋桨支线民航客机和ARJ21喷气式支线民航客机,

其中新舟60首架在2000年交付用户,ARJ21首架在2015年交付用户,

到2023年5月底这两款客机累计交付都超过了100架,而且还都出口到了国外。

因此可以说,在C919成功之前,中国已经有了成功的民航客机研发经验。

 

SpaceJet项目是近半个世纪后日本再次投入国产客机研发,而日本方面低估了整机研发的难度,负责研发SpaceJet客机的三菱重工长期为美国波音公司提供航空零部件,还有其他日本企业也是波音公司的零部件供应商,如波音787客机的零部件约有三分之一是日本企业生产,


但对整机研发三菱重工缺乏专门技术和经验,导致在整机研发过程中出现了一系列的问题,SpaceJet在2009年就因为需要大幅变更机身和主翼的设计而推迟交货,试飞成功后又出现机身和主翼结合部分强度不足、需要重新排列电子设备等技术问题。

据统计,SpaceJet前后共有约900处的设计需要变更,包括设计载荷的修改、与各种系统设计相关的变更、电气系统布线的修改等,甚至有几个需要回到基本设计阶段重新来过。

多次推迟交货不仅使当初预计的1500亿日元研发费用膨胀了好几倍,也导致SpaceJet在关键的性能方面被海外企业赶超

比如该飞机搭载美国普惠公司的涡扇发动机能使飞机的燃油效率提高20%,这也是SpaceJet的卖点之一。然而因为研发工作数次延期,目标竞争对手巴西航空工业公司的E2系列也用上了同样的发动机。

 

以上的事实,充分的说明了网络上对于飞机研发难度的认识是不够的,很多人说C919是组装货就是个证明,实际上让你设计一个东西,组装好之后高达几十吨,还要能够高度安全稳定的天上飞行,是难度极高的事情。

系统级产品都是组装起来的,但不同领域的系统,其设计复杂度和组装难度有天壤之别,不能拿一个领域的系统产品组装设计简单,就推及到另一个领域也是这样。

我们一直说C919是有自主知识产权,也就是说它的外形和结构设计,是不能够去照抄空客和波音的现有型号的,必须要自己设计,不仅要能够飞起来,而且还要飞的稳定,而且还要能够安静,省油,这是高科技。

不仅如此,作为一个重量高达几十吨的大型系统,其内部零部件的数量之多高达几百万个,各种电缆,光缆等线路长度之长,各项子系统之间的对接,要通过整机设计来实现融为一体,也是难度极高的事情。

 

2:由于自研能力不足,三菱大量聘用白人技术专家主导,内部沟通不畅管理混乱

在历经四次推迟交货后,2016年,时任三菱重工社长 宫永俊一 决定大量聘请外国技术人员。

之后,三菱飞机公司(三菱重工子公司,实际承担SpaceJet的设计研发)内部发生了明显变化,英语成为工作语言,外国专家逐渐掌握主导权。

SpaceJet之前研发的主力都来自三菱重工的名古屋航空宇宙系统制作所,这家制作所培养的很多人都进入了三菱重工的管理层,对自身的名门意识很强。他们对这种由外国专家主导的新体制不满,再加上语言障碍,一线的交流沟通开始不畅。

 

2018年宫永俊一提拔来自加拿大的亚历克斯·贝拉米为首席开发官后,局面变得更加混乱。

三菱飞机公司的一家供货商回忆说,参加商务洽谈会议,作指示的都是外国人。哪怕是突然要求的设计变更,他们也不听别人说明,只是说“你们照说的做就是了”。名古屋航空宇宙系统制作所长久以来构筑的和供货商之间的信任关系在三菱飞机公司行不通了。

 

宫永俊一和贝拉米会通过聊天工具交流研发进度等信息,而三菱重工现任社长泉泽清次2019年4月上任后,通过别的系统指挥研发队伍,渐渐地不再与贝拉米共享信息。技术人员和管理层互相不交流协调,这进一步阻碍了研发工作的推进。

与三菱重工有长期合作关系的波音公司曾向三菱飞机公司建议SpaceJet采用波音的驾驶舱,这样不仅能加快研发进度,也能削减驾驶员和机械师的培训费用,但是三菱重工拒绝了这个提案。“靠自己的力量办不到,却又不善于借助外部力量”,这是外人对三菱重工的评价。

 

3:日本本土市场小,要想收回投资就必须获得美国市场准入,但又不懂北美市场游戏规则

和中国的民航客机项目不同,北美的航空市场是SpaceJet的最大市场,比日本本土市场还大,因此必须获得美国的适航合格证,否则无法收回投资。

三菱飞机公司当初预计今后20年对该公司70至100座支线客机的需求量超过5000架,其中四成需求来自以美国为主的北美市场

 

从1973年YS-11停产到2008年决定将MRJ(SpaceJet)产品化,中间存在30多年的空白期,使得日本国土交通省对获取型号合格证的工作缺乏经验

型号合格证是通过民用航空主管部门审查、证明航空器能安全飞行的适航证书之一。审查内容包括图纸、计算书等设计程序,制造工艺、品质管理等生产能力,通过样机飞行试验确认的性能和飞行特性等。飞机要在某个国家飞行,就必须取得这个国家民航主管部门颁发的型号合格证,因此日本需要建设一整套的适航认证体系

 

日本国土交通省最初为MRJ的适航认证工作派遣驻扎名古屋机场的专门小组只有六个人。因为在YS-11以后,国土交通省没有做过适航认证,整个部门内都找不到这方面的专家。

到2012年,这支队伍扩大到73人,但也还是一支“杂牌军”,有日本宇宙航空研究开发机构和防卫省的借调人员,也有来自民间企业和航空公司的人员。大家几乎是从零出发,边摸索边工作。虽然他们满怀着要把日本国产喷气式客机送上国际舞台的雄心壮志,但事实上,他们比企业更没有经验。

 

通常情况下,等机身都生产出来了,再被判定为“不合格”,然后推倒重来的难度非常大。飞机生产商都是从设计阶段开始就一直与审查部门保持紧密联系,一边向审查部门确认,一边推进设计工作。而国土交通省的这支认证队伍对于标准的解释也有点懵,模糊不清。FAA的规则“似乎很严格,但又有点暧昧”,这是当时参加认证工作的不少人的感觉。

“制定规则的、竞争对手和裁判都是美国人,我们即便打出好球,也会被说成坏球。”面对支配世界航空游戏规则的欧美航空管理当局,日本航空业人士经常会有这样的无力感,实际上也是日本人对于美国的适航标准不了解,不熟悉,因此指导飞机研发方面不顺畅。

 

名古屋航空宇宙系统制作所内部也存在问题。这家成立于1920年的老牌航空航天企业内部充斥着文牍主义作风,有时比政府部门更加官僚,不像欧美同行那样一出现问题就能迅速拿出应对方案。

在这样内外因作用下,即便是三菱飞机公司后来请到了熟悉FAA适航认证的外国专家,也未能取得FAA颁发的型号合格证。

“为获得型号合格证,今后还需要投入几千亿日元的资金,而收益性却非常严峻。”三菱重工社长泉泽清次在2023年2月7日的新闻发布会上说。可以说,未能获得FAA型号合格证是导致SpaceJet项目失败的最根本原因。

 

而从三菱重工社长的话来理解,就是日本方面对于美国FAA适航认证的不了解,不理解,也导致成本投入急剧上升,因为不符合认证规定的设计,都要重来。

三菱重工事先估计不足的还有美国对支线客机的限制条款。这是美国大航空公司和飞行员工会之间的劳资协议中的条款。为了防止运营地区航线的地区航空公司抢占大航空公司的主干航线,该条款规定,支线客机的座位一般不能超过76个,重量不能超过39吨。而三菱重工的MRJ系列中美国航司订货最多的MRJ90的标准座位数是88个,正好是该条款的限制对象。原本预计条款在2019年底会放宽,结果并未如期放宽。上述限制条款放宽前景不明朗也使SpaceJet项目失去了市场前景,最终只能惨淡收场。

 

以上的原因我觉得总结的很好,我也说下自己的感想,

其一是军民其实在某种意义上是不分家的,军用航空技术和研发队伍在很大程度上可以为民用航空技术打下很好的基础,不管是欧洲,美国还是俄罗斯,都同时在军用航空和民用航空方面有所建树,空客和波音都有大量的军工业务。

这对中国来说也同样如此,参与C919研发的队伍和供应商就大量来自我国军用航空研发队伍,中航工业旗下的沈飞,成飞,西飞,哈飞等公司都参与了C919项目,之前我在文章里也写过,C919的研发队伍里面还有来自乌克兰军用航空领域的专家,实际上C919的总设计师吴光辉就是我国一代名机空警2000的总设计师。

而日本在这方面的失败,跟其军用航空装备研发长期受到美国压制不无关系,毕竟是战败国,这导致日本没有足够的优秀航空人才储备。

 

第二航空航天技术是尖端工业,长期被西方+苏联/俄罗斯这样的白人国家垄断,不管是日本和韩国在这方面水平都相对比较落后,中国显然是唯一可以和白人国家抗衡的,因此不要低估航空航天工业的高科技含量

那些说C919是组装货的,这明显是把成熟的小型电子/机械产品等行业的经验套用在了航空航天工业上面,这是错误的,这是重量非常大,还能够在天上飞的东西,复杂度很高,难度极大,这也是日本/韩国这样的工业强国也难以突破的原因。

实际上如果我们说各国代表性的巅峰工业产品,航空航天类的工业品就容易被人想起,例如美国的土星五号火箭,阿波罗登月飞船,苏联的和平号空间站,欧洲的空客等等,在各种科幻电影中,最能体现人类科技水平的场景往往就是空战和宇宙飞船。

 

第三是保持庞大的本土人口规模和市场的意义

在日本的SpaceJet项目失败的原因中,因为缺乏了解美国适航体系的专家,导致无法获得美国FAA的适航证,以及美国市场限制支线客机的特殊条款,都大大导致了日本客机研发的失败,毕竟40%的市场在美国,而日本本土市场又太多狭小,加上本土空域紧张,因此日本不得不把SpaceJet送到美国试飞,拿美国的认证,因为光靠日本本土市场是无法实现投资回报的。

美国如果想卡日本的民航客机研发,不发FAA适航证,不放宽支线客机限制条款,就可以把日本的民航客机研发掐死在摇篮里面了,甚至都不需要用零部件去卡脖子。

 

而中国显然不一样,即使在极端情况下无法获得欧美的适航认证,中国依靠本土市场就足以养活民航航空工业,不会出现受到美国制约的情况,而这显然是日本的先天缺陷,日本不仅人口才一亿多,而且国土面积也小,养不活自主民用航空工业。

我之前也说过,随着人类的科技进步,工业品的复杂度越来越高,在很多领域出现投资越来越大的情况,

这会导致科技突破会越来越成为大国的游戏,那些人口体量小的国家由于缺乏资本投入和足够大的市场,会越来越难以参与这些大型项目研发,或者说成功的希望在变小。

这无疑是对美国和中国这样的大国有利的。只有独立自主的大国,才有可能参与最高舞台的游戏。

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