作为“后来者”,CR929推进系统竞争形势如何?

日前,中俄国际商用飞机有限责任公司(craic)在上海召开cr929项目联合概念定义(jcdp)启动大会,标志着cr929项目发动机及主要机载系统jcdp工作正式启动。
cr929,一款面向未来的飞机,将如何面对竞争?
2018年3月22日,中俄国际商用飞机有限责任公司(craic)在上海召开cr929项目联合概念定义(jcdp)启动大会,标志着cr929项目发动机及主要机载系统jcdp工作正式启动,来自全球90余家机载系统潜在供应商的代表参加大会。对于cr929项目来说属于重中之重的推进系统,其邀标建议书(rfp)已经在2017年底发放,将作为先导开启机载系统的邀标工作,受到国内外供应商和合作伙伴等的广泛关注。
2016年珠海航展上cr929正式揭幕
cr929的联合概念定义工作已经展开
推进系统主要包括发动机系统和短舱,其rfp文件主要包括通用说明、工程要求、客户服务要求、商务要求和供应商通用管理要求等5卷,而根据计划安排,受邀潜在供应商将于2018年5月30日前提交建议方案。
未来,cr929将按照国际主流适航标准开展研制。根据研制经验,从项目启动到实现首飞预计需要7年左右,到实现产品交付预计需要10年左右。
在当前民用飞机市场中,空客公司的a350和波音公司的波音787等是宽体客机机型中十分先进的型号,这一级别的宽体机也将成为cr929最主要的竞争对手,而波音777x由于其吨位更大、载客更多,因此与cr929并不会形成直接竞争的关系。
但是,a350和波音787都已成功投入运营,而cr929如果在10年后交付,则属于典型的“后来者”,将要和上述已十分成熟的机型正面pk,这是十分困难的。对此,中国商飞公司副总经理、中俄国际商用飞机有限责任公司副董事长史坚忠透露,cr929将是一款面向未来的飞机,以经济绿色环保为目标,将采用先进气动设计,装配新一代大涵道比涡扇发动机,大量应用复合材料,其中身机翼复合材料占比将达50%以上,还会装载最先进的航电和飞控系统,因此cr929将比同类机型具有更低的直接运营成本。
cr929的复合材料壁板完成制造实验
跃跃欲试的竞争者们
另外,对于cr929的发动机来说,除了国产或中俄联合研发的发动机以外,西方发动机厂商很可能就是ge和罗罗来进行竞争。
因为ge公司和国内航空公司的联系已经十分紧密,而且c919的发动机leap-1c就采用了ge公司的技术,因此ge公司中标的机率不小。
而罗罗公司的遄达系列三转子发动机则具有效率上的优势,由于发动机三个转子可以在各自理想的转速下工作,因此效率比双转子发动机要高,重量也可以更轻。例如在采用了三款发动机的波音777(777-200/300/200er)上面,罗罗的遄达800是最轻的,而ge的ge90是最重的,因此英航(british airways)当年曾将其机队中波音777的ge发动机拆下来,换成了罗罗发动机。
除了技术优势以外,中国民航的目前机队中也有大量的罗罗发动机,因此罗罗也很可能成为cr929的西方发动机供应商。
ge公司对于开发改进自成熟技术的新型发动机颇有心得,例如波音787是新一代的客机,但它采用的genx发动机的结构设计则ge90发动机,是ge90基准结构的第五次应用,已经是相当成熟的技术,在此基础上开发出来的genx不仅可以满足波音787的要求,而且风险很低。
目前ge公司最新型的发动机是ge9x,ge9x是针对波音777x的需求研发。其实当时罗罗公司和普惠公司都应波音777x的需求推出了新发动机方案,如罗罗推出的是全新的rb3025发动机,采用遄达1000的衍生核心机,并结合了遄达xwb以及advance3项目下发展的一些新技术;而普惠公司则计划在其pw1000g齿轮传动发动机基础上进行缩放,推出一款新的445kn级别的发动机。
相比之下,ge公司的“进一步改进成熟技术”的作法发挥了作用,ge9x发动机具有技术风险小、维护保障体系延续性好等优势,最终被波音公司选中。因此ge公司如果针对cr929的需求,也利用成熟技术推出一款相对低风险的新型发动机,也是十分有可能的。
而罗罗目前在民机发动机领域的最新技术是advance核心机技术和ultrafan风扇技术,其中advance 3核心机技术是罗罗公司下一代民用航空发动机的基础,预计将基于该核心机,发展一款advance发动机,并在2020年进入市场服役;而基于ultrafan技术的发动机可能在2025年以后进入市场。
基于advance和ultrafan的发动机都包含了一个新的动力齿轮箱(pgb),这目前是罗罗公司主要研发重点之一,该设计允许压气机和涡轮在效率较高的高转速下工作的同时,风扇在气动损失和噪声都较小的低转速下工作。
由于这个理念正是目前trent系列三转子发动机的运行理念,而三转子发动机虽然效率高,但结构较为复杂不利于维护,因此采用这种pgb风扇技术很可能标志着罗罗公司将放弃其发展非常成功的三转子结构,而采用这种“双轴半”的配置,在提高发动机效率的同时也避免了三转子发动机维护不利的缺点。
罗罗首席技术官paul stein在某次会议上发言时确认,未来将用于ultrafan的动力齿轮箱在测试中达到了7万马力的功率,未来该齿轮箱的设计运行功率高达10万马力,将是世界最大功率的齿轮减速器
罗罗已对复合碳/钛合金(cti)复合材料风扇叶片进行飞行测试,cti叶片被安装在遄达1000 alps发动机上,并在波音747测试平台上完成。该复合材料叶片将用于罗罗公司的advance及ultrafan发动机设计
对cr929所面对竞争形势的判断
对此,笔者认为商飞对形势的判断还是很准确的,cr929确实存在着“后来者”所面对的挑战,即要和市场上已经成熟的先进机型进行竞争,因此现在的“最新技术”在10年后可能已经不够用了,必须要预研10年后的“最新技术”,例如新一代发动机、先进航电和飞控系统等,使cr929在面对10年后可能出现的新潮流也有足够的竞争力。
这在客机发展史上都是有先例可循的。空客当年推出的a300,采用了许多其竞争机型所没有的新技术或新观念,改善了飞机的可靠性、降低了营运成本,例如采用双发布局而成为首款双发宽体机、并且是首款采用双人驾驶体制的客机。与当时流行的三发宽体机和三人驾驶舱相比,a300在燃油经济性和人员成本方面存在巨大的优势。
在70年代末出现的“石油危机”使双发宽体机开始受到青睐,而在a300通过了etops认证而允许进行洲际飞行、几乎是直接宣判了三发宽体机的死刑,而空客也正是凭借a300的热销,一举奠定了自己在世界民机市场的地位,并促使波音开发波音767计划,以应对a300的竞争。
因此可以认为,空客在a300上首创的双发布局和双人驾驶舱是当时其他成熟机型所完全不具备的优势,这也是该机的核心竞争力所在。
当然,进行一款全新型号客机的研发毕竟是一项级为庞大的工程,在技术门槛越来越高的情况下,一款客机的成败确实有可能让一家飞机制造商“不成功则成仁”,而对客机进行系列化发展可以在一定程度上规避此类风险。例如波音公司在进行波音777项目时,最初的计划是瞄准14000千米航程级别的双发大型远程客机,需要一款推力近两倍于当时主流宽体机发动机的新型发动机。
最初的波音777方案,基本相当于一架三发放大版的波音767,因此这个方案显然无人会要。当然,这一方案中的14000千米航程是后来的777方案所采用
题外话:最初的波音777方案就有可折叠翼尖的选项,但是同样无人选择
显然全新的飞机和全新的发动机将使该项目具有极高的风险,对此波音后来把波音777在a、b、c级市场都进行了定义,最初交付的波音777-200将是满足9600千米的a级市场,其对发动机的推力要求最低,相对容易实现,风险也最小,有利于快速打入市场;而在后来更大推力的发动机改型出现后,波音777-200er才进军航程更远的b级市场,也才是最最早期定义中的波音777。虽然a级市场中的“短程”777并不受欢迎,销量也很惨淡,但是它为后来完全版本和升级版本的波音777打下了市场基础,也使波音避免了直接将高风险型号交付市场。
因此,如果借鉴上述案例,cr929也进行系列化发展,在其投入运营之初可以采用技术相对成熟的推进系统,以降低市场准入风险(当然这也是要至少达到当前主流宽体机的技术水准)。当然,据了解这也是一些国外供应商的普遍观点,他们也都认为作为中国首款自行研发的宽体机,确保成熟可靠和较低的风险是最重要的。
目前cr929已经规划了三种变型。cr929-600是基准版本,采用双通道客舱布局,按三级布置的话容量是280座,航程12000千米;cr929-500缩短机身,载客250座,航程14000千米;cr929-700加长机身,载客320人,航程10000千米
而在打开市场、未来全新一代技术也已步入成熟之时,cr929的改型就可以采用诸如罗罗的advanced或ultrafan所发展来的全新发动机,以进一步提高飞机的性能和市场竞争力。

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