航空材料专家曹春晓院士：C919量产机成功首飞，还要不断提高国产化率

曹春晓
中国科学院院士
男，汉族，1934年8月6日生于浙江上虞，材料科学家、钛合金专家，“973”、“863”首席科学家，中国科学院院士，北京航空材料研究院研究员，中航工业北京航空材料研究院研究员、博士生导师，山西省高端基础件成形制造院士工作站进站院士。曹春晓于1956年从交通大学机械系毕业；1987年起，任北京航空材料研究院（621所）研究员、博士生导师；1997年，当选为中国科学院技术科学学部院士。

科研成就

曹春晓不断开创新型钛合金和钛--铝系金属间化合物，并应用于航空工业，显著减轻飞机及其发动机的结构重量根据再结晶和相变相结合的原理；他创立了高低温交替热变形技术，解决了长期以来存在于大型钛合金零件生产中的金相组织不均匀的关键问题首先利用特定的相变模式优化钛合金的β转变组织形态和性能；他创立BRCT热处理技术利用形变--相变联合机制；他创立钛合金急冷式β热变形强韧化技术研究了钛合金的强化机制、阻燃机理、疲劳裂纹扩展特征及其它基础问题，并相应地取得了创造性成果。

授予专利

据2020年4月中国科技论文在线官网显示，曹春晓先后发明专利2项。

学术论著

学术著作：

曹春晓编著了《材料世界的天之骄子——航空材料》一书。

学术论文：

截至2016年05月，曹春晓先后发表学术论文200余篇。

科研奖励

截至2016年10月，曹春晓获国家级和部级科技成果奖16项，其中国家科技进步一等奖（第一完成人）1项、二等奖3项、国家发明三等奖2项。

2022年5月14日早晨6时，一架编号为B-001J的C919客机从上海浦东机场腾空而起，在进行了约3个小时的试飞后平安降落，成功完成了C919量产机的首秀。这是距离原型机首飞时隔5年时间后，C919再次成为热议话题。

▲5月14日，编号为B-001J的C919大飞机从浦东机场第4跑道起飞（图片来源：视觉中国）

不少航空爱好者和热心网友在欣喜之余，都急切的抛出这样的问题：这次首飞特殊意义是什么？它距离C919真正投入运营还有多远？就这类相关问题，记者采访了中国著名材料科学家，中科院院士，北京航空材料研究院研究员曹春晓。

从首航到运营：吾将上下而求索

北京科技报：如何评价C919量产机首飞成功的意义？

曹春晓：大概是5年前，同样是5月份，我参加了C919原型机的试飞活动。那时C919项目处在一个非常关键的时刻，原型机首飞的意义非常重大，首飞之后还需要进行各种各样的试验，通过多个科目的飞行和验证，整个项目才能达到现在的状态。

相比之下，这次是即将交付用户使用的机型首飞，那就有了另外一层意义：即C919作为产品投放市场前的一次重要布局，产品要交货了，要实现商业化了。

目前东航购买了首批5架C919，这5架中，我们就要对即将交付给用户的首架飞机进行试验，来验证作为真正交到用户手中的产品是否真正满足相应的需求。就如同飞机发动机一样，在量产出来但还未交付之前，要进行发动机试车工作。这个阶段，厂家和用户就会根据具体协议，具体安排试飞项目，来共同完成验收。

当然，这次量产机首飞之后的工作，不会像原型机首飞后那么复杂。但交付验收前的飞行试验还是很重要的，毕竟这是C919走向商业化的第一步，以后就要投放市场，投入航线运营，总体而言这次首飞成功还是一个很关键的阶段性成果。这说明经过过去长达5年的原型机试飞工作，C919各项指标已经达到能够交付使用的状态。一旦后续的试飞科目通过了，首架飞机就可以真正交到用户手中。我认为这次首飞是C919实现商业化与市场化的一个重要里程碑。

北京科技报：从此次首飞成功，到正式实现商业飞行，C919项目中间还需要完成什么样的程序？

曹春晓：现在面临的主要问题是：C919要拿下适航证，需要得到国内和国际航空有关部门的认可。当然，考虑到现在所面临的复杂国际局势，要取得其他国家的适航证，还有很长路要走。

自力更生：梅花香自苦寒来

北京科技报：C919这种民航客机是一款市场化的产品，很多核心供应商都是国外企业，未来是否存在提高国产化率的需求呢？

曹春晓：那是当然，虽然大型民航客机是复杂的系统性工程，也并不要求所有零部件都要用上国产产品，但关键的核心零部件与材料还是要追求国产化。

▲目前C919部件的供应商（图片来源于“52赫兹实验室”）

特别是发动机部分，C919项目在引进国外先进发动机的同时，我们国产的长江-1000A发动机也在加紧研制中，目前进展也比较顺利。提高C919的国产化率非一日之功，这需要一个过程，但这个过程需要加快，一旦关键的核心零部件无法推出自己的产品，那么整个项目在国际上就可能面临被别人“卡脖子”的尴尬境地，相关工作很可能就推进不下去了。

目前C919使用的是美国与法国联合研制的LEAP-X1C型涡扇发动机，出于民航客机市场化的需求，这一引进是非常必要的。但同时，我们必须要有自己的供货商，一方面，我们可以凭借我们的产品，在与国际厂商谈判时获得讨价还价的底气。另一方面，一旦出现国际供货渠道阻断等极端情况，不必担心整个生产供应链出现问题。

目前随着试飞工作的不断深入，C919项目正在不断努力提高国产化率，尤其是面临目前复杂的国际局势，就更要立足国内，加快国产化的进程。其实国内其他产业也是一样的，但航空工业领域国产化的问题更为突出，因其相当高的科技含量，整个研制与生产的难度非常高，这种情况下，我们就更应该做好自主研制工作，真正拿出自己的东西。

北京科技报：在C919项目上马前，我国在大型民航客机研制方面积累了哪些经验？

曹春晓：很多成就都是在原有的成果与经验基础上不断积累而来，在原有的基础上再进一步提高，根据新的发展需求来产生新的思路——这是一个必然过程。

具体到C919项目上也是如此。这个项目的研发经验，一定程度上来源于当年的运10项目，即由上海方面牵头的708工程（编者按：1970年8月21日，经周恩来总理批准，国家计委、军委国防工业领导小组，批准了航空工业领导小组提出的《关于上海试制生产运输机的报告》，向上海市下达了大型旅客机及其发动机的研制任务，并纳入国家计划。至此，代号“708工程”的运十客机工程，正式立项上马。）我本人也直接参与到了这个项目工作中。我的专业领域是钛合金材料，因此运10的发动机——涡扇-8的研制工作我就参与了很多，与上海和其他地方的有关单位合作，一起负责了钛合金材料的研发工作。而涡扇-8发动机里，钛合金材质的叶盘与叶片等零部件很多，我负责了很多诸如钛合金锻件加工等方面的研制工作，当然叶面临了很多技术难题，必然如何保证锻件均匀的金相组织，这一技术细节决定了发动机叶盘与叶片的性能优劣。我和同事们共同努力，最终都解决了这些问题，还取得了一些工艺方面的创新。

▲我国自主研制的运10飞机（图片来源于新浪科技）

到最后，涡扇-8都已经装在运-10飞机上，并成功进行了试飞。可惜的是，这个项目最终还是下马了。但并不能因此认为我们先前的努力都白费了，包括后来在总装美国麦道-90客机这个项目上，我们有吃亏的地方，也有相应的收获。实际上，我们所做过的研制工作，对以后的C919项目是有不少借鉴意义的。

北京科技报：大型民航客机发动机的研制难度体现在哪些方面？

曹春晓：首先是设计，从发动机的风扇，到燃烧室，再到涡轮部分，整个设计的协调配合过程非常关键。设计工作要保证性能指标要达到要求。其次是所用材料，航空发动机对所用材料的要求非常高，既要重量轻，还要耐高温与耐腐蚀，相比于飞机的其他部分，发动机部分的相关指标要求就相当的高，特别是发动机后部的高温部件。

目前，我国在高温合金材料方面已经研发了好几代产品，基本实现了国产化。最近，我们又推出了钛铝金属间化合物材料，这种新材料与常规钛合金材料相比，轻量化优势更加明显，能够替代一部分传统的如镍基合金一类的耐高温合金材料。

总体而言，民航发动机是科技含量很高的产品。在国外，就每单位质量的价格而言，民航发动机相比于其他工业产品都是最高的，因此要实现民航发动机的国产化，花费的努力之大可想而知。

展望未来：直挂云帆济沧海

北京科技报：相比于波音737，空客A320这类主流机型，C919拥有哪些优势？

曹春晓：首先，C919项目上马，距离当时我们搞708工程时已经又比较长的一段时间了。在这段时间里，现代航空科技发展很快，我们就能够吸收更多更新的先进技术成果。波音737和空客A320研制与生产工作都比较早，特别是波音737的研制甚至能追溯到上世纪60年代，虽然近年来进行了很多改进，但由于整体设计是比较老的，所用的新技术和新材料就不太多。而我们的C919项目就能够应用更多的新材料、新工艺和新理念，比如复合材料和钛合金材料的使用比例就比较高。值得一提的是，C919也使用了全新材料——铝锂合金，这种先进材料能够极大减轻飞机的自重，同时增强机体的强度与刚性。

其次，C919也具有一定的价格优势。波音737和空客A320的单机造价都超过了1亿美元，从性价比上看，C919确实具有一定的竞争力。

北京科技报：除了C919项目，中国商飞也公布了未来的C929项目。您对我国国产大飞机的未来有什么期待？

曹春晓：第一，当务之急是要加紧推进商业化，实现批量生产，尽快投入航线运营。我们在大飞机这个领域才刚刚起步，以后肯定还会遇到各种困难，但我们还是要尽最大的努力，实现大飞机的商业运营，为我国在这一领域争取到有利的竞争地位。

第二，在C919的基础上发展更大的双通道宽体客机也是非常必要的，这就是目前我国也在抓紧研制的C929项目。我们虽然称C919为“大飞机”，但这种“大”也只是相对于其他支线飞机而言的概念。与波音777这类远程宽体客机相比，C919还不算真正意义上的大飞机。

▲C929想象图（图片来源于新浪科技）

第三，进一步提高大飞机的国产化率，关键零部件

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