本文来自微信公众号：造就（ID：xingshu100），作者：吴光辉，中国工程院院士，C919总设计师，原文标题：《C919总设计师吴光辉｜我们为什么要玩命造大飞机？因为它代表一个国家的最高工业水平》，题图来自：视觉中国
我们为什么要玩命造大飞机？
大飞机的成功，代表着一个国家整体的工业水平，目前全世界有造大飞机能力的只有少数几个国家。
一架干线飞机由500万左右个零件组装，这些零部件需要数千供应商生产，中国航空产业的发展意味着我国高端制造产业链的兴起。
从制造大国到制造强国，大飞机是中国高端制造业的代表。
C919自08年投入研发以来，交付时间从最初定的2017年屡次推迟，中国商用客机步入“大飞机”时代的路途漫长曲折。
但这条路非走不可。
据统计，从1972年开始，中国民航累计购买和租赁经营的美国波音飞机共523架，花费高达292亿美元。
如果加上飞机全寿命期的维护管理费用，这个数字恐怕还要增加一倍以上。
自主研发大飞机能产生巨大的经济效益。一般的汽车工业投入产出比是 1 ：2.3，而大飞机制造业的投入产出比则在 1：10 以上。
国内民航市场的快速成长决定了我国对大飞机有着巨大的市场需求，而这是我国经济发展必须抓住的新增长点。
目前，国务院关于通航发展指导意见已经提出，2020年航空产业规模达到1万亿，未来的发展目标是在GDP中占比达到 5%。
C919大型客机的诞生，标志着中国航空工业从无到有的阶段性胜利，但这条路是怎么走过来的？C919在自主设计上又有哪些特点？目前还存在什么困难？
11月20日，正值上海设计之都十周年之际，中国工程院院士、C919总设计师吴光辉院士在主题论坛上发表了主旨演讲，为我们讲述大飞机的发展历程、创新引领，以及当前面临的机遇与挑战。
中国的飞机制造业实际上已经走过了很长时间。
最早在20世纪70年代运10启动，1980年在上海首飞成功。上海的设计和制造，使得中国的第一个大型客机得到首飞。
当时我们国家能够制造出这样的飞机，实属不易。
但后期由于经济实力等原因，这个项目就下马了。后来经历了很长时间的国际合作，比如MD-82，MD-90。
这些项目的设计都不是我们的，我们只是拿过来进行组装，最后组装了30多架。
后面陆陆续续地有很多跟其他国家的一些合作探讨，最后都以失败而告终，这些都是值得铭记的坎坷。
直到2006年，国家把国产大飞机列为16个重大专项，并成立中国商飞公司来全力地推进大型客机，十几年来取得了很多重要的阶段性进展。
目前商飞公司有三个产品，第一个是ARJ21飞机，我们把它作为“探路者”，自2003年在上海制造和设计，2008年首飞。
第二个是C919，作为“抢滩者”，2008年立项，2017年成功首飞。
第三个是与俄罗斯合作的CR929，目前正在顺利地进行方案设计，这是我们制定的一个三步走的方案。
现在C919正在进行试验试飞，我们设计的目标是面向国际市场，设计理念是坚持四性——安全性，经济性，舒适性，环保性。
全机标准布局可以坐168人，高密度布局可以坐到192人，最大的航程是5555公里。
在C919的设计过程中有几个重要的特点，首先是全三维的无纸化设计。
以前我们在做三维设计的时候，只是把图纸变成了计算机数据模型，现在我们是一个协同化的设计，也就是大家基于一个共同的数模来设计。
可能成百上千人都在这一个数模上工作，每一个工作都是协同、同步的，这样可以避免在不同的版本、不同的人员设计中步调不一致。加上我们现在利用5G升级后的AR，通过虚拟加现实进行检测，也可以避免很多错误。
同时，C919飞机走的是一个正向设计，什么叫正向设计？
以前我们在做的时候都是一种测绘仿制，叫照猫画虎，或者叫照葫芦画瓢，现在不是的。我们首先根据市场的需要，提出一个飞机的需求，我们要设计一个什么样的飞机？航空公司、乘客、飞行员都对飞机有什么要求？
首先把这个抓住，形成相应的输入，这就是顶层的设计要求。
然后来进行飞机的设计，让每一个功能键，每一个系统，每一个单元都满足顶层的设计要求，最后才是零部件的设计。
从顶层往下到零部件，零部件设计完了以后再对设计需求进行验证，整个过程我们叫双飞流程。我们也是全世界第一个按照4754A正向设计行业规范进行流程设计的。
从飞机顶层到系统、全局的设计，所有的更改都在计算机里相互关联，避免了设计的不协调。
通过这一流程，我们能够从全局的角度考虑，满足用户的需求，这也是完全自主知识产权的一部分。
在飞机设计上，有一个国家和它所有的供应商说，严格禁止帮助中国的C919进行设计。
可想而知，产品、发动机、飞机都可以卖给你，但是设计不能卖，因为设计是核心。
在C919上，我们就能看到很多自主研发的设计，比如驾驶舱设计。
这个设计首先有一个理念，就是通过自动化的设计和边界保护，使得飞行员无忧操作。
大家可能前不久在网上看到C919进行90度飞行的新闻，实际上我们飞过了132度，相当于倒飞了。
这样飞行在真实中是不会出现的，但我们试飞的时候要把所有的特性都飞出来。在真实的飞行中，最多飞到45度，就不能再过去了，因为有安全风险。
自动飞行系统就是指飞机最多飞到45度，之后再怎么操作都不会大于45度飞，由此使得飞行员无忧操作。
人总是要犯错的，这就是为什么我们首先从人为差错分析来设计飞机，这是我们的一个设计理念。
再看C919飞机上中国完全独立自主设计的超临界机翼，什么叫超临界？
它是指在所有的速度的情况下，它可以飞得最好，机翼几乎都达到了临界状态，所以它的速度比一般的飞机要快，或者油耗比一般的飞机要省。
我们要把油耗设计到比现有的飞机降低10%~15%。
当然还有很多我们自己的专利，包括反推力装置，以及新的材料，比如碳纤维的复合材料和第三代铝锂合金。
前不久北斗三号成功发射并组网，大飞机的设计中也会用到北斗的一个重要功能。
大家知道用GPS开车的时候，我们会利用北斗的导航功能，实际上它还有一个功能——短报文功能，也就是飞机飞到哪里，都可以把位置信息和一些关键的参数报回来。
利用这个功能，马航370的事件就不会发生了，这是北斗用来比GPS还要先进的地方。
在C919的设计中，还有一些绿色先进技术，比如水基漆。我们现在用的水基漆没有挥发物，功能高，也没有污染。
一个绿色减排的飞机，不仅仅体现在它的使用上面，还包括在设计里面运用的新技术。
目前，C919计划今年进入到型号的合格审定，明年年底有望获得首航证，交付给中国的东方航空。这是大飞机的一个进展情况。
吴光辉院士在活动现场
接下来，我想讲一下当前面临的机遇与挑战。我认为目前对中国来说有一个很好的机遇。
一个我们有巨大的市场需求，二是中央和上海的大力支持，三是严格的民航局的监管，最后我们还拥有优秀的国内外合作伙伴，包括航空公司等。
国内民航市场具有巨大需求
前不久召开的五中全会宣布今年全国要达到100万亿的GDP，光民航市场就有1万亿。加上制造带动的那些产业，航空大概能带动3%~4%的GDP。
加上一带一路的需求，未来20年，中国大概需要4000多架飞机，中国将提前成为全球最大的航空市场，再往后20年，中国总共需要23000架飞机，全球需要8万架。所以这是一个巨大的市场需求。
我们还拥有中央和地方政府的大力支持，国庆70周年阅兵、十九大的邮票，都把C919作为一个标志性的工程。
C919是一个标志性的工程
图源：人民网
加上中国现在有足够的实力和强大的工业技术来支撑大飞机的发展，这些都是我们的机遇。
但是我们也有面临的挑战，一个是疫情对民航的挑战，二是部分关键核心技术还要继续攻关，最后环保的压力也很大。
全世界的疫情对航空的影响是最大的，行业内大概有很多的人都面临着下岗。
中国很快走出来了，现在国内的航班基本上恢复了，完全达到疫情前的水平。
但是现在一些票价还是挺便宜的，所以疫情的影响不容忽视。全球的航空运输可能到2024年才能恢复到以前的水平。
不管怎么样，就像环境再好，我们也要坚持自主创新，环境再不好，我们也要国际合作，要改革开放，这是一个辩证关系。
另外航空的安全形势对我们的影响也很大，人为、维修、设计的差错和问题都会影响我们，带来压力。
最后就是环保的压力，尤其是减排。航空的排放虽然比其他的产业少，但是在一万米高空，它的排放对臭氧层的影响很大。它只占排放的1%，但对臭氧层的影响占到了3%。
对这种压力的应对措施，我们要坚持可持续发展，包括一些新技术的应用，一些新的业态。
同时我们也要坚定自己的目标，为客户带来更多的选择，为用户带来更多的机会，在竞争中激发我们的创新活力。
我想最后用总书记的这一段话来结束我今天的发言，做大飞机，尽管这条路还很长，要保持耐心，一以贯之，锲而不舍，扎扎实实，脚踏实地。
一定要有这个雄心壮志，一定要相信我们会实现这样一个伟大的目标。
谢谢大家。
本文来自微信公众号：造就（ID：xingshu100），作者：吴光辉，中国工程院院士，C919总设计师，本演讲编自吴光辉院士在上海设计之都十周年主题论坛“设计之都建设”上的主旨演讲