加快航空润滑油科研能力建设尽快消除飞机运营“卡脖子”威胁
摘要:民航业对外展示的是国家竞争力,中国民航业能否在错综复杂的国际政治经济舞台持续健康发展,还面临很多“瓶颈”。本文重点分析航空润滑油(包括润滑脂、液压油,下同)现状、面临的问题和挑战,提出加快航空润滑油研发,尽快消除随时可能会出现的飞机运营“卡脖子”严重威胁。
一、背景
(一)欧美三巨头完全垄断了航空润滑油和液压油市场
民航业是我国经济社会发展重要的战略产业,这一产业的发达程度体现了国家的综合实力和现代化水平。我国是国际民航组织(ICAO)缔约国之一,航空客货运输规模连续15年稳居世界第二,总周转量占到世界民航的13%,航空人口数量已经超过3亿,已成为名副其实的民航大国。与此同时,我国国产大飞机C919在奋力向第一梯队追赶,正在努力解决大飞机制造这个复杂的“系统工程”,航空发动机公司也已成立,正在加紧集中攻关解决国产航空发动机问题。但是,要做强做大中国的民航产业还面临许多棘手问题和困难,我国大部分民用飞机均使用波音和空客的产品,其关键零部件以及航空润滑油和液压油也完全依赖于进口,国外几大巨头美孚(美国)、壳牌(荷兰和英国合资)和伊士曼(美国)公司等垄断了整个市场。
(二)国产C919、ARJ-21和国产发动机配套航空润滑油和液压油完全受制于人
现阶段,我国开展的国产大飞机C919项目、国产支线飞机ARJ-21项目、国产发动机WZ16/8C/8J项目使用的配套航空润滑油和液压油均来自于美孚、壳牌和伊士曼公司。我们解决了圆珠笔“珠”这个曾经的“痛”,但是,我们不希望看到有朝一日国产大飞机研发成功了,却因为“不起眼”的航空润滑油和液压油,而无法飞上蓝天,只能趴在停机坪抽泣。
当今世界面临“百年未有之大变局”,全球政治经济环境极端错综复杂,尤其在新冠肺炎疫情肆虐的当下,全球局势瞬息万变。基于国家安全战略考虑,西方国家一旦停止供应航空润滑油和液压油(更不用说发生战争等极端情况),我国民航飞机和发动机将无替代油品可用,几乎所有的民航客机将无法运行,这将严重危及我国民航运行安全,这对整个民航业的发展和国家安全都极为不利。因此,有必要从国家安全战略的角度,迅速研究解决航空润滑油和液压油供应安全风险,加快解决这一领域随时可能出现的“卡脖子”问题。
二、现状分析
(一)润滑油消耗量
中国目前是世界上排名第二的航空润滑油消费大国,而且近年来中国市场的润滑油需求一直保持每年8%至10%的增长率,增长迅速。
航空润滑油的消耗,大致可分为飞行损耗、机械日消耗、定检消耗、换季消耗、排故消耗、换发消耗、化验消耗等。按照经验估算,每台航空发动机每10小时润滑油综合消耗1至2升。
2019年,民航全行业运输飞机期末在册总数3818架(如表2-1),运输航空公司全年完成运输飞行小时1231.13万小时(如图2-1),主要是国航、东航、南航和海航等几个运输航空公司,并且实现了较快的6.7%年增长率。按照每台航空发动机每10小时润滑油综合消耗2升估算,去年全年航空润滑油消耗规模约为2105232万升。
表2-1:2019年中国运输飞机数量
单位:架
飞机分类 |
飞机数量 |
比上年增加 |
在运输机队占比 |
合计 |
3818 |
179 |
100.0% |
客运飞机 |
3645 |
166 |
95.5% |
其中:宽体飞机 |
457 |
48 |
12.0% |
窄体飞机 |
2997 |
114 |
78.5% |
支线飞机 |
191 |
4 |
5.0% |
货运飞机 |
173 |
13 |
4.5% |
图2-1:2019年中国运输航空公司飞行小时饼图分析
(二)工作进展
近年来,随着我国制造业的发展,国内企业在航空润滑油和液压油的技术研究、产品定型能力和质量管理体系方面得到了较大的提升,国产化政策已成为我国基本产业政策,推进航空润滑油和液压油国产化,已是必然的趋势,也是我国“民航强国”战略的一部分。
为推动航空润滑油国产化进程,民航局于2008年成立了航空润滑油国产化推进委员会(但是十多年过去了,工作尚未取得突破)。
与此同时,国内石化巨头中石油、中石化基于战略和经济考虑,已经生产了长城、昆仑等民族品牌的航空润滑油。然而,在认证过程中,中石化的Sinopec turbine oil 1受到了西方国家的技术封锁,美国海军实验室拒绝为非北约国家的油品进行RYDER齿轮载荷和EDCOR轴承等试验,导致我国航空润滑油无法获取实验数据,航空润滑油国产化遇到了重大困难。
三、对策及建议
(一)扎实做好航空润滑油领域基础研究,占领行业制高点
2019年9月2日,李克强总理在主持召开“国家杰出青年科学基金工作座谈会”上指出:基础研究决定一个国家科技创新的深度和广度,“卡脖子”问题根子在基础研究薄弱。
面对中国巨大的航空润滑油需求市场(约占亚太地区需求量的一半,世界的20%左右),国外知名品牌和石化巨头长驱直入,牢牢占据中国市场,而国内企业只能在中、低档市场举步维艰。因此,国家要积极扶持有关企业和研究机构,加大科技攻关,按照《国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见》,多做“从0到1”原创性成果,通过长期厚重的知识积累与沉淀,通过国家长期稳定的支持,切实解决我国基础研究缺失对航空润滑油领域的掣肘。
(二)搭建航空润滑油和液压油适航研究及检测平台
一个国家的适航审定能力与其民用航空工业发展状况密切相关。通过完善航空润滑油和液压油适航验证体系,对国内的航空润滑油和液压油进行全面的试验评估,打破欧美国家核心技术封锁,推进航空润滑油和液压油的国产化,为国家安全战略服务。
面对航空润滑油国产化进程中遇到的西方国家的技术封锁,我国只能另辟蹊径,绕开技术封锁,在关键试验和检测技术上取得突破,提升中国民航在航空润滑油和液压油领域的话语权,才能取得实质性成果。
目前来说,搭建“油品与发动机相容性等关键试验”项目,寻找和研究RYDER齿轮载荷实验和EDCOR轴承实验的“替代试验方法”,如润滑油FZG磨损试验,将成为一个解决方案。一方面,通过搭建试验能力和检测平台获取必要的试验数据,把检测数据作为局方开展航空润滑油和液压油适航审定的重要依据;另一方面,对标准中数据的真实性和可靠性进行评估,逐步提高中国民航在航空润滑油和液压油领域的话语权,提升相关国际标准的参与权。
快速发展的民用航空工业,给适航审定系统带来前所未有的压力。近年来,国家提出推动产业结构调整,引导航空制造业向高端化发展,按照《民用航空工业中长期发展规划(2013-2020)年》,到2020年民用飞机产业化实现重大跨越,大型客机、直升机、中等功率发动机等型号要投入市场。目前,民航局先后受理了C919大飞机、ARJ21-700型飞机和活塞9、涡轴8系列、金沙9C和金沙9D等发动机项目。随着大型客机专项任务的启动,作为项目之一的大型商用发动机长江1000预计在2020年完成适航取证,这些都倒逼我国适航审定能力建设。
2013年,根据马凯副总理指示和国务院文件要求,外交部、工信部和国家发改委等7个部委联合提出适航攻关规划,并明确提出增强民航装备国产化的实验验证能力,旨在解决当前适航审定中存在的审定能力、硬件设施和双边适航的问题,全面提升适航审定能力,提高我国在国际适航领域的话语权,促进我国民用航空工业的发展。
在当前中美关系面临严峻挑战的关键时期,加快适航审定能力建设,就是要与时间赛跑,从根本上消除随时可能出现的航空润滑油等领域“卡脖子”严重威胁。
(三)抓紧加快建立航空发动机相容性评估实验室
航空润滑油和液压油属于飞机、发动机等民航业发展相适应的民航产品,是飞机、发动机等关键部件国产化战略的一部分,各国适航管理部门均把其作为航空发动机型号设计的一部份进行批准。为保障飞机、发动机和航空润滑油、液压油的适航性,西方国家相继建立了航空润滑油和液压油实验室,同时建立了完善的航空发动机相容性评估实验室,例如:美国联邦航空局(FAA)建立了FAA技术中心,有专门的油料实验室和防火实验室进行这方面的研究。同时,美国机动车工程师学会(SAE)和美国材料试验学会(ASTM)等第三方实验室也为FAA提供技术支持。
在我国,依据CCAR33部中33.67、33.71要求,需要对飞机润滑油系统与不同规格的润滑油之间相容性进行验证,即新型发动机的设计要能和当前使用的油料规格性能适配;发动机台架试验需验证润滑油的润滑性、耐高温性和持久性等性能。然而,我国目前尚未建立起航空发动机相容性评估验证平台,民航局于2010年成立了民航航油航化适航审定中心,初步建立了部分防火和油料检测项目,但并不完善,大量试验项目需外送欧美国家实验室进行检测,存在核心技术外泄或遭遇技术封锁的风险。因此,尽快搭建我国自己的航空润滑油和液压油适航研究及检测平台,刻不容缓。(作者:王胜江 中国航空油料集团有限公司)
参考文献:
[1] 国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见[Z]. 国发〔2018〕4号. 人民出版社出版. 2018.
[2] 中国民用航空局. 2019年民航行业发展统计公报[R]. 2020.
[3] 中国民用航空局航空安全办公室,中国民航科学技术研究院. 中国民用航空安全信息统计分析报告(2019年)[R]. 2020.
[4] 殷时军. 提升我国适航审定能力刻不容缓[J]. 大飞机, 2013, 000(005):18-23.