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安-225被毁,相信大家前段时间都看到了相关的新闻,当看到新闻报道中机头分离的惨烈场景时,全世界的航空迷、军迷们都发出了痛惜的叹息。
虽然乌克兰还有备用机,技术上也可以修复,但以目前的情况来看,这几乎是不可能的。这架曾经承载着红色帝国航天梦想的巨鸟,未来的孩子们也只能通过图片和视频,知道曾经存在过这样的航空奇迹。
安-225为何如此令人惋惜?其实,除了体型和吨位最大之外,最根本的原因是它是全球仅存的一架,本质上是一件艺术品,而非工业品。试想一下,如果安-225造了几百架、几千架,你还会因为一架受损而感到难过吗?
其实从吨位和尺寸来看,与安-225同级别的超大型飞机早已存在。空客A-380比安-225略小,但其最大起飞重量也是575吨;波音747是333吨,C5是379吨,甚至C5的双体版和C5的超级进化版,洛克希德·马丁的工程师们都早已绘制好了蓝图。
空客A380也是一款大型飞机,最大起飞重量达575吨。
这并不是贬低苏联或赞美美国,事实上,欧美航空工业完全有能力研制出与安-225相当甚至更大的飞机,更重要的是,同样堪称航空奇迹的空客A380和C5都已经量产数千架,波音747也能搭载航天飞机,从技术和功能上看,安-225并非独一无二。
▲国际民航市场基本被欧美完全垄断
当然,这并不是贬低苏联航空工业的成就,而是超越国家局限,站在更广阔的视角去思考问题:安-225只造了一架,一个偶然事件就可能让它彻底灭绝,而欧美同等尺寸的超大飞机却可以量产。为什么苏联能造出世界上最大的军用飞机,而你们却几乎没坐过一架俄制民用客机?同样,大家都说中国大飞机弱,但我们早就能造出轰炸机,甚至能造出重量超过200吨的运-20,那为什么现在的民用航空市场还是被别人垄断呢?
▲运-20飞往塞尔维亚
这一系列问题引发了我对航空工业和军民融合的思考,查阅相关资料后发现,很多事实可能超出了我们之前的认知,在理清一个自洽的逻辑后,我想分享给大家,让大家对现代工业制造有更全面、客观的认识。
第一次提到安-225,我脑子里首先想到的并不是安-124、C5,或者其他性质相同的超大型军用运输机。正如上文所说,安-225本质上是一件艺术品,而我们这里还有一个性质相同的类似例子——运-10。当然,今天的航空和军事爱好者可以指责取消运-10的决策者目光短浅,不应该因为一时的困难而放弃这么大的飞机平台。如果运-10坚持下来,我们可能早就在民航市场上杀出一条血路了。
▲运-10的最大起飞重量为110吨,比C919还要大
但事实真是如此吗?运-10的悲剧其实是一面很好的镜子,能让我们了解现在的安-225和我上面提出的问题。其实纵观运-10从立项到取消的整个过程,它是一个定位不清、决策摇摆、因地制宜、脱离基本国情的特殊时代产物,更多的是一种政治象征意义。
事实上,运十最初的发展定位并非是普通百姓的民用飞机,而是国家领导人的专用飞机,以在国际外交场合树立中国的大国形象,还特别指出,无论经济效益如何,越早越好,最好能在第二年就实现。
如果你从来没有过大型民用飞机怎么办?那么可以参考苏联,用轰炸机改装。因为苏联投入商业运营的第一架喷气式客机图-104,就是在图-16的基础上不带武器,加宽机身。直接原因是为了满足赫鲁晓夫的虚荣心,因为前年他开着一架只有两台发动机的伊尔-14参加日内瓦会议,被西方领导人的四发动机大飞机伤了自尊心。
这里最大的飞机是轰六,是仿照图十六设计的,我们来改造一下,既然大,装弹就直接装人,为了节省时间,连设计师都是轰六的总设计师马凤山。
本来它的定位就是领导人专机,首要指标就是满足洲际飞行所需的远航程。但苏联轰炸机设计标准,为了保证抗疲劳性,导致整机重量过大。所以结果是,运十虽然实现了航程8000公里的设计指标,但代价是载客量大幅减少,油耗是普通民机的两倍。好在这不算什么,作为政要专机,成本可以忽略不计。
▲运十首飞
1975年,运十完成全部设计图,1980年首飞,从零开始,只用了5年时间就生产出了最大起飞重量110吨、航程8300公里的大飞机。这个速度堪称奇迹。但这背后的真实情况是,在那个政治压倒一切的年代,很多关键技术都是临时拼凑起来的。比如飞控系统是飞机的操控神经,二战飞机的方向舵通过钢缆与方向舵相连,飞行员直接通过操纵杆调节方向舵来操作飞机。但随着飞机越来越大,几百吨的大飞机气动载荷极重,单靠飞行员的独角兽臂根本拉不起来,所以当时的大飞机一般都有液压助力,飞行员移动操纵杆的距离决定了方向舵姿态变化的幅度。
不过因为当时中国的液压控制系统还远远不够成熟,为了赶上进度,运10居然用了一种匪夷所思的飞控设计——缆绳操控加调节板助力。简单来说,这种设计就是利用小舵面产生的气动力来驱动较大的操纵面,飞行员只能直接控制缆绳连接的小舵调节板,而真正影响飞机姿态的大操纵面,是靠小舵面的气动力来间接控制的。反正我看到这个设计的时候船舶配件,第一反应就是米格25的电子管。
但这样做的后果是:当飞机处于不同的速度、高度、气流状况时,飞行员的相同操作会导致舵面的反应幅度完全不同,飞行员完全无法通过操纵杆的反馈力来判断舵面的实际状态。一旦出现危险情况,飞机就像脱缰的野马,有很大的可能性导致机毁人亡。
其实,在上世纪 80 年代,运十被取消领导人专机计划后,为了保住功绩,不得不投入民航市场。但这种不计成本、在技术上凑合着设计的领导人专机的二流工具,注定无法满足民航市场极其苛刻的安全性和经济性指标。比如与运十同期上市的波音 737-300,载客量和商用载重量差不多,但运十的吨载千公里油耗却是波音 737 的两倍。
现在人人都能坐得起飞机,航空公司也能赚钱。关键是民航飞机的油耗率低。就算当时运十被强行带入国内民航市场,中国乘客会愿意支付两倍于世界平均水平的国内航班机票价格来支持国产吗?关键是:当时中国根本没有民航市场,即便是90年代,买飞机票也要写介绍信。严格来说,中国人真正开始坐飞机,是2000年以后的事情。
而且1970年运十的设计,是以波音707为蓝本,到80年代首飞的时候,波音737、757、空客A300这些先进机型都已经投入商用多年了。而且据说,当时运十的副总设计师程步时去北京争取立项的时候,还承诺运十要15年建成,投资20个亿。也就是说,就算国家不惜一切代价支持,结果就是:到了21世纪,终于有一架和1954年首飞的波音707状态一样的运十了,这架飞机投入市场还有竞争力吗?
▲运十首飞拉萨
这并非否定运十的技术成果和当时航空人的辛勤付出。事实上,运十所用的钛合金涡扇叶片,并非30多年后整个中国航空工业都能造出来。但如果深挖底层逻辑,就会发现,技术问题不是单靠情怀就能解决的。市场是最冷静也是最残酷的,不能赚钱的产品无一例外都会被无情淘汰。我们的大型设计公司会仅仅为了支持国货而选择性能落后的国产工业设计软件吗?
运-10的逻辑自然可以解释安-225。这里我们可以打一个生物学的比方:生物进化的样本是群体而非个体,一架飞机或一个产品可以看作是人类智慧进化在另一个维度的体现,市场竞争相当于自然选择。
一个产品投放市场,赚到钱,就完成了一个经济闭环,相当于完成了生物的繁殖。获得市场反馈后,产品迭代升级,再投入到下一个周期,就像物种基于变异完成进化一样。这一切的前提是你的产品能在市场竞争中获胜,有足够多的样本去尝试和失败,在市场选择中向更“正确”的方向进化。
明白了这一点,我们再来看看安-225:它原本是设计用来运载航天飞机的,在安-124的基础上加装了一对发动机,体积增大了不少。因此安-225的货舱面积与安-124相同,但长度却只比安-124长了7米。然而为此付出的代价就是运营成本是安-124的两倍,2017年每小时的商业运输价格在5万至6万美元之间,是世界上最昂贵的飞机之一。
因此,在当今国际民用运输市场上,最常见的机型仍是波音747和安-124,安-225能运载的大部分货物,安-124也能运载,只有一些超长、超重的特殊运输任务,如风力发电机叶片、大型轨道车、航天飞机等,才需要使用安-225,一机已然饱和了市场。
而且,即便是作为军用运输机,以安-225、安-124为代表的超大型运输机也不代表未来的发展方向。因为当苏联研制出与C5同等大小的安-124时,美国并没有在超大型战略运输机领域过多地纠缠,研制出比安-124更大的飞机对美国来说并不难。更明智的做法是结合军队使用经验,研制出能够兼顾野战机场起降和载重量的战略战术运输机——C17。因为C5、安-124这样的超重型战略运输机只能在后方机场起降,再利用C130、安-12这样的战术运输机向前线运送物资,有了C17,就可以将战略和战术运输机的优势结合起来。
军队也是产品使用者,相对于民航市场来说,不需要过多考虑成本,但必须保证作战效能,也就是更广泛意义上的成本。总产量279架的C17构成了目前美国战略投送力量的中坚力量,出场率远高于重量更重的C5。所以,无论民用还是军用,安-225都没有发展空间。就算苏联没有解体,安-225也不会量产,因为无法完成经济闭环。所以,我不认同网上说中国重制了安-225,这种奇观是国害。
因此,我们可以把安-225看作是生物界那些早已灭绝的史前巨兽,即使没有在战争中被摧毁,老死,也注定要灭绝,体型越大,能量消耗越大,对环境的适应性越差,这就是自然选择的过程。
那么还有一个重要的问题:既然苏联能造出世界上最大的军用飞机,为什么不能把如此庞大、顶尖的产能投入民用航空市场,转化成经济效益?到今天,你也别想坐一架俄制的民用客机。同样:中国能造出200吨级的运-20,为什么民用航空市场还是被别人垄断?答案很简单:因为高端民用产品的技术难度大于军用产品。
就拿发动机来说,F22的F119可以说是当今最先进的军用发动机,但是如果比较使用寿命的话,F119甚至还不如一般的民航发动机。航空发动机的寿命分为总寿命和首次大修寿命,总寿命是发动机从报废到不能再修理为止的总使用时间;而首次大修寿命则是从开始使用到进厂第一次大修的时间间隔。
一般来说:军用发动机的初始寿命只有几千小时。F119为8000小时,代表了当今军用发动机的最高水平,其总寿命约为1万至2万小时。对于一般的民航发动机,大修寿命约为2万小时,总寿命为4万至5万小时。CFM-56甚至创造了5万小时无大修的世界纪录。
▲民用航空发动机的寿命和安全性远高于军用发动机
另外就是可靠性。现在国际上规定民用航空发动机的停机率为每千小时0.002到0.005次,而军用发动机的停机率为每千小时0.2次,相差100多倍。所以我们看到的现实是,使用国产航空发动机的歼20已经飞上蓝天,而在民用航空发动机领域,还没有投入使用的记录。
另外比如大家都认为军用预警机应该说代表了信息产业的顶尖产品,美国的E3预警机,E3的电子显示屏都好大,如果比计算能力的话,苹果电脑完全遥遥领先。
这个其实很好理解,人类芯片制造最精密的规模,就是要集成到邮票大小的空间里,它的技术含量当然比 70 年代的 E3 要高飞机发动机为什么难造,30 多年时间里,摩尔定律已经倍增很多倍,去年我在珠海航展上亲自参观了空客 A350 的驾驶舱,它的精密度和复杂程度不亚于任何大型军用飞机。
▲空客A350驾驶舱
那么说到这里,是不是和我们通常想象的不一样了呢?军工产品在一些质量参数上远不如民用产品!其实这并不奇怪,因为军工产品和民用产品完全是按照不同标准生产的工业产品,所强调的“质量”也不一样。军工产品是用来打仗的,本质上是消耗品,在控制成本的情况下,往往关心的是产品性能能否稳定发挥。
▲军品本质上是消耗品
比如之前有人在后台问过:中国的军用芯片会被美国绞杀吗?这个可能性很低。首先被绞杀的只有高端微处理器芯片,相比之下,军用芯片难度其实很低。目前商用芯片最先进的工艺是5nm,而军用芯片很多还是90nm、65nm、28nm。它的难度主要体现在某些极端条件下的极端可靠性,比如对于运载火箭、导弹发射,芯片需要在极端高温、极端过载的条件下稳定工作,这种情况下老工艺的可靠性更高。
▲你手里的苹果手机,或许代表着人类半导体产业的最高水平
而且由于这些近乎苛刻的要求,以及采购量少,军用芯片的成本远高于民用芯片。比如一位曾在军队做过采购的朋友就告诉我,军用芯片就是这么采购的,每次生产几千个样品,然后反复筛选、测试,万分之一可能只有一个被选中采用,其他经不起极端考验的,全部浪费了。更有甚者,微电子工业落后的俄罗斯在一些高精度武器上开各种脑洞,试图用设计小技巧绕过基础工业的瓶颈。比如爱国者3、S300都是相控阵雷达,美国把最先进的芯片装在雷达上,积攒算力,攻克目标;而缺乏高端芯片的俄罗斯,直接用模拟电路,体积更大,笨、大、黑、粗,但核心指标与爱国者基本在一个水平。 你想勒死我,对不起,我没有脖子。
因此,相对于强调综合性能的民用产品飞机发动机为什么难造,军用产品更注重某些极端指标,这是因为从根本上讲,军用技术和民用技术都是从同一门基础科学发展而来的应用科学,只是侧重点不同。
在军工行业,真正的工作者,毕竟没有什么专门为军队而设的独特科学。比如我在军校教弹道学,上课内容,毕竟是力学加数学。如果做科研,整天就是写方程、解方程、写程序,每天要和一堆矩阵来回折腾。
你看这些常微分方程、偏微分方程,哎!这是军事吗?其实就是数学、物理,真正学起来都是基础科学,没有所谓的专门用于军事的科学。具体的战略战术,从底层逻辑上讲,都是博弈论。
事实上,生产高质量的民用产品往往是一项更艰巨的任务。这是因为民用产品在可靠性、舒适性、可维护性等方面有更高更全面的要求,对成本的容忍度更低。在如此多的法规约束下,高端民用产品的整体难度要高于追求少数极限性能的军用产品,考验一个国家的基础工业能力、科研能力、商业运营能力。
▲能造出大型民用飞机的国家,比能造出原子弹的国家还少。
军品的使用者和购买者是政府或者军队,哪怕价格贵、质量差也要买,哪怕用起来不舒服也要用。而民品就不是这样,不然就会破产。所以现实是:一个国家民航强,军用航空就一定强;汽车工业强,坦克工业就一定发达。波音、保时捷、斯柯达、劳斯莱斯等民用工业巨头,同时也是军工巨头。
但反过来就不一定了。苏联就是一个教训,它能造出世界上最先进的坦克、最大的军机,但它造的民品都是又大又黑又粗,它造的电动剃须刀就跟拳头一样大,声音跟割草机一样大。军工成了无底洞,老百姓连面包都没有,还在拼命造坦克、飞机、导弹,最后都成了废铁。
所以从长远发展来看:一个国家的工业必须以“以人为本”的思想为指导,没有适应市场的企业,没有能带来经济效益的优质民用产品,国家就不能兴旺,军用产品研发就没有良好的基础和经济基础,长期这样下去,危害很大。
所以,我们要一边赚钱,一边发展技术。做低端产品、做代工可以赚钱,但如果只注重短期经济效益,企业对基础科研的投入不够,就会牺牲国家整个科技产业的未来,那就是第二个苏联。最后的结果就是,我们用电子管去跟人家的芯片竞争。和平时期,我们可以用7亿件衬衫换一架波音飞机,但你能用一件衬衫击沉一艘航空母舰吗?
美国的军事优势最终建立在技术优势上:你的的显示屏玻璃是美国康宁公司生产的,同样的技术可以用来制造阿帕奇的防弹玻璃;宙斯盾天眼锁定敌人,战斧导弹远距离斩首,都得益于硅谷对全球半导体产业的主导地位。美国庞大的民航业背后,是异常强大的航空发动机:全球最赚钱、最成功的民航发动机CFM-56,同样的核心发动机研制出了B1轰炸机、F117、F-18、F16的威力。
资本与技术是美国世界霸权的核心基石:前者是石油美元体系,后者是高端产业的垄断。敢于挑战前者的国家很容易被美国的战争机器摧毁,只有在技术和生产力上超越才能突围。
如果说传统意义上的大国崛起,更多的是军事实力的提升,那么,当今大国崛起,则以综合国力的高低为标志。如果说传统霸权国家要的是帝国,那么,当今大国要的是市场。而占领市场的秘诀,就是拥有这个时代最核心的竞争力——科技创新能力。
所以大家千万不要以为没有参军、没有参与武器装备研制,就没有为国防事业做出贡献。如果你从事民品研发制造,那么请认真去做,毕竟平民是军队之本船用柴油机,更是国家之本。请不要小看自己,每一个做好本职工作、做出自己产品的普通人,也是在为国防事业、为中华民族伟大复兴做出贡献。