在今年4月的民用飞机航电论坛上,来自中航工业无线电电子研究所(以下简称“上电所”)的消息称,由该所承担研制的国产大飞机C919航电系统中的一个关键组成部分——显控系统将于今年8月完成原理件的设计制造,并进行测试和修改,12月底将交付地面试验件,也就是最终的装机件。届时,C919飞机的航电系统也将按照预定节点完成综合试验。
C919航电研制中的那个“唯一”
众所周知,航电系统是现代民用客机上最为关键,也最为复杂的机载系统之一,C919飞机的航电系统就包括了通信、导航、显控、记录等多个模块化系统包。然而,很少为外人所知的是,在C919的航电系统中,其他系统包都是由国外企业负责主要的设计工作,国内企业只是部分参与设计以及生产,而显控系统包是由上电所独立研制的系统包,也是C919首飞关键航电分系统。
谈及独自承担显控系统包的研制工作,作为上电所的领导者以及系统研制的技术领军人,王国庆承受着巨大的压力。“C919航电系统的各个系统包从一开始都是由国外公司负责设计,包括飞控、通信、显控等都是如此。国内企业在研制过程中只承担很少一部分工作,而不参与整个设计过程。”作为国家的重大科技专项,C919大飞机项目在系统和设备招标时,鼓励和促进国外企业与国内企业进行合作成立合资公司,并优先选择合资公司的产品,旨在借机推动国内相关领域的技术进步。2013年底,随着C919研制进度愈加紧迫,C919飞机显控系统包转回国内研制,并最终确定由上电所独立承担研制任务。
事实证明,这对上电所来讲是一次难得的机遇,当然也伴随着巨大的挑战。“最开始,商飞公司对由我们来承担显控系统包的设计研制工作非常顾虑,主要担心上电所的技术能力与国际水平的差距影响到将来C919飞机的销售,这让我心里很难受。”数月之后谈到当时的情形,王国庆仍显得有些无奈。民机项目不同于军机项目之处,就在于将来要适航取证并获得市场的认可,所以单纯从市场的角度而言,作为客户的商飞公司无可厚非,而这也更坚定了王国庆要独立研制显控系统包的决心。“商飞公司提出利用国外先进技术,希望我们将显控系统包转交给国外著名航电系统供应商负责,上电所参与其中。针对商飞的建议,我们提出不同意见。如果由国外供应商负责,上电所只能参与一些局部和低层次设计,无法参与系统整体分析、设计和综合。系统分析、设计和综合技术恰恰是我们最大的不足和短板,也无法在后期给商飞提供支持和服务。所以,为了提升我国航电显控系统自主创新能力,以达到国际水平,我们决定自主独立承担C919航电显控包的研制任务。同时,为了保证研制工作的顺利进行,我们招聘了大批国外和国内专家参与到显控系统包的设计中,并与8个国外公司进行合作,建立了开放式的平台,但是设计的主导权掌握在我们自己手中。这样也提升了客户对我们产品的信心。”
正视差距是为了更快地进步
作为一个在机载航电领域奋力开拓30年的技术专家,王国庆对该领域的专业技术之复杂,设备精细化程度要求之高,以及国外企业的技术封锁之严有着深刻的认识,也因此对国内外在该领域存在的差距有着更为理性的分析。
根据对航电系统发展的深刻认识,以及航电系统自身的技术集成度和功能的关系,王国庆将机载航电系统的发展应用划分为五个台阶。“第一个台阶,我们称作航电的组成和范围,即航电系统大概有哪些部分组成,比如探测、雷达、通信、导航等。在这一台阶上,我们与国外的水平相当,只是系统能力稍有差距。第二个台阶,我们称作作用与关系,即系统的各个组成部分之间是什么样的关系,他们的作用是什么,各个组成部分功能的能力和性能等。在这个台阶上,我们与国外的差距就显现出来。第三个台阶,我们称作能力和组织,既然各个组成部分之间是有关联的,那究竟该如何将他们组织起来才能使系统的整体功能组织能力达到设计需求,这方面我们就涉及的更少了。第四个台阶,即航电系统的活动、协同和集成,形成系统一体化组织的系统效能、品质和有效性,这方面我们几乎没有涉及。第五个台阶是系统的性能优化层面,我们称作系统的综合和融合,形成系统目标、信息、能力综合优化组织,我们也没有涉及。所以总的来说,我们的航电系统还处在一个相对低级的层面,与国外先进水平相比差距明显。”
然而,与发动机等系统相比,航电系统有其自身的特殊性。“发动机是一个紧耦合系统,即发动机的任何部件的任何能力和活动都是紧密相关,一个部件不标准不到位,发动机的整体性能就会受影响。但是航电系统是一个松散耦合系统,大多数功能都是独立的,即每个功能运行一般不依赖其他功能能力和组织,仅体现自身的能力和品质,对其他功能影响也较小。”而航电系统能力是系统整体功能组织实现满足飞机应用的系统优化组织能力。由于航电系统松散耦合特性,很多人经常用航电系统一项功能实现的指标代表航电系统整体水平,没有认清我国航电系统技术能力与世界先进水平存在的差距,这也是我国存在的主要认知差距之一。
正如王国庆所提到的,航电系统的发展趋势是通过最优化满足飞机应用需求。即以需求为目标,以最高的效率、最高的品质、最少的资源实现系统的构成。我国在航电系统认知上存在的主要差距是开发一个什么样的航电系统。“我们传统航电系统研制模式是:定义系统构成,确定系统功能,完成工程开发,实现系统验证,最终提供一个可用的系统。而民机航电开发模式是:①根据飞机的应用模式,确定航电系统的目标、活动和能力,形成系统运行结果需求;②根据系统组织模式,定义航电系统任务、功能和资源组织,形成系统组织过程需求;③根据系统开发模式,定义航电系统要求、环境和条件,形成系统操作过程性能需求。适航认证首先是认证需求组织的合理性和完备性,然后再认证实现需求的完整性和有效性。民机航电系统研制模式最终提供一个满足应用的优化系统。民机这种需求组织的合理性和完备性与需求实现的完整性和有效性过程,在工作任务、工作量、技术难度、开发时间和人力资源需求方面都远远超过传统航电系统研制模式。例如,上电所在某军机项目交换机开发投入研发人员9人,而在C919项目交换机投入研发人员57人。”
在王国庆看来,“如果说军机项目是全运会,来自全国的单位参与研制和竞争,那民机项目就是奥运会,是来自全世界的企业参与竞争。也正是参与竞争者更多,使我们能够认识到自身存在的差距,我们要更好地抓住和利用机会,加快自身的发展。从中学到的经验和理念,也可以为我国军机项目服务。”