造一架大飞机有多难？中国商飞工程总师揭秘20年研发路
造一架大飞机有多难？中国商飞工程总师揭秘20年研发路
喷气客机是现代工业的皇冠，大国重器的标志之一。在强国之路上，中国人从未停止对“飞机梦”的追求。如今，国产大飞机早已翱翔于世界各地的蓝天之上，中国的飞机制造业经历了从无到有、从弱到强的跨越式发展，正一路“越飞越高”。
2025年复旦大学管理学院新年论坛上，中国商飞工程总师、C909飞机系列总设计师、中国商飞科技委常委陈勇发表《国产商用飞机关键技术与展望》主题演讲，分享了C909飞机的探索创新之路，并展望了商用客机的未来发展趋势。
全文共5个章节：
- 新世纪“再出发”，国产喷气客机飞向未来
- 突破失速难题，筑牢飞行安全之基
- 翻越“大山”，精准保护飞机“不结冰”
- 为飞行员减压，在安全性与经济性之间找到平衡
- 商用飞机的未来：新构型、新能源、超声速
约4000字，预计阅读时间11分钟
陈勇
中国商飞工程总师
C909飞机系列总设计师
中国商飞科技委常委
新世纪“再出发”，
国产喷气客机飞向未来
商用飞机是战略性产品，喷气客机是大国重器。中国要建设交通强国，必须解决喷气客机依赖进口的现状。喷气客机具有巡航时间长，能源供给充足等特点，适合改造成总统专机、预警机、反潜机、加油机，是国家安全的重要保障。
喷气客机是现代工业的皇冠，是制造业强国的标志之一。大型飞机是高新技术的集合，产业链长，辐射面宽，带动效应明显，例如运输、旅游、城市建设、物流环保等，扩散率达到60%。民用喷气式客机对先进技术有巨大的带动效应，几乎涉及所有基础学科。
研制商用飞机有三个主要难点，分别是：产品高端复杂、市场高度竞争、安全要求最高。目前，商用飞机市场主要由两大主要供应商垄断，而要发展商用飞机，最困难的部分就是安全。
国产第一代喷气客机“运十”首次突破了国产喷气客机的研制难关。遗憾的是，由于和空客飞机同期，适航取证难度巨大，没能正式航线运营。
ARJ21（后升级迭代为C909）则是国产喷气客机的新世纪“再出发”。攻克了国产喷气客机适航安全难关，首次实现产业化、规模化发展，是中国大飞机战略的第一步。C909按照国际最高标准、最新标准进行设计和试验，积累了大飞机完整的研制经验，打造了与欧美同等的适航能力，建立了民机安全验证技术体系，实现了全生命周期系列化发展道路。
如今，C909成为中国支线飞机的主力，在支线飞机市场中占比达七成。在全球市场同等机型中，去年C909的交付量占比达60%。
关于安全问题，我们需要明确方向。飞机是交通工具，首先必须确保安全，包括飞机安全和运营安全。许多飞机表现良好却掉到湖里，这就是飞行的不安全问题。同时，还需要考虑经济问题，确保运载能力强、飞行成本低。找到安全和经济的最佳平衡，才能获得更大市场规模，失衡则会满盘皆输。
突破失速难题，
筑牢飞行安全之基
C909历经二十载，攻克了适航安全性技术难关。包括静力试验、冰岛大侧风试飞、青海高原试飞（2905米）、最小离地速度试飞、长沙高温高湿试飞、海拉尔高寒试飞（最低-42℃）。其中最难的部分是飞机的气动安全和飞机的气象安全。
失速是实现适航取证必须攻克的“大山”。失速性能是民机性能基准，涉及总体气动和航电控制等多专业。民机失速的设计验证具有非定常、高风险、预测难等特点。目前国外已经建立起成熟的实验体系，国内还接近于空白。
失速是指飞机迎角达到一定程度后，气流不顺畅发生紊流、分离，导致飞机无法保持升力。然而，这一点恰好是飞机升力最大、性能最好、盛极而衰的时刻。如果能够精确逼近失速点获得最大升力，就可以从气动非定常（飞机在飞行过程中所经历的动态、变化的空气动力学条件）中获取精确确定性，从而保持飞机的稳定性和可预测性。
C909研发过程中，国内首次攻克了大迎角气动力计算和风洞试验技术。在国内首次民机失速预测和高风险自然失速试飞中，我们发现了机翼大迎角气动分离规律，可准确预测失速迎角。
同时，我们设计了高可靠性失速警告和失速保护系统。一旦发生失速，飞行员就会收到警告，而如果没有采取措施，系统会进行强制推杆。飞机失速导致事故甚至坠机，往往是由于控制率设计不合理。经8200次失速试飞，反复迭代优化和优化考核，我们可以做到在飞机平飞、巡航、启动、降落时，都杜绝失速。
国内还首次建立起民机失速设计和验证技术体系。包括失速特性预测与改善技术、失速保护及自动退推杆器设计技术和失速试飞以及世行验证技术。
翻越“大山”，
精准保护飞机“不结冰”
结冰是适航取证的另一座“大山”。结冰会破坏飞机气动外形，国内外曾因为结冰引发多起空难。国际上对结冰适航的标准非常高，包括全天候（各季节）结冰、全阶段（各剖面）结冰等不同情况，并且同类飞机当时尚无取证经验。我们必须证明C909在全球所有的天空中，都不会因为结冰发生事故。其中要攻克的技术难点包括：结冰场景多、防护模式多；冰型差异大、临界判定难；气象不可控、试飞风险高。
人不能跨进同一条河流，飞机也无法进入同一片云或结出同样的冰。因此，我们通过无数次试验，提出了最新适航标准临界冰型判定方法，也提出了复杂、多变结冰的临界性冰型获取方法。通过获取复杂多变冰型的临界性判定参数，为冰型参数敏感性分析提供简化的冰型。这也是国内首次设计全阶段、自调节的多模态结冰防护控制律，通过精准设计保护控制律，确保飞机各模态结冰安全。
为了寻找合适的场地，我们和试飞员曾七次造访新疆，后来终于在加拿大的五大湖区找到了最佳“结冰场地”。在攻克难关过程中，我们提出了双重临界性的模拟冰试飞、自然结冰试飞方法。发明了复合材料夹层结构轻质模拟冰条，提高试飞安全性以及试飞效率，单次可节省周期2个月。我们建立了398项适航规章的符合性方法、设计和验证体系，到研发C919时已经直接应用。
中美两国通过C909（ARJ21)项目审查，2017年达成了适航双边协议，标志着我国民机适航技术跨越到国际先进水平，安全性设计水平在同类飞机中领先。在“运十”飞机诞生28年后，C909获颁国产喷气客机首张适航证。
为飞行员减压，
在安全性与经济性之间找到平衡
全球70%空难都与飞行操作失误有关。研究发现，支线运输的特点是低成本、同样的安全标准下航程起降频繁。同时，支线飞机飞往小机场、高温高原机场更多，运营环境复杂，传统支线客机的驾驶舱智能程度也较低。所以我们决定将飞机驾驶舱升级到新的高度，在同类飞机中，首次提出了全新静暗驾驶舱设计方案，突破支线客机驾驶舱传统设计，提升了飞行安全标准。
以机组为中心的静暗座舱设计在正常情况静暗，对飞行员无打扰；在故障情况下，会通过声光智能告警，人机工效可提高28%。
我们还首次提出驾驶舱评估模型和模拟机验证方法，解决了适航条款最小机组工作量评估难题；开发复杂场景起飞、复飞飞行指引技术，提出了一键自动起飞复飞指引控制构架、分时分段的起飞目标速度自动控制模型、基于飞行场景的模式转换逻辑，在同类飞机中首次实现基于目标速度的自动起飞复飞指引，让飞行员的起降操作负荷降低30%，大幅提高飞行安全。
在创新民机安全性经济性平衡设计技术方面，我们主要做了几点创新。
一是优化了飞机失速性能，提出大迎角流动性精细化调控方案，改善气流分离形态；设计了气动传感器低侧滑敏感性布局，提高飞机失速迎角，进一步提高升力系数。解决了高原机场起降速度大，海岛机场、通用机场跑道短、窄问题，让起降安全性和机场适应性大幅提高。
二是提出精细化气动减阻新构型。设计了后体涡流发生器，实现流动性精确控制；设计了自清洁小肋膜减阻构型。
三是提出高效能结冰安全防护方案。通过冰型演化认知的结冰防护延迟和退出控制律，揭示了飞机翼面结冰和融脱机理。提出飞机结冰保护退出原则及方法，提高结冰飞行安全性和经济性，实现载客能力和航程的大幅提高，实现高原和高高原机场全覆盖，例如全球海拔最高（标高4441米）的稻城亚丁机场。对新疆26座机场也实现运营全覆盖，解决了机场“晒太阳”的窘境。
商用飞机的未来：
新构型、新能源、超声速
C909引领了国产商用飞机的规模化、系列化发展。所研制的模块化、多组合机身辅助燃油系统在同类飞机中首次加装，实现快速多任务改装，飞机航程增大70%。首次提出机身大开口结构改装和载荷强度分析方法，实现模型分析，保证货机静、动、疲、损安全；首次提出高速精准投放系统和高效自充水灭火袋方案，解决了高速投水雾化难题，可实现快速机动、精准灭火，提高灭火效能。
C909（ARJ21）是衍生型机型最多的喷气支线客机，例如公务机、货机、医疗机、救援指挥机、灭火机等。目前已建成年产50架生产线，2024年交付量占同类机型60%，待交付订单770架，已实现载客1988万次，安全飞行58万小时。
商用飞机将成长为国民经济支柱产业，展望商用飞机的未来，有三个重点发展方向。
第一是新构型。新构型民机技术已走到大尺寸验证机阶段，翼身融合、飞翼、发动机半嵌入、支撑翼、连接翼、分布式动力、倾转旋翼等，翼身融合、支撑翼与层流机翼前景看好，相关产品或在2035年前后问世。
第二是新能源，即清洁、低碳新能源飞机。根据当前储能技术的水平，目前的发展重点是eVTOL，预计未来5年内，eVTOL的研发将走向高潮，未来5-10年，基于eVTOL城市空中交通将逐渐成熟。对于新能源商用飞机，目前主要是开展技术验证，开发验证机等预先研究工作。影响新能源商用飞机发展的主要是电池的储能密度。
2020年9月，空客公司曾公布3款氢能源概念飞机，代号ZEROe，计划2035年面世。第一款单通道喷气客机，载客量为120人到200人，相当于目前A220或A320机型，航程超过3500公里；第二款涡桨支线飞机，载客量为100人，航程为1800公里；第三款为翼身融合飞机，可搭载200名旅客。
第三是超声速。人们对超音速飞行的需求始终没有中断。1990年以来，欧美实施了至少16个典型超声速研发项目，从技术研发、适航规则、市场研究、商业运作等多个角度开展了长期探索与研究，将陆续解决陆地上空禁飞（FAA正着手制定声爆标准）和商业发动机（GE改装Affinity）问题，各方条件日趋成熟，2030年左右可见产品入市。