
国产ARJ21飞机近来可谓风光无两:8月19-21日,在云南作高原载客演示飞行,8月27日,在大兴机场作检验试飞,8月30日与三大航签约105架订单......三大航大手笔入局支线航空市场,一次性购买飞机的数量就超过国内支线机队总数的50%,预示着国内支线航空市场格局将发生重要调整。与此同时,作为大型民机探路者,ARJ21飞机市场化拓展的突破,也为砥砺前行的C919大型客机项目发展增添新的力量。
图片来源:中国商飞
一
我国支线航空发展迎来新时代
8月30日,国航(601111)、东航(600115)、南航(600029)同日分别公告,与中国商飞签署飞机购买合同。三家航空公司计划各引进35架ARJ21-700飞机,基本价格合计约为13.3亿美元(约94.3亿元)。2020-2024年的飞机交付进度分别为3、6、8、9、9架。
105架ARJ21飞机订单由上市公司公告,披露金额及交付进度,这与ARJ21早前公布的近500架订单相比,确定性明显更高。与已交付成都航空、天骄航空的15架飞机相比,规模提高了一个数量级,当可用“井喷”或“爆发”来形容此番ARJ21支线客机的新发展。
更值得关注的是,作为我国机队规模最大、航线网络覆盖最为广泛、运营经验最为丰富的三家航空公司,国航、东航、南航的认可不但是国产民用客机市场化开拓的标志性事件,或还预示着,我国支线航空市场将由此开启新的发展阶段。
我国的支线航空普及程度远低于全球平均水平。虽然国家政策多有鼓励,但这些年来我国支线航空发展一直不温不火。截止2018年底,我国各航司共拥有支线飞机187架,仅占民航机队飞机总数的5.1%,这个比例远远低于20%的全球平均值。
从发展趋势来看,全球支线客机市场具备一定的规模,而且还处于持续增长的阶段。从区域分布来看,欧美市场发展较为成熟,亚洲则处于发展阶段。北美的支线航班量占全球的55%,占北美总航班量的37%(其中加拿大超过50%,美国超过33%);欧洲位居第二,航班量全球占比21%,支线航班占其总航班量18%;亚洲排名第三,占比11%,支线航班在其总航班量中仅占7%。
我国2018年支线飞机增加11架,增幅6.25%,低于10.8%的干线飞机数量增幅,而同期支线航班量同比增幅为18.6%,远高于行业平均水平。2013至2018年,国内支线机场吞吐量年均增长20%,远高于国内机场吞吐量11%的增长速度,支线机场数量由138个增加至184个,增长了33.3%。支线机场和支线航班数量的增加,无疑将提高支线航空的便捷性和用户体验。
从我国地域范围及人口分布,经济发展和消费升级趋势看,未来支线航空市场发展潜力巨大。中国商飞、中航工业的预测显示,未来20年中国市场大约将新增支线飞机1000架左右(年均增速约6%)。事实上,我国民航机队规模和旅客运送人次2012-2018年翻了一番,6年间增速均值约11%。但近年来我国快速发展的高铁网络会分流一部分航空,尤其是支线航空客流。2010-2018年全国铁路固定资产投资近6万亿,高铁运营里程已达3万公里。
表1. 2012-2018年国内民航运输机队和客运量
数据来源:中国民航行业发展统计公报,华夏幸福产业研究院整理
虽然有高速铁路网的竞争,但我国幅员辽阔,航空运输的灵活性、广覆盖,更低的基础设施建设投资和维护成本优势明显,以批量引进ARJ21飞机为标志,三大航切入支线航空市场,将加速我国支线航空形成新的发展态势,伴随着国内消费不断升级,支线航空运营将迎来新时代。
二
全球支线飞机产业新格局
当今全球支线航空产业主要以加拿大庞巴迪宇航集团和巴西航空工业公司两大传统支线飞机制造商为主导。现役机队中,巴航工业的ERJ和E系列飞机,庞巴迪的CRJ系列占据主导地位,俄罗斯、中国和日本作为新进入者,各有千秋。
表2. 国际主要支线客机供应商
数据来源:华夏幸福产业研究院整理
截止2018年底我国在役的187架支线客机中,国产飞机35架,占比18.7%,包括幸福航空25架新舟60飞机,成都航空10架ARJ21飞机,巴西航空E190及E195客机105架(海航旗下天津航空和北部湾航空),庞巴迪CRJ900客机38架(华夏航空)。
随着俄罗斯SSJ100、中国商飞ARJ21、日本三菱MRJ90等新进入者的成长,以及庞巴迪战略转型,巴航工业与波音整合带来的传统支线客机巨头“出局”,国际支线飞机产业格局将出现新的调整。对于崭露头角的ARJ21而言,将是一次重大的机遇。而庞大的中国市场,无疑会是ARJ21迎风飞扬最为关键的优势和底气。
俄罗斯SSJ100支线客机与ARJ21同在2008年首飞,按照国际适航标准研制,拥有EASA、IAC等多国认证,没有FAA适航证。2011年投入商业运营,目前已交付约180架,从数量看远好于ARJ21。但其发展也并非形势一片大好。SSJ100的弱点在于供应链不完善造成的备件成本相对较高,法俄联合研制的SaM146型涡扇发动机寿命偏短,也造成其成本难以控制。2018年,第一家使用SSJ100的西欧公司比利时布鲁塞尔航空放弃了续租合约转而购买庞巴迪的CRJ-900。更为严重的是,投入运营以来7年内,SSJ-100已有5架出现重大事故,共造成86人遇难,如此高的事故率在商业飞机领域是非常罕见的。拥有雄厚航空产业实力的俄罗斯发展支线飞机尚且如此,充分说明民用飞机发展的难度之大。
与ARJ21发展形成比较的,还有日本三菱飞机的MRJ支线飞机,如今已改名为SpaceJet M。日本于2004年公布了其支线飞机设计方案,2006年进行大幅度更改后定名为“三菱喷气式支线客机”,简称MRJ。首架MRJ于2013年10月开始总装,2014年10月下线,2015年11月首飞。MRJ近4年来的试飞工作进展并不顺利,2017年二号原型机在美国俄勒冈州发生单发失效事故,原设计被证明有极大缺陷。在更改设计之后,试飞验证仍在持续中。三菱计划明年中期向全日空航空交付第一架SpaceJet M90(MRJ90)飞机,是否能够如愿仍待观察。
SSJ100和MRJ90的发展表明,研制一款有市场竞争力的民用飞机有多难!ARJ21作为我国第一款自主设计、自主集成,并投入商业运营的喷气客机,第一次走完国产喷气客机研制取证运营全过程,构建起了民机全生命周期技术体系,成就来之不易。虽然步伐没有预计的快,但我们必须正视客观现实。
ARJ21申报2019年国家科技进步奖(初审已通过,评为国家科技进步一等奖)的资料显示,其创新突破重点有四个方面:一是建立高于国际适航标准的全机安全性设计与验证技术体系;二是提出民机超临界机翼与发动机近距耦合、失速保护等总体气动设计技术;三是首创提出喷气支线客机全静暗、全机安全电传直接链民机驾驶舱设计技术;四是建立喷气支线客机全机系统集成实验体系和装置,实现地面飞行试验。
对于全球范围内已经非常成熟的支线客机产品而言,满足复杂的适航条款是最基本的要求,在这个框架约束下要实现突破性的创新的确很难。这也使得很多社会公众对ARJ21的难度和创新不以为然,对其安全性有怀疑。随着3年多时间的安全运营和三大航的批量购买,公众对国产飞机的信心在不断增强。
回顾研制过程,在安全性方面,遵循国际标准,ARJ21首次完整建立了我国的民机系统安全性分析方法,以及民机试飞技术体系,首创提出全机地面自然结冰模拟,主起舱轮胎爆破试验,溅水模型分析等技术,包括颤振、失速、最小离地速度、最大能量刹车、自然结冰、大侧风等在内的高风险关键科目试飞,是国内飞机研制从来没有采用过的。经适航验证,全机灾难性事件概率仅为10-8量级,优于国际同类飞机一个数量级。
统计显示,历史上的航空事故,70%以上与驾驶舱操控有关。ARJ21围绕驾驶舱功效这个减少人为差错的关键,创新性的采用静暗驾驶舱设计原理和方法,建立衍生故障抑制技术,采用直接链三轴全电传飞行控制技术,实现飞控计算机故障的操纵安全。飞行测试表明,ARJ21飞机机组告警数量比国际同类飞机少25%,操纵负荷低22.8%,驾驶舱功效同类飞机国际领先。
从2002年4月国务院批准立项,到2008年11月首飞,2014年底取得中国民航局型号合格证,ARJ21共飞行了2942架次,5257小时,如此大数量的试飞验证,这是全球新款飞机研制无可比拟的高峰。当然,这样大数量的试飞,也与飞机的不断改进和我们的试飞经验不足有关。作为一款新机型,ARJ21飞机还在根据运营反馈在不断完善持续适航能力,完善飞机设计,使之运行更经济、维护更方便、乘客体验更舒适。去年8月,ARJ21飞机103架机在新疆吐鲁番、广东揭阳开展高温试验。
来看ARJ21飞机的运营数据。自2015年11月首架交付成都航空,次年6月28日投入航线运营,2016-2019年该飞机的交付量分别为1架、2架、6架和5架。3年多来,ARJ21飞机共交付成都航空和天骄航空15架,航线28条,通航城市31个,运送旅客近50万人次,没有发生显著的安全事故。
值得一提的是,中国的支线飞机,还有中航工业集团的涡桨飞机新舟60和去年12月首架静力试验机中机身开铆,拟于年底首飞的新一代涡桨支线客机新舟700。
三
C919还远吗?
三大航联手,总价283亿元的105架的订单,当属我国航空工业史上最具标志意义的市场事件,昭示着我国民机产业发展进入新阶段。这些订单的生产,除了将显著拉升中国商飞的效益之外,也将对航空零部件制造、原材料生产企业产生明显的带动作用。
航空产业链长,带动性强,是战略性产业的代表。ARJ21飞机发展格局的明朗,更加激发了国人对C919大型客机的渴盼。毕竟,大型客机才是航空市场的主角,截止2018年底,我国民航机队的3639架飞机中,94.1%的飞机都是大型客机及改装的货机。2014-2018年的5年间,我国飞机及零部件的进口总额近8000亿元。
图1. 2014-2018年我国飞机及零部件进口额(单位:亿元)
数据来源:海关总署
ARJ21在报奖材料中明确表示,他是民用大飞机项目的探路者。之所以说支线飞机是大飞机项目的探路者,是因为支线飞机在设计研发、结构强度、生产质量保证、适航安全审查、操控难易程度等方面与大型飞机基本都是一样的,也就是说,体系、流程、标准等都是一样的,支线飞机研制走过的道路,大型飞机都用的上。差别在于,飞机越大,生产加工的难度就要更大一些,实现同样精度的控制难度就更大一些,而这方面的挑战,比起此前没有经验积累的全机安全性设计与验证技术体系、总体气动设计技术、全机系统集成实验体系等而言,显然有更有把握。而且,同在一片蓝天下,我们的民航运营企业会与工业界一起来协同努力。
从国家经济利益、产业安全等角度,我国民用飞机产业的自主发展愈发显得必要而紧迫。培育产业新动能,中国制造的逆势崛起,期待C919翱翔蓝天!
参考资料:
1. ARJ21喷气支线客机工程申报国家科技进步奖公示材料
2.中国商飞公司网站ARJ21飞机相关信息
3.周俊宝,解析全球支线客机市场,中国航空报,2019年5月
4.董帼雄,支线航空市场的新趋势,大飞机杂志,2018年10月