笔记摘要分享四
比如美国在这个问题上就和欧盟明显对立。在全球气候变暖议题上,跳得最高、喊得最响的,始终就是欧盟。欧洲想以减排作为一个平台,来重
比如美国在这个问题上就和欧盟明显对立。在全球气候变暖议题上,跳得最高、喊得最响的,始终就是欧盟。欧洲想以减排作为一个平台,来重新构建世界政治经济秩序的心思,在国际上算得上是“司马昭之心”,而碳关税就是欧盟达成目的最重要的一个手段。
2021年7月14日,欧盟就宣布了一个“一揽子应对气候变化”的提案,其中阶段性的减排数据和目标都已经是老生常谈,反而是一个贸易问题最为惹人关注:方案提出欧盟要在5年后,也就是2026年,正式开始对外征收碳关税。欧盟的碳关税提案,有一个学名叫作“碳边界调整机制”。就是以碳排放权的价格,作为世界贸易体系的新边界。你跟欧盟的碳价差不多,那你们之间就不用彼此交碳税;你比欧盟的碳价低,那你就得补齐差价,欧盟才跟你做生意。碳关税的具体税率取决于“相对碳价”,而碳价根据碳排放权交易市场来定。
欧洲的碳交易市场启动于2005年,至今有欧盟27个国家和英国、冰岛、挪威等加入其中。其是全球碳价最高的市场,年成交额在2000亿欧元左右,成交量70亿~80亿吨,2020年占到了全球交易所成交总额的88%,全球总交易量的78%。如果以碳价来作为关税界定的新方式,那么欧洲将占据绝对的主导权。在2021年之前,碳关税早就被欧盟提出过很多次,但2021年7月是第一次在正式提案中公布方案细则,首批涉及的行业有5个:钢铁、水泥、铝、化肥、电力。这里面中国对欧盟出口最多的是钢铁和铝,但体量也不大,按照2019年数据只有60亿欧元左右。但欧盟和其他发达国家在碳排放上结盟的倾向性很强,中国银保监会就做过一个研究,假定欧盟和G7结成碳关税联盟,共同对中国出口征收碳关税,影响的出口额大约是1.1万亿美元,大概占中国2019年出口总额的40%。
众所周知,世界贸易组织WTO的前身,叫作“关税及贸易总协定”,经济全球化和目前国际多边贸易体系的基础即在于此。重新界定全球关税和贸易的规则,意味着一套全新的世界经济体系和商贸逻辑,从这个角度来说,欧盟在碳关税上的野心无异于要重建一个WTO,无论是中国还是美日,其实都不可能欢迎碳关税。事实上我们和欧盟在气候问题的交锋上,非常频繁且激烈。2009年12月7日到12月18日,丹麦首都哥本哈根召开的哥本哈根气候大会,就是中国和欧盟在气候问题上最为激烈的交锋之一。当时欧洲提出过一个关于碳减排的“G8方案”,一句话总结就是从方案通过起到2050年,全球实现碳减排50%,其中欧洲国家在自身基础上减掉原有碳排放量的80%。
由于碳排放总量固定,如果按照这个方案实行排放量的分配,发达国家将会以15%的人口,获得之后40年间全球44%的排放权。发展中国家对发达国家的人均排放权比例是1:3.8,也就是说以后我们每个人排放1吨二氧化碳,发达国家的人就可以排放3.8吨二氧化碳。中国在哥本哈根气候大会那年的人均碳排放量,和150年前的英国差不多。美国1900年的人均碳排放量比中国2005年的人均碳排放量还高了一倍。从某种程度上讲,这种分配无疑是在固化世界的贫富差距,消解别的国家的经济优势。如果那时候中国没能抗住巨大的舆论压力,坚持我们的立场,那么到2020年,中国就一点排放权都没有了,只能拿钱去找欧盟买。在欧盟的碳交易规则下,中国进口最多的很可能不是石油,也不是芯片,而是凭空被人为规定出来的“碳排放权”。
只有维持充足而相对廉价的能源的持续供应,才能形成一个社会持续发展的基础。而社会和经济的发展兑换到普通民众的现实生活,就是人均收入,是衣食住行,是生存的自由,是受教育的自由,更是追求美好生活的自由。当人们认清碳排放权等于发展权,人均排放直接与人均生活水平相关的本质,恐怕也就很容易理解当年丁仲礼院士为什么会用质问的口气说出那句略显愤怒的话了:“那我问你,中国人到底算不算人?”
从经济学的角度来讲,气候变化问题是典型的集体活动困境,即所谓的“公地悲剧”,也称“公共资源悲剧”。这样的问题,是没有单纯的“技术解决途径”的。因为技术迭代和产业升级都需要时间和成本,科技不会白白进步,这个过程里,哪个国家都不可能“牺牲我全家,幸福地球村”。所以所谓的气候问题,从来就不只是一个环保问题,它从来就是政治化的,最终必将走向多方博弈。
现今各个国家在气候问题上的所属阵营也的确十分复杂,有欧盟的激进,也有澳大利亚之类国家的事不关己,还有沙特这类能源出口国,它们时常发生立场变换,而中国近20年在气候问题上始终不变的态度,则体现出了出色的前瞻性和惊人的魄力。
对于中国来说,我们是一个富煤贫油少气的国家,无止境地消耗化石能源不是长久之计。我国很早就有一批科学家和各个行业的专家指出,中国不能按照欧美的工业化进程来走,应在传统方式上尽快启动绿色能源、可再生能源、非化石能源的发展。比如钱学森先生在20世纪90年代初期就曾在写给时任国务院副总理邹家华的信中谈及未来发展绿色能源的重要性,甚至还提出了让汽车工业跳过汽油柴油阶段,进入电力阶段的构想。中国的“双碳”目标,从来不是要阻止谁的发展,而是要让自身的发展更加健康、安全、可持续。所以其他国家可能会出于种种原因无法实现自己减排的承诺,而中国却会为了自身的发展而坚定地在绿色能源的道路上走下去,这给我们带来的一个重要的好处就是,目前中国在能源领域的技术研发,正在进入高速发展的阶段。
关于引领人类下一次技术革命的是什么,世界上已经争论了很久。有人说是5G,有人说是基因工程,有人说是区块链,但在中国宣布承诺2060年碳中和之后,有一种声音越来越大:人类的下一次技术革命,将会由环保需求推动。这个声音也很好理解,因为真正决定一个时代和一个国家命运的,往往是“能源革命”。比如美国的崛起,就和它所打造的“原油体系”有极高的相关性。这个体系的核心是石油公司—输油管道体系—汽车消费的链条,而基于美国的石油霸权,最终诞生了石油美元的全球货币体系。
碳中和的大方针指导下,对应能源—输送—消费的逻辑,中国正在打造的是一个全新的能源体系:光伏/风电—特高压输电—新能源汽车。我们愿意做出承诺,并不是像很多国外的政客一样,是在玩政治游戏;而是在国家发展的层面,看到了时代的机遇,而且我国在这方面也有得天独厚的优势。比如下面笔者会讲的发电领域。
众所周知,新能源发电的难点就在于不稳定。今天有太阳,就有电用;明天没太阳了,那就一点电都没有。无论是风能、水电、太阳能,都有这个问题。这就需要两个方面的支持来解决。一是储能,就是在太阳能充足的时候,把发好的电存起来,等没有太阳的时候再用。这就是电池行业,比如前文提到的宁德时代。二是统筹协调能力,即对一个多能的新型电力系统,需要不断动态调整每一种发电来源的比例。今天风比较喧嚣,风能占比就高一点,火电厂就少开几台机器。这就需要一个有极强的资源调配能力的国家电网。这刚好是中国的看家本领,全世界没有其他国家能做到。
我们真的能看到很多荒唐可笑的地方:有时候,大资本和A股的“韭菜们”其实都一样,看着一个东西在涨就拼命地加仓。“韭菜们”最多也就是赔钱,大资本不仅赔钱,还把土地、电力之类的资源给砸了进去。而且那个时候的中国整个光伏产业属于“两头在外”的状态,上游的高纯度硅材料都是进口的,下游的消费者也都在国外,中国企业做的不过就是个加工流程而已。
如果只看产能和市场份额,我们好像还很强,但如果看技术和模式,2010年的中国光伏产业恐怕真的就只是一个靠“骗补、骗贷、投机”催熟的资本怪胎。
第二波打击来自欧美国家的制裁。多晶硅的需求随着补贴的中断而中断,受害者除了中国企业,还有欧美、日韩的多晶硅生产商。在全球市场的竞争中,中国实际上占据了一定的优势。首先是产能充足,尽管存在“两头在外”的情况,但每年全世界仍然有超过六成的太阳能电池是中国生产的。
中国虽然生产得多,但自己基本上不用,90%都用来出口了,这里面有八成都流进了欧洲市场。众所周知,多年以来,中国企业的长处就在于规模生产带来的超低价格。当中国光伏产品刚刚进入欧美市场的时候,中国产品实惠的价格瞬间就击垮了西方厂商经营多年的壁垒。
所以,为了保护本国的光伏企业,欧美国家开始对中国厂商进行“双反”调查。“双反”指的是“反倾销”和“反补贴”,说白了就是欧美国家看不得我们的企业在世界市场上攻城略地,于是想方设法出手阻止。第一项罪名就是“倾销”,他们指责中国违反贸易原则,用异常低廉的价格销售商品,抢占市场。第二项罪名就是“补贴”,他们认为中国产品能报这么低的价格是因为背后有中国政府在用真金白银撑腰。
具体的处理方式,就是给中国产品加上了“双反”关税,强行提高价格,削弱中国商品的竞争力。这种手段的杀伤力是非常惊人的,中国产品的市场竞争力本来就源自超低的价格,现在对方强行把价格抬高,中国产品的竞争优势瞬间就荡然无存。与此同时,欧美日韩的厂商却在本国政府的扶持之下,对中国市场进行倾销活动。结果,2012年中国的光伏产业遭遇雪崩,产量首次出现下跌,全国43家多晶硅生产企业全部停工,无一幸免。缺少核心竞争力,导致了中国光伏产业的一场雪崩。
中外光伏产业对抗的第一回合,我方完败。失败是很正常的,毕竟,当时的中国企业并不具有“核心竞争力”。中国产品的优势是低廉的价格,但在“两头在外”的情况下,靠赚“加工贸易”的那点辛苦钱,价格优势实在是不值一提。就算欧美国家不对我国进行“双反”调查,中国的光伏产业照样只是“银样镴枪头”——当时的中国光伏企业仍然需要大量进口国外高质量的硅晶材料,如果外国厂商集体抬高价格,我们的价格优势同样会受到影响。
不仅核心技术在别人手上,核心市场也不在国内,2010年,我们全国的光伏装机量只有500兆瓦,而东欧捷克竟然有1.5亿瓦,是我们的3倍多。偌大一个中国,市场规模甚至比不上一个欧洲小国。国产厂商发育不良,似乎也就顺理成章了:那几年,本土的厂商只能出海,因为在看似温暖的国内,我们根本没有养活这些厂商的条件。
所以,如果想从根本上获得和欧美企业一决雌雄的能力,还是要掌握核心的技术,同时还要有一个庞大的国内市场。低廉价格只是战术优势,技术自主才是战略优势。战术优势只能解决短期的问题,只有掌握战略优势,才能真正跻身世界第一梯队。面对全国多晶硅工厂全部停工的被动局面,中国政府开始了大反攻。
面对各种“双反”,中国官方也对欧美厂商的产品展开了对等的制裁。
效果是立竿见影的:美国多晶硅的进口被瞬间切断,美国企业彻底失去中国市场,德国多晶硅企业Wacker主动妥协,和中国政府达成了价格承诺。这虽然只是万里长征第一步,但有非常重要的意义。这切断了外国企业对我们的多晶硅倾销,强行把中国的多晶硅市场抢回来,分给本土企业。
第二步,是光明正大地强化对光伏产业的补贴。中央先后发布了《太阳能发电发展十二五规划》和《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,明确了电价补贴标准和补贴年限,并且将多晶硅生产从产能过剩行业中摘除,对光伏产业彻底“松绑”。2012年,中国的光伏产业就活了过来,先后有16家企业开工复产。在官方政策的帮扶下,短期之内,中国产品重新获得了“低价格优势”,在战术上取得了主动权。
在战略方面,中国企业的技术实力也在不断增强。2014年,美国对中国的“双反”调查得出了最终裁决——美国人认定我方存在大幅度的倾销和补贴行为,在第一次“双反”关税的基础上开始进行二次“双反”。而此时,我们也果断接招,商务部和海关总署下令:禁止以加工贸易为名进口多晶硅。文件传达的信息非常明确:第一,中国企业不能再赚“血汗钱了”,“两头在外”的格局必须改变;第二,既然他们不让我们赚他们的钱,那么我们也不能让他们赚我们的钱。
我们之所以有底气和外国企业高强度一对一较量,是因为我们掌握了核心科技和自主技术。在“两头在外”最严重的时候,中国多晶硅生产线的核心设备都必须依赖从美国、德国、日本等国企业进口。但到了2014年的时候,我们早已实现了主要设备的自主设计和建造工作。到此为止,和几年前那个“虚胖”的资本怪胎相比,中国光伏产业已经悄然完成了一场“蜕变”。
技术上,摆脱了对国外设备的依赖,实现了自主。模式上,告别了“两头在外”的加工贸易,吃到了更大更甜的蛋糕。政策上,得到了国家充分的支持。顺理成章地,中国从西方手中接过了光伏产业第二轮扩张的指挥棒。摆脱“两头在外”困境的中国光伏产业,终于迎来了真正的春天。2015年,中国光伏产业不仅握有自主技术,而且还掌握了庞大的国内市场。剩下的,就只是表演时间了。2015年,中国生产了16.5万吨多晶硅,占全球总产量的47.8%,生产了全球79.8%的硅片,生产了全球66%的太阳能电池片,其他组件的产量也达到了全球总产量的69.1%。
技术是企业安身立命的本事,掌握了技术,才能避免被别人“卡脖子”,面对别人的各种威胁才能泰然自若。而市场则是企业的后院,有了市场,才能有足够的发育空间。尤其是庞大的国内市场,对于科技企业的发育来说是非常重要的。“两头在外”时期的中国光伏产业非常被动,就是因为一没技术,二没国内市场。没有技术,就只能沦为“装配工厂”,赚一点辛苦钱;没有国内市场,就没有一个安全的后方来提供发展空间。
到今天,中国已经成功实现了光伏领域的国产替代。离开了中国企业,全球光伏产业链都会停摆。中国光伏装机量超越了美国和欧盟之和,全球最大的20家光伏企业里有15家是中国企业,供应链的各个环节,中国企业的份额都超过65%,中电投已经成为全球最大的光伏发电企业。
在笔者看来,中国光伏产业发展取得成功,和诸多因素有关。
其一,光伏技术属于新技术。越是新兴技术,对中国来说就越得心应手。由于历史原因,中国在技术领域起步较晚,诸如汽车、大飞机之类的传统技术已经被欧美厂商吃透,中国企业一没有技术积累,二没有口碑,在这些领域的发展阻力极大。但光伏、新能源汽车这类新技术,所有人都在同一个起跑线上,所以中国能发展得如此强势。
其二,中国光伏产业进入全球市场的时间较早。从最开始的萌芽时期,中国光伏产品就活跃在欧美市场——以至于当时我们出现了“两头在外”的局面。因此,中国光伏企业可以说是从出生就在世界市场上活动,自然更容易嵌入全球光伏产业链。
其三,中国政府对光伏产业的强力补贴政策。“双反”时期之后,中国政府为了刺激中国光伏产业发展开始对国内的光伏企业实施扶持政策。光伏企业抓住这个机会大力发展,为了多拿补贴,一些企业在推广光伏设备的时候不遗余力,大幅度超额建设太阳能发电项目,以至于出现了国家“拖欠补贴”的现象。正是这样强力的扶持,中国光伏产业才有了足够的本钱在国际市场上叱咤风云。
液晶面板产业在中国的成功。首先是从终端产品定价上,10年前,一台屏幕从日本或韩国进口的液晶电视动辄要卖到上万元,而现在降到了1000元以下,这还不考虑通货膨胀的因素,因为其中国产屏幕的大规模普及起到了重要作用。此外从产品品质上来说,中国公司京东方生产的液晶屏幕已经成功搭载在苹果的iPhone手机上面,而苹果被认为是对零部件要求最苛刻的厂商,这足以证明国产液晶屏幕的品质。此外,中国厂商在液晶显示屏的多个细分市场上,市场占有率位居世界前列。
在很长一段时间内,“缺屏少芯”被认为是中国消费电子产业的两大痛点,液晶显示屏幕和芯片这两个产业有很多相似的地方,都是重资产、高投入、高度垄断型产业,其生产工艺也很类似,都需要大规模的无尘车间进行精细化生产。时至今日中国的芯片产业仍然与世界先进水平有较大差距,但是以京东方为代表的中国液晶面板厂商,则是实打实地进入了世界第一梯队,如今全世界只有中国、韩国、日本3个国家仍然有资格留在液晶显示工业的牌桌上,甚至连美国和欧洲都已经出局了,更不用说其他小国家。这个产业的国产替代案例,充满了精彩的故事。
面板产业的独特性质
从20世纪80年代开始,中国陆续从日本、欧洲等地引进了数百条彩色电视机生产线,生产那个年代主流的CRT电视,由此,中国出现了一批如长虹、康佳、海尔、创维、TCL等电视机生产大厂。但中国在显像管等关键零部件上依然需要进口,当年的大尺寸彩色电视机价格居高不下。
从20世纪90年代末期开始,液晶面板工艺开始逐步成熟,日本和韩国厂商开始不断上马高世代的液晶面板工厂,例如生产5代线、6代线、7代线等的工厂,这一产业呈现出高度寡头垄断、重资产投资等特性。
虽然几乎所有的液晶显示技术,早期都来自美国公司的研发,但是真正将液晶显示大规模投入工业生产的,是日本厂商。日本的精工、夏普等厂商从20世纪80年代就开始大规模地量产小尺寸的液晶面板产线,日本厂商的市场占有率一度高达94%。这一阶段推动产业发展的一个大背景是笔记本电脑开始在全世界普及,90年代初期全世界一共兴建了25条液晶生产线,其中21条在日本。
日本厂商在液晶显示工业初期的垄断地位,甚至引起了美国军方的警觉。因为美国军方认为,未来士兵随身携带的单兵作战装具,上面很可能会需要有小型的液晶显示屏幕。这种显示屏幕具有轻薄、体积小、能耗低等优点,因此在战斗机、坦克装甲车辆、武装直升机、战舰等军事载具上,将来也会大量采用以淘汰老旧笨重的CRT显示器。美国军方试图引导在美国建立自主可控的液晶显示工厂以实现这一产业的美国国产替代,但是出于耗资巨大等原因最终作罢。
以三星和LG为代表的韩国厂商从20世纪90年代开始发力液晶面板产业,初期每年巨亏,一直到末期,情况才开始发生逆转。由于日本经济泡沫破灭,日本厂商在耗资巨大的液晶面板工厂投资上开始捉襟见肘,而韩国厂商在韩国政府的大力支持下,采用包括大力引进外资等方式,开始接过日本厂商的接力棒,并且从日本引进了大量的技术和专家资源,成为全世界液晶面板产业的新龙头。与此同时,中国台湾的一些厂商也开始进入这个领域,不过与日本、韩国厂商相比仍然有差距。
中国大陆在液晶显示工业的浪潮当中,起步不算晚。清华大学、中科院长春物理所等大学和科研院所在20世纪70年代就展开了相关技术的研究,并发表多篇有影响力的学术论文。20世纪70年代末到80年代初,原电子工业部774厂(也就是后来的京东方的前身)、770厂(湖南长沙曙光电子管厂)、中科院713厂(位于河南新乡)、上海电子管厂、深圳中航天马公司等先后建成4英寸基板玻璃的TN-LCD试验生产线,以生产电子表、计算器和一些仪表的显示屏。
这个时期的中国自主液晶产线,大都是小规模试验产线,和日本厂商推出的大规模量产产线相比,仍然有很大差距。不过中国厂商的自主创新,为后来中国的液晶显示工业培养了一大批人才,形成了早期的技术积累。可以说,没有自主研发的技术积累,技术引进也很难有基础。
1984年,深圳中航天马公司建成第一条4英寸规格的TN-LCD生产线,770厂建成第一条7英寸规格设备较先进的LCD规模生产线(主要设备通过中国香港从日本引入)。
但不得不指出的是,直到此时,国内生产企业无论是自主拼装设备还是从美国引入的设备,都是作坊式的小规模试验线,没有形成批量的生产规模,但这些实验室和试验线却奠定了中国液晶产业的基础。曾经在这些试验线上工作过的一批人,在后来中国LCD产业发展的各个阶段都发挥了积极的作用。
北京电子管厂,其原厂区位于北京市酒仙桥一带,是苏联当年援助中国的一批工业大项目之一。但是因为设备长期老化,且存在国企固有的一些管理弊端,改革开放后很长一段时间内,该厂的经营效益不佳。
比774厂更先迎来命运分岔口的其实是时任总会计师的王东升。1988年,时年31岁的王东升被提拔为副总会计师,成为工厂副总师以上级别领导中最年轻的成员。上任后他花了3个月的时间想出一个改革方案,按照领导的安排给副总师以上的干部讲课,讲了不到5分钟,下面已是鼾声一片。1991年底,774厂账面累计亏损3000万元,年轻员工跑到商场当起了售货员,老员工不愿离开,生活窘迫到只能到菜市场捡些白菜帮子回来吃。
此时,另一家企业答应帮王东升解决两套房,只要他能来担任常务副总裁一职。一边是垂死的老企业,一边是能帮助解决住房问题的新企业,王东升很快办好了离职手续,准备开启人生新的篇章。可偏偏在这时,1992年9月,王东升被突击任命为774厂的厂长。关于去还是留的问题,王东升整整纠结了一个月,以至于任命后一个月他都没有去接这个担子。或许是王东升身上还带着老一辈对工厂的执着,同事一句“为了我们师傅不再去捡白菜帮子”,王东升下定决心留在774厂,改造这个老态龙钟的国有企业。
北京电子管厂本来归国家电子部管,是副省级单位,后被下放到北京市。而为了减少改革阻力,王东升也和市里提出了几个要求:一是市政府全力支持企业改造,走市场化道路;二是从自己上任开始,取消官本位与国企等级制度,自己则以职业经理人身份出任电子管厂经理;三是只有数据与厂长归政府管理,其他人事权下放到企业。当时774厂已经成为北京市第一大亏损企业,而且市政府也无法承受让1万多人的企业破产的社会后果,在这种压力下,政府也选择相信王东升,让其放手一搏。
股份制改革需要股东,但774厂连年亏损早已名声在外,谁听到774都立马摇头。银行这边也已经欠了一账本的旧账,资产负债率达到了98%。王东升很快想到了债转股,通过债转股的方式,大幅降低企业资产负债率,当资产负债率下降到一定比例之后就可以重新向银行提请贷款。但银行业提出了新的要求,想要进行债转股就必须找到新的投资。可谁又愿意把钱扔进这样一个无底洞,来救一个与自己毫无关系的企业呢?如果有这样的人,那一定是曾经和774厂一起奋斗过的老员工们了。
王东升很坦白地在员工大会上说道:“各位员工们,企业正在改造,一部分人面临下岗,但交钱入股不意味着你的职位能得到保留,而且交钱入股,企业成功的把握是50%,这笔钱也有可能收不回来。”即便如此,老厂的2600人还是凑出了650万元资金,成功帮助京东方完成债转股。国家在1998年才提出“债转股”,而京东方在1992年就已经完成了债转股。1993年4月,由银行债转股,员工出资入股,再加上一些零散的小股东,北京东方电子集团股份有限公司以混合所有制的身份正式转型,也就是我们所熟知的京东方。
在20世纪90年代初期,为了生存,京东方曾经大力发展合资公司,例如,与日本旭硝子株式会社合资、与日本端子株式会社合资、与日伸株式会社合资等。1997年,京东方与台湾冠捷科技合资,成立北京东方冠捷电子股份有限公司(京东方占股52%),1999年投产后成功盈利,把台式电脑CRT显示器做到了世界第一,这时候京东方的日子才慢慢开始好过起来,有了一定的积累。
此时,投身CRT电脑显示器产业的京东方敏锐地发现,液晶屏幕正开始慢慢取代传统的CRT显示屏。与笨重的CRT屏幕相比,液晶显示屏具有轻薄的特点,且显示效果也随着技术的迭代越来越好,非常明显,未来是液晶显示的时代,传统的CRT显示技术将被淘汰,而此时液晶显示的核心技术都掌握在日本韩国厂商手上。
1998年决定进入TFT-LCD市场的京东方却一直到了2003年才开始有所动作。而在京东方犹豫的这段时间里,早有企业开启了中外合资,从事TFT-LCD生产工作,上广电直接砸了100亿元,从日本NEC引进了中国第一条5代生产线。
有着较丰富合资经验的京东方,对于合资的体验可谓喜忧参半。首先,合资能够迅速带来外方的技术和资金,还有品牌,使得中方企业能够迅速获得较好的现金流,在改革开放初期,合资不失为一条快速起步的捷径。但是京东方在多年的合资当中发现,合资带来不了真正的技术积累。首先合资企业缺少真正的研发平台,大部分的研发积累都在外方的公司进行,大部分时候,合资企业从事的只是生产制造环节,拿着外方提供的成熟技术和图纸生产。由于缺少研发平台,合资企业也就难以真正积累研发技术人员,难以有效积累宝贵的技术专利。同时,由于中外方理念和利益的巨大差异,合资企业也常常陷入中外方的股权争斗,类似案例比比皆是。
用王东升的话说,“合资合不来技术,更合不来中国的工业化”。京东方在1987年与松下合资办彩色显像管工厂,但20年过去了,松下都退出历史舞台了京东方还是没能掌握显像管的核心技术。真正要走出产业化之路,除了自研还是自研。
液晶面板行业与其他行业不同,具有显著的周期性,每当行业下行时,总会有新势力进入液晶面板行业,随着新鲜血液的注入,行业上行,然后又发生产能过剩的问题,引发行业下行。
1997年的亚洲金融危机爆发后,韩国现代集团一直深受其累,特别是在1999年大宇集团解体之后,韩国现代的资金周转发生严重困难,韩国政府一方面支持多家主要债权银行对现代集团提供紧急贷款,另一方面则要求现代集团断臂求生,缩窄业务。
此时京东方迎来一个千载难逢的机遇。1998年,韩国金大中总统上台,他开始推行对朝鲜缓和的外交政策,这是几十年来朝韩关系最好的时期,但是这段蜜月期也险些将韩国最大的财阀之一现代集团的前途搭进去。
在1998年,韩国现代集团创始人郑周永最为宠爱的五儿子郑梦宪在其父亲授意下,首次打破了韩朝禁令:他亲自赶着500头耕牛,越过板门店来到了朝鲜。金正日当然知道这位赶牛人的分量,他会见了郑梦宪,并安排人陪同郑梦宪到朝鲜各地考察。此后,现代集团开始在朝鲜下巨大的赌注,包括投资9.42亿美元修建朝鲜金刚山旅游项目,投资4亿美元新建开城工业园区项目。此后父子俩一同飞往朝鲜面见金正日,并在某种程度上扮演了朝韩之间传话人的角色。
2000年6月13日,金大中与金正日举行了举世瞩目的朝韩峰会。后来,双方体育代表团甚至一同出现在了奥运会开幕式中,并携手走进会场,当时全球舆论都在猜测,朝韩是否真的会如愿实现统一。金大中因此获得诺贝尔和平奖,个人政治声望达到顶峰。
然而好景不长,此后朝韩关系并没有维持太久的蜜月期,现代集团牵头的金刚山和开城工业园区项目都受到波及,巨额的投资并没有换来期待的现金流,反而成了现代集团巨大的包袱。此后,现代集团陷入了与金大中总统的政治丑闻当中,受到敌对政客和媒体的猛烈攻击。2003年8月4日,负责朝鲜项目的现代峨山公司董事长郑梦宪在留下遗书后跳楼自杀,现代集团的现金流危机正式暴露。
此前,现代集团也曾投入巨资发展液晶显示业务,它的液晶显示业务当时在全球位列第九,虽然在韩国国内规模不如三星和LG,但是相比起中国同行,现代的显示业务已经是相当领先了。此后现代集团决定出售旗下HYDIS(现代显示技术株式会社)的股权。此时的国际市场,现代可以选择的收购方并不多,首先韩国国内的三星和LG都已经有非常先进且大规模的液晶显示工厂,不再需要现代的这条产线,而日本厂商也深陷资金危机难以出巨资收购,卖给中国公司,几乎是那个时候现代显示业务的唯一选择了。
此时的京东方认准这是个获得液晶面板行业“最低技术资源”的机会,咬牙豪掷3.8亿美元拿下了韩国现代HYDIS的产线、人员和技术。京东方也因此正式拿到了液晶显示领域的入场券。
收购完成后的当年9月,京东方迅速在北京建设了一条5代线,先学习和吸收买来的韩国技术,有数百名经验丰富的韩国工程师来到北京工厂上班。此时,通过并购的京东方直接站在了一个很高的起点上,它利用韩国的经验和技术在国内建设了首条中国人自主的5代线,这就相当于中国企业第一次获得了一个高起点的液晶显示技术平台,用于不断培养人才、积累经验、累积专利技术。
从业多年的王东升深知技术更迭对于行业的影响力。“标准显示屏每36个月价格会下降50%,若价格保持不变,显示产品性能需要提升1倍以上。”王东升也将这一规律叫作“王氏定律”。在王东升的眼中,技术跟得上不一定会赢,但技术跟不上就一定会输。
技术在不断地革新,京东方想要维持产量、质量、资金三方的平衡,就必须不断扩产。但好景不长,在京东方收购韩国现代之后,2004年下半年液晶面板行业又陷入了下行周期,15英寸的显示屏价格下跌到145美元一片,而就在2003年初,同类显示屏的价格为230美元。雪上加霜的是,当时京东方的北京5代线刚刚开始量产,主打17英寸显示屏,其市场价格在动工建线时为300美元,等到产线量产时却跌到了150美元,加上产品初期良率不高,2005年京东方全年亏损达到近16亿元,也是自1993年扭亏以后的第一次年度亏损。
因为这起收购案,王东升当时也承受了巨大的压力,尽管王东升曾经带领774厂走出捡白菜帮子的至暗时刻,但又带领京东方参与了TFT-LCD产业而导致了亏损,集团内部不免出现不少质疑的声音。直到2007年4月,液晶面板行业又出现好转,并出现快速增长趋势,京东方在困难中的拓展决策得到了回报,从当时来看,时间还是站在了京东方的这一边。
但好景不长,2008年,受金融海啸影响,欧美电子市场对于液晶面板的需求出现大幅下滑,而其供货商日韩以及中国台湾等液晶面板企业都出现了产能过剩的问题,库存猛增带来的直接结果就是生产成本暴涨,各大液晶面板企业都面临亏损。而中国台湾作为日韩企业液晶面板的主要供货商,自2008年8月开始陷入了深度停摆。大陆此时找准机会,工信部牵头成立了“海峡两岸平板显示产业促进工作组”,与台湾液晶面板企业签署了战略合作协议。
中国大陆的液晶工业政策环境发生了重大变化,国务院常务会议原则通过的《电子信息产业调整和振兴规划》正式公布,“新型显示器”第一次被列入国家政策支持的范围。政策推动的背后,是大陆更希望台湾面板企业能够到大陆投资建厂,或者开放大陆企业投资台湾液晶面板企业。
与大陆方面的热烈欢迎形成强烈对比的是台湾当局的冰冷态度,2009年6月30日公布的大陆投资政策直接断绝了大陆企业投资台湾液晶面板企业的可能性,而对于台湾液晶面板到大陆建厂一事也仅开放了产业链后段的模组厂,关键的面板制造仍在禁止名单之中。同时,日韩企业也纷纷顺应当地政府要求不愿意到中国大陆投资建厂,2009年5月,三星电子全球副总裁还强调“暂时没有向中国大陆转移液晶面板生产线的计划”。
所谓时势造英雄,随着中国台湾、日本、韩国对大陆面板行业的封锁步调趋于一致,国内的京东方向高世代产线扩张的消息传遍全国。京东方先后建设了成都4.5代线、合肥6代线、北京8.5代线、鄂尔多斯5.5代AMOLED线、合肥8.52代氧化物TFT-LCD线和重庆8.5代新型半导体线。这6条产线累计投资额超1300亿元,这也就意味着京东方需要不断寻找愿意投资给自己的人,来维持自己在技术赶超过程中的“烧钱”项目。
自京东方1997年在股票市场上市,至2020年底,募集资金就达到了730亿元,是一艘真正的吞金战舰。熟悉液晶面板行业的人都知道,韩国三星在进入液晶面板行业之后12年才开始盈利,中国台湾的厂商入行也都交了10年左右的“学费”。京东方也难逃连年亏损的命运,由于盈利效果不佳,以及对投资者回报十分“吝啬”,京东方也成为股票市场中饱受争议的一只股票。
普通人心里都希望国产液晶面板能一飞冲天,但老百姓也不想看到自己的辛苦钱拿来打水漂,政府投资就在此时扛起了大旗。
京东方虽然本身盈利能力不强,但液晶面板产业对于电子产业来说是十分重要的一环,这也就意味着一旦京东方在地方建立产线,除了为地方提供基础的就业岗位和税收,还能够吸引投资,带动上下游产业落地,拉动地方经济增长。
2003年北京市政府就通过北京工投提供了28亿元贷款,尽管在随后几年京东方连续亏损10多亿元,但随着电子产业的飞速发展,北京市政府最终还是吃到了京东方带来的红利,仅项目本身投资就达到了上百亿元,更别说还带来了上百亿元的配套投资,以及每年几十亿元的相关配套税收,最终形成了产值超千亿元、税收40多亿元的液晶产业链。哪怕股票不赚钱,地方政府的税收、就业、GDP上都写满了对京东方的满意。
京东方带给北京市的收益显而易见,然而京东方扩产线的脚步远不能止于此,其他地方政府也纷纷邀请京东方到本地建厂,拉动产业发展。手里有了筹码的京东方也硬气了起来,各地地方政府为了引来这只“京凤凰”分别给出了土地、税收等优惠政策。成都政府甚至以参与定向增发的形式,投资22.5亿元,以吸引京东方的4.5代线的落户。随着成都项目的成功,地方政府投资的可行性得以验证,京东方正式走出了一条自己的低风险快速融资VIP通道。
“创投之城”合肥也不甘落后,迅速与京东方谈起了项目落地的相关事宜。合肥有年产数百万台彩电的家电工业园,一旦京东方落地合肥,将当地的上下游产业打通,对于促进地方产业的成长有着极大的帮助。为了建设价值175亿元的6代线,合肥市为京东方保底提供90亿元的股权资金,并且成立了国有控股的融资集团,来为京东方落地进行资本运作,实打实为京东方来了一份“海底捞”式服务。而当时合肥市全年的财政收入只有300亿元。
2008年对合肥的人来说一定有记忆,当时地铁建设得特别慢、特别久,那正是因为合肥市政府为了支持京东方落地,暂停了修到一半的地铁项目一段时间。项目落地之后,三井、佳能、美国应用材料、LG、日本东丽、日立等公司迅速带着数十个配套产业项目来到合肥投资,每年又为合肥增添了近千亿元的产值,吸纳上万人就业。2009年之前,合肥连续几年GDP增长都在300亿元上下,而到了2010年,GDP增长直接达到了800亿元上下,比之前两年的增长总量之和还多。
液晶面板产业是一个极其烧钱的产业,正因为如此,其天然具备寡头垄断的特性,也就是那些可以承受得起长周期投资烧钱活下来的国家和地区,最终能够通过垄断获取超额利润(具备类似产业特性的还有半导体等产业)。
液晶面板产业和京东方的出现,和急需转型的一些城市带来了机遇。某种程度上地方政府扮演了联合出资人的角色,和京东方的命运捆绑在一起。由于近年来中国地方政府的融资工具大为丰富,因此它们可以支撑液晶面板这样巨额投入的项目,这让中国在与国外巨头就液晶面板产业的竞争中笑到了最后。
京东方和液晶面板的案例给其他产业的国产替代提供了非常有价值的参考案例。
首先京东方巧妙抓住了韩国现代财政危机的窗口,投入巨资从韩国买回了现代的显示业务,这使得京东方一下子获得了一个高水准的技术研发平台,这一动作,跟我们之前介绍的沈飞从俄罗斯引进苏-27战斗机生产线有相似之处。在买入韩国现代的显示业务后,京东方就利用这项业务建立自主研发平台,并在此基础上不断迭代7代线、8代线、10代线,形成自己完全独立自主的技术研发体系。可以说,京东方的案例是在技术引进和自主研发两者关系方面处理得比较好的一个案例,在其他很多案例当中,单纯依靠技术引进容易受制于人,而完全闭门造车自主研发又太慢且容易与国际脱轨。
而上广电等其他走合资路线的厂商,则结局惨淡,这充分说明,合资带来不了真正的技术研发平台,合资很难积累起真正的技术。
在2000年前后的合资热中,吉林彩晶与上广电分别以不同的方式与外商合资办厂。吉林彩晶在当时从日本DTI引进了一条第一代TFT-TCL产线,但项目建成后良率低的问题始终无法解决,且产品16.1英寸和10.4英寸在行业内需求较低无法打开市场,导致项目失败。上广电与日本NEC合资的上广电·NEC在上海挂牌成立之后,技术却始终受日方控制,既无法自主开发适应市场的产业,也阻碍了公司自主扩张的脚步,最终企业因亏损而解体。
1992年后,北京电子管厂更换了领导班子,改制为股份有限公司,并经历了老业务的关停并转和大规模员工下岗。到了90年代后期,京东方通过分散合资与上市逐渐度过了生存危机,但也变成了一个没有主营业务的边缘企业。如果按照“利润最大化”的原则,京东方本可以借着2000年之后的房地产东风成为一家房地产企业,什么来钱快、什么利润高就去做什么。但事实是,曾经聚集了10多家中国电子企业的酒仙桥中只出了一个京东方。
京东方的崛起不仅仅是中国面板行业的崛起,也证明了中国的产业发展政策的确十分契合一些高门槛、高资金投入的尖端企业。屏显、光伏、芯片、新能源汽车……中国之所以能够培养出如此多的明星行业、明星企业,其背后离不开地方政府的深度参与和重度投资。
我们之前介绍的韩国的案例显示,与韩国政府深度捆绑的三星、LG、现代等大财团特别适合发展液晶显示、半导体等技术升级路线高度可预测、重资产、周期性强、高投入的产业,我们在中国许多地方也看到了类似的规律:也就是这种地方政府深度参与的产业,呈现出了与韩国模式类似的规律;相反,政府深度参与的产业,非常不适合诸如互联网这种创新频率高、产业迭代变化快、市场高度不可预测的产业,类似的教训比比皆是。
从韩国的经验教训中我们同样可以看出,韩国政府在扶持企业的时候非常注重企业的国际化程度,也就是通过国际市场来筛选企业和产业——那些能够在更公平的国际市场上形成竞争力的企业,更容易获得韩国政府的支持,因为它们多半是货真价实、真刀真枪干出来的有竞争力的企业,那些拿了巨量扶持资源只会在本地“窝里斗”的企业
2020年心脏支架集采开标会议报量高达107.5万个,约占全市场支架总需求量的80%。这相当于医保局直接把蛋糕的80%都切走了,然后把所有人叫到面前来,告诉他们:你们打一架,最后10个胜者,就把我手里的蛋糕全分了吧。以往的药物集采定价,方式是专家先对产品核定一个底价,若药物定价与底价相差在15%以内,再进行下一轮谈判,这才有了威名远扬的“灵魂谈判”。但“灵魂谈判”也带来了很多问题。首先,医疗产业的成本构成是比较复杂的,以心脏支架举例,我们把其成本分为两类:一类是容易直观量化的显性成本,另一类是不好简单量化的隐性成本。
同时,一个产品的定价策略,要参考的不仅仅是成本,还有其所隐含的价值和市场的接受度。尤其是在目前以药养医、以械养医的大环境之下,医生的工资和人工费称得上相当“低廉”,于是,一部分对医生技术价值的认可也被转嫁到了对医疗器械的定价上,以提成的方式回馈给了医务人员。因此心脏支架的高定价至少是由三方面促成的:可变成本+隐形成本+对医生的隐性补贴。医保局的专家即使再专业,也始终和企业之间存在一定的信息不对称,定价的尺度其实很难掌握。定高了,没有达到给患者实惠、给医保减负的目的;定低了,过度压缩企业利润,不利于企业健康可持续地运转下去,伤害的是整个产业。
于是,医保局干脆让厂商自己定价。在集采政策之下,一旦出局,就等于直接丢掉了80%的市场。所有人都面临着巨大的市场份额压力,于是相当自觉自动地就将利润空间压缩到了极限。最终,10款中标产品平均降价93%;国产支架共7款,平均降价92%;进口支架共3款,平均降价95%。15分钟的会议干掉了109亿元的市场规模,市场经济之下,决定价格走向的重担,还是落在了那两个字上:竞争。
事实上,在此之前的几个月,同为高值耗材的超声刀也曾在福建进行过一次集采招标,但最后却没有淘汰任何一个厂商,价格降幅也十分有限,达成的结果与这次心脏支架集采大相径庭。究其原因,就是超声刀的国产市占率还不到20%,技术实力与强生这样的外资企业根本不在一个水平线上。
一是心脏支架并不能孤立使用,手术中还需要使用配套的球囊、导管、导丝等支架输送系统,才能将支架送入正确的位置。而中国企业在支架输送系统领域的技术水平和进口厂商相比,依然存在比较明显的差距,国产化率显著落后于心脏支架本身。进口输送系统相比国产,适应证范围更广,在处理复杂病变的过程中,给医生提供了更大的操作空间。
不过,复杂病变只占到所有相关病例的30%,相对常规的病变则占到了70%。在普通病变中,进口与国产在临床上的实际效果已经不存在大的区别。进口支架的适用范围可能更广,但却不会因此占据太大的竞争优势。
二是进口支架的可靠性经历了更完备的临床试验和跟踪随访数据证实。医疗器械是一个很特殊的行业,常规的技术产业,通常以硬性的技术指标作为衡量标准,比如芯片的制程、计算速度、单位功耗等,强弱一目了然。但医疗器械则首先要保证安全性和有效性,这二者都不是可以简单量化的指标。尤其是患者情况各异,使得临床试验,以及使用后的跟踪随访数据,成为重要的参考指标。海外医疗器械产业的历史远远长于中国,构建出了一套十分全面的评价、跟踪、验证体系,以不断地证明一个产品是好产品。国际大厂的品牌信誉就是这样一点一点建立起来的。有个做器械的朋友笑着说,这就是所谓的“底蕴”。国产支架虽然技术层面上已经逐渐追上了外资企业,但针对产品的评价和验证体系却还在构建的过程中,这是需要各方协作的系统性工程,很难一蹴而就。
过去国产心脏支架发展的两大利器,一是性价比,二是差异化竞争。在集采政策之下,这二者都面临着“失灵”的风险。
先来看性价比。此次中标产品的最高价是798元,最低价是469元。对于患者来说,在同等规格之下,2万元到800元是一回事;800元和400元的比,又是另一回事了。在可承受范围内,贵一点的甚至还更让人安心一些,国产支架传统的价格优势很难凸显。
再来看差异化竞争。以往的差异化竞争主要通过两个方式实现:一个是价格差异化,然而中标产品相差最多的也还不到400元;另一个是地域差异化,但进入医保刚好会最大限度地削弱地域之间的差异,业内风传有些销售团队在集采过后直接原地解散。心脏支架毕竟关乎生死,老百姓一定会希望在可承受的范围内用最好的产品。但从集采后公众的反应,乃至是媒体解读时的方式来看,患者和国民对于国产支架的信心和认可度,暂时还比不上进口支架。
就今天这个时点上中国的心脏支架产业来说,我们与国际巨头的技术实力和研发水准几乎是在同一水平线上的,只是输送系统的适应证范围与细节依然存在差距。在获取信任、建设品牌,以及加深底蕴上,中国企业还有很长的路要走。
而在技术实力的比拼之外,还有一个全行业共同的坎等在路上。竞争是残酷的,改革则永远伴随问题产生。集采能给患者带来实惠,也能给企业带来死亡。此前心脏支架厂商的产品毛利率基本集中在60%~80%的区间,此次降价后预计净利率水平将会下降至0%~10%,按照均价700元的中标价计算,单个支架的净利润将被压缩至0~70元。换句话说:拟中标的这些产品利润空间已经很小,有些产品可能不赚钱,甚至是赔钱在卖。2020年11月6日,集采结果公布的第二天,A股的医疗器械板块蒸发了700亿元的市值,随之传来的是各大厂商的裁员消息。企业在想尽一切办法削减成本,提高生产运营效率,来保证不要被骤降的利润率拖垮。
700元的心脏支架能不能用?当然能用。首先,此次中标的产品大多问世超过10年,10款中有7款是此前市占率排行前十的产品,质量已经经历过市场的验证,同时前期研发成本已经收回,降价空间本就很大。而且,国家在质量上有严格的监管制度,也已经出台政策加强监控、溯源。偷工减料被发现之后面临的风险是巨大的,哪怕是为了追求利益最大化,聪明的企业也不会干这种性价比极低的事。相比对质量的担忧,更切中要害一些的担忧其实是:700元的心脏支架还能不能买得到?
价格过低影响供货量是有先例的,在此前的药物集采中,一些击穿底价进入医保的药物,比如治疗乙肝的一线药物恩替卡韦,治疗淋巴瘤的替尼泊苷,甚至是替尼泊苷的替代药物甲氨蝶呤,都出现过不同程度的断货。有人指责药厂在无法维持利润后停产相关药物的行为很不人道,但如果企业一直在做亏本的生意,亏到最后就是倒闭,结果一样是药物停产,到时候和尚跑了,连庙都塌了。
为了避免陷入“有价无市”的境地,国家这次做出了一些努力。首先就是我们上面提到过的,国家把定价权交给了企业,你自己定的价,肯定综合考虑过自己的承受能力。其次,此次集采涉及的市场份额大约是全市场的80%,还有20%的空间留给企业做缓冲。许多更先进的新型产品,由于成本还处于高位,要么报价太高落选,要么就根本没有参加投标。它们的战场是医保之外的那20%市场。集采前一台心脏支架介入手术总共的花费在2万~3.5万元不等,但手术的操作费也不过3000元左右,人工费的最低占比还不到10%,分到一线医生手里的就更少,很多一线医生一台手术只能拿到几十元的放射补贴。
中国长期以来,都是以药养医、以械养医的模式。这种模式并不健康,但不可否认的是,这一定程度上给医生带来了与工作性质更加匹配的报酬。如今心脏支架的利润水分被挤干,如何平衡医生的收入成了另一个问题。国家想到的解决方式是:推行医保DRGs。
DRGs(diagnosis related groups)中文翻译为(疾病)诊断相关分组。简单来说,就是未来医保将不会按照病人在院的实际支出付账,而是先给病人分组。分组会考虑患者的病情、病种、严重程度、治疗手段等条件,每一个组别,对应一个支付总额,你属于哪个诊断组,医保就固定支付给医院多少钱。比如A和B分在同一个诊断组,不管他们用1.3万元的支架,还是700元的支架,医保支付给医院的钱都是一样的。
为在全国推行DRGs,官方专门制定了相关措施。已实行DRGs的地区:不下调支付标准,结余部分医疗机构可以留用;未实行DRGs的地区:医保参照DRGs地区数据,拿出结余资金的50%激励医院。国家医保局医药价格和招采司司长钟东波在后续的回应中说,“这些结余资金可以通过资金变成对医生的奖励,也给咱们这些心脏科的大夫添些绩效鼓励”。
这样一来,在器械上挤出的水分,一部分就将被转化为对医生的奖励或补贴,将原本的灰色收入,转换为了更加阳光的收入。长远来看可以重新构建医疗体系的底层逻辑,缓解医患关系的紧张。
中国医疗器械产业最早起步的时候,全国仅有几十家制造厂,从业人员还不足1200人,有的还是随部队一起行动的“马背工厂”。国内所需的医疗器械,甚至是体温计、注射器、听诊器都要依赖进口,更不要提心脏支架。技术没有掌握在自己的手里,有时候就算我们愿意拿钱买,都还要看人家愿不愿意卖。这就是为什么别人能对我们进行技术封锁。
市场经济的一个核心概念,就是价格会在完全竞争的条件下调配市场的资源。挤出器械价格中的水分让利于民,砍掉灰色收入,构建更加阳光、合理的医务人员薪酬机制,都是对资源的重新配置。而完全竞争的前提,是你首先要在产品上有一战之力。
在天津陈塘商务区服务中心三楼的那间会议室里,从企业代表进入会议室,到会议结束,只花了15分钟。但为了能有这15分钟,为了让中国人对自己的“心脏”有话语权、有定价权,中国企业最少努力了20年之久。
回溯心脏支架的国产化历程,经验和教训主要有两个。一是立足本土,进行差异化竞争。相比北、上、广等一线城市,次一级的二、三线城市作为中国市场的基本盘,以庞大的规模撑起了国产心脏支架的起步和发展。本土企业立足本土需求,进行本土化的商业扩张,才有了今天国产支架75%的市占率。
二是应该加大对上游基础科学研究的投入,同时还要在下游更加注重以产业链逻辑进行产品布局。
假设今天心脏支架突然被完全中断了进口渠道,对相关手术的影响也并不大,但如果支架配套的输送系统完全中断进口渠道,就会在处理复杂病变的过程中带来一些明显的麻烦。拿导丝来说,如果某些病变部位比较硬,进口的导丝可以一直去凿病变,头部一直锐利,但国产导丝可能三五分钟后头部就毛了,需要进行更换。这背后是中国基础材料工艺领域的发展水平依然落后于海外的现状。企业在进行核心产品的研发时,也应该更注重对上下游配套产品的技术研发和突破。
除此之外,国内逐渐健全的资本市场,对这一批崛起的中国心血管介入器械厂商的输血作用,也同样不容忽视。医疗器械企业的研发周期长,研发投入巨大,以乐普医疗生产的NeoVas完全可降解支架为例,其官方数据显示,产品从研发到上市耗时10年,临床研究入组1400多例,历经4年临床随访,投入资金超5亿元。一个健全的资本市场和通畅的融资渠道,对于医疗器械的国产化进程将是最好的助力。乐普、微创、蓝帆、吉威等心脏支架的相关上市公司的研发资金中,有相当一部分都来自资本市场融资。
中国空军在“十四五”期间将继续提升主要作战装备的先进程度,弥补与国际先进水平之间的代际差距。沈飞的功绩就在于支撑起了中国战斗机家族的骨架——基于苏-27技术平台而开发出的一系列战机满足了中国军队在战机数量、质量上的迫切需求——歼-11填补了国产重型歼击机的空白,歼-15填补了舰载战斗机的空白,歼-16则成为我军实现“攻防兼备”战略转型的核心武器。
20世纪90年代,阿富汗战争刚刚结束,两伊战争也已落幕。硝烟尚未散去,美国又在1993年入侵索马里,导致了索马里内战的爆发,直到现在索马里政府军也只能控制首都地区。小国在世界上别说话语权,似乎连生存都要仰人鼻息。那么,什么是小国,什么是大国呢?乌克兰现在可以说是小国,以前说它是大国也可以。为什么?因为乌克兰曾经拥有战略核武器,海上有航母,天上有最先进的战机。只是时至今日,尘埃落定,在乌克兰自断臂膀销毁其战略打击能力后,沦为了小国,也成为大国角逐的牺牲品。
而处于90年代的我国也同样面临着严峻形势,虽说我们是拥有核潜艇核武器的陆上军事强国,然而在三位一体的打击中,空中力量依旧是我们的短板。美国的双发战机F-15早在70年代就已翱翔于蓝天,苏联的米格-29也于1977年后横空出世。而我们,依旧是二代单发战机巡航于祖国的蓝天。这,显然是作为大国的我们不能允许和接受的。三代双发战机的研制和服役,迫在眉睫。
20世纪90年代中期,美国曾做过评估。夺取战争制空权,打残中国空军,仅需两个战机联队,这个评估并不狂妄。海湾战争结束后的第二年,中国手中仅有一支以歼-7、歼-8系列战斗机为骨干的落后航空力量。一旦爆发战事,尤其是在面对具备超视距空战能力的对手时必定会处于完全被动的局面。而空战中主要靠技术取胜,落后一代的战机与强手交锋,会出现“找不到、打不着”的情形,甚至只能成为敌机的靶子。当时,连一些飞行员都感叹:“现在我们装备的飞机,给美、俄的三代机当靶机都不够格!”
这么说并非夸大其词,20世纪60年代开始,由于我国航空工业技术薄弱,空军军机装备停滞不前,到20世纪70年代至80年代,整整20年时间,空军武器装备依旧停留在大量的歼-6和歼-7服役的时代。中国空军装备了3000多架歼-6,这是一支国土防空型的空军。而到80年代后期,歼-7的产量逐步上来了,但歼-6依然是空军的主力飞机。而当时的美国和苏联,部队已经普遍装备了第三代战斗机F-15和F-16、米格-29和苏-27,这与我们的大国地位形成了强烈的代差感。
代差意味着什么?在现代战争中,制空权是非常重要的决胜因素。1991年海湾战争中,美国出动空军,F-15、F-16战斗机以及F-117战斗机,把以米格-21、米格-23为主力,还有少部分米格-29的伊拉克空军打得毫无还手之力。伊拉克的三代机米格29刚起飞升空,就被敌人打下来了。
极度艰难的军工引进
为了解决这一燃眉之急的问题和达到既定目标,我们必须马上采用“引进最先进战机,进而吸收”的方案。而我们的选择要么是与包括美国在内的西方合作或向其采购,要么就是与苏联达成采购与合作的意向。而在军售领域,从来没有一门单纯的生意,其背后与军售双方之间的政治有着密切关系。二战后,苏联积极拉拢印度,对抗以美国为首的北约;而刚刚独立的印度,由于对英美国家不信任的态度,而投入苏联的怀抱。但随着地缘政治格局的变化,印度又逐渐成了英美拉拢的对象,这使其可以顺利地从这些国家购买武器。
相同道理,也发生在我国身上。新中国成立之初,苏联大力援助我国;到赫鲁晓夫之时,力度更是超过斯大林时期,而其背后是苏联想要染指我国主权的企图,结果遭到我国领导人的断然拒绝。中苏关系的急转直下,促使中美关系进入了一段“蜜月期”。作为中美“蜜月期”的一项成果,便是“和平典范”,在对我国当时最先进的沈飞的歼-8 Ⅱ型战机,进行现代化改造,以应对来自苏联的空中威胁。为此,我国军方选择了美国格鲁曼公司作为项目合作伙伴,主要是换装50架歼-8,换装美制的机载雷达及火控系统,合同约为5.5亿美元(1986年)。
美方评估的结果是,换装后歼-8 Ⅱ的作战能力,达到了美方F-16/79的水准(阉割版的F16)。没想到的是,中美双方又出于种种原因而分道扬镳。格鲁曼公司虽有心完成,可“和平典范”仍被迫中止。然而事情的转机出现在80年代末,此时的中苏关系实现了正常化。苏联军方主动提出,愿对华出售先进战机。这使中方再度把引进先进战机的希望,投向打算重修旧好的昔日盟国。
1990年6月,中央军委常务会议决定向苏联采购苏-27型战斗机,整个采购工程也因此代号“906工程”。1990年10月,苏联分管部长会议副主席率团访华,并于11月1日签署了《中苏政府间军事技术合作委员会第二次会议纪要》(简称《纪要》),基本敲定了中苏之间苏-27型战斗机的采购合同。12月,中苏双方在北京签署了军售合同。中国放弃购买苏方推荐的米格-29,转而购买首批26架苏-27(其中2架为教练型),总价30亿元。当时的中国还缺乏外汇,合同金额大部分以“以货易货”的方式支付。
整个90年代,中国引进了数以百计的苏霍伊战斗机及其生产线(只有发动机,俄方坚持由它出口),总花费差不多100亿美元。这是新中国成立以来金额最大的一次武器采购。有人计算,此金额甚至超过了1949年后国家对航空工业的总投资。1990年,中国军费开支不过290亿美元,扣除维持生活的“人头费”和日常费用外,武器采购经费不足100亿美元。苏-27军购项目,是当时单项金额最大的一笔开支。事后证明,中国在经费困窘时仍不买相对便宜的米格-29,而采购较贵的苏-27,是有远见的选择。中国选择苏-27作为新一代主力战机,是高起点的选择,为加速本国航空工业的发展,寻求到了一条捷径。
而这个颇有远见的任务,将由沈飞来完成。它能否完成这项艰巨而又光荣的任务,把与西方和俄式战机这30年的差距拉回来呢?
苏-27给中国空军的印象,不是震撼,而是“无比无比无比震撼”。这种光是油量就超过歼-7空重的战斗机,居然能够达到F-16的机动水平,在当时的中国空军看来,简直惊为天人!而那时候,国家一堆二代机等着换,没时间等你慢慢吹风、试飞拿数据。如此艰巨的任务给沈飞,期待它也同样造出让空军为之一振的战机。而它,有这个实力吗?
早在1952年7月,中央便决定将刚刚建成一年的沈飞扩建为喷气式飞机制造厂。从1953年开始建设,仅用三年零九个月的时间,沈飞提前一年零三个月完成了新中国第一座大型喷气式歼击机制造厂的全部建设任务,一座现代化的航空工业城在沈阳北部崛起。
第一个五年计划的全面执行,沈飞的基本建设也进入了一个新的阶段。1953年10月24日,第二机械工业部第四局拟定总体设计任务书,将沈飞扩建为米格-15毕斯喷气式飞机制造厂明确了于1957年前,建成具有年产1000架米格-15毕斯飞机能力的歼击机制造厂,并完成第一架喷气式歼击机的试制任务沈飞都出色地完成了任务。
沈飞对工作的热忱以及对提升职工的整体文化素质,坚持先培训、后上岗的原则分不开。沈飞为了系统地培养干部职工,从1954年专门拨款兴建了5700平方米的业余工学院,并在业余时间举办干部特别班。此外,还选送干部深造。正因为工人素质高,掌握操作技能快,所以生产的飞机质量有保证。
而面对苏-27的生产,沈飞当时面对的难题有两个:一是从二代机到三代机的跨代的难度;二是从生产米格式战机到生产苏霍伊战斗机的不同。沈飞的优势也是有的,沈飞具有生产俄式战机的经验。只是这次的跨度和难度确实相当大,且时间紧迫。毛主席说过,有条件要上,没有条件创造条件也要上。有了这样的决心,我们才能在新中国成立后的短短时间内从一个农业国变成一个工业国,从一个工业国变成一个拥有核武器的大国。而也正是有这样的初心,沈飞人完成了祖国和人民寄托的任务。
仿制确实是件费力不讨好的事,尤其是在体现一个国家最高工业能力的飞机上,仿制难度不仅不比正向研制小,甚至某些地方难度还要大点,且不管做得怎样都会有人说你“还不是抄袭的”“仿制都干不好”。压力很大,动力也很足。压力是你本就该做好的压力,动力是肩负着尽快为国家提供双发重型大航程战机的重任,我们辽阔的陆疆和海疆都急需这种大航程的飞机。
苏-27是1992年引进的,并不是1992年就开始研究苏-27的国产化,那个时候只是买了这个产品,可是我们下定决心要引进苏-27生产线。1993年4月中央军委就批准了整机引进苏-27生产线的“934工程”,开始了苏-27国产化的进程,然而“934工程”与俄方形成的拉锯反而使得之前“906工程”提到的第二批意向合同有枯萎的迹象:我方坚持要求俄方转让生产线,俄方却只同意提供整机成品。双方从1993年拉锯到1994年,眼看第二批苏-27的合同就要“飞”了
1995年12月,时任中央军委副主席的刘华清再次率团访俄。中方坚持要俄方转让生产技术,同时,中方还与俄罗斯签署了第二批24架苏-27采购合同,原则同意完全以美元购买。最终,双方基本达成苏-27生产技术转让的共同精神。1996年4月和7月,第二批共24架苏-27SK抵达中国广东某基地。同年12月,俄副总理波雷纳科夫访华,与中方正式签下引进苏-27生产线的协议。
根据合同,中国航空工业第一集团属下的沈飞在15年时间内制造200架苏-27,其中第一批苏-27的机体全部由阿穆尔河畔共青城飞机生产联合体提供,以后批次的机体逐步过渡到由中国自主制造。但俄罗斯仍然提供全部200架飞机所需的发动机、雷达及电子设备、机载武器。1997年,中国组装苏-27工作正式立项。
1997年沈飞和空军研究所提出国产化苏-27立项(即歼-11A/B项目),2001年国产化歼-11A/B立项。在此之前,沈飞实际上根据形势发展需要,已经开始了气动摸底工作:李天等人组织吹风洞,李明组织国产化材料研究,联合国内其他研究所研究苏-27模拟飞控系统的破解和国产化等。1998年由俄罗斯材料组装授权生产的歼-11(不是歼-11A/B)做过静力试验,也做过试飞。在1999年9月,首批国产歼-11开始正式交付部队。
到了2000年后,替换苏-27机翼蒙皮、尾翼材料为复合材料时做过长时间的加载试验等。期间利用和俄罗斯交流的机会,找过苏-27相关研究人员探讨过苏-27颤震设计准则等问题。可以说,这个摸底过程,既有逆向推测的过程,也有正向探索的过程,也有请教别人的事情,显然这个过程并不容易。沈飞的工作是面对一个成功的产品需要摸透产品为什么这样设计,这样后期才能进行改进;是从后往前,然后才能改进出符合发展要求的产品。对逆向的工作进行克服并且从有到知,难度可以想象。
为什么引进和建立我们自己的生产线相隔了几年时间?任何事情都有它的规律,可以加快,但不能越过。这不是一架的问题,这是几百架,是未来中国空军发展方向和使用机型的问题。任何产品和机型的引进,一般都要经过使用、观察、自我维护或者对方维护的过程,进而决定是否引进生产线自己生产。不论是汽车还是更复杂的战机,都要经过这样的过程:在几年的使用过程中,判断是否满足自己的需求,能否完成作战要求和任务;最后,才会决定是否引进生产线,消化吸收。
而在这一过程中,我们的步子无疑是坚定和正确的。坚定的是我们继承老一辈的光荣传统,一切不受制于他人。可以学习,可以仿制,但是要独立自主吸收创新,绝不能丧失主观能动性。我们不是印度,更不是韩国。正确的是,在国防经费如此艰难的情况下,依旧用大笔的资金走“引进、消化、改进、创新”的路子。
苏-27,沈飞得到了什么?”那就是继承了苏联20世纪70—90年代重型歼击机的设计思路,知道了为什么要这么设计。摸索道路是最难的,但知道了“要怎么做”之后,就能通过长期的仿制生产反向逆推,进而进行自己的改进与创新。那么,沈飞吃透苏-27了吗?如若没有吃透苏-27,沈飞就做不到创新。我们可以从控制系统和发动机两方面来看。
(1)控制系统
一、二代战机主要是由机械控制,三代战机开始就有了计算机集成控制。苏-27来得及时,让我们有了从二代机向三代机的转换,首先就是飞控系统的转变。一、二代战机主要是通过机械控制,简单来讲就是飞行员通过手控操控杆、脚控金属操控连杆来带动战机的尾翼和方向舵进而控制飞行姿态。在这个时期,各国对飞行员的体能要求极高,因为当时辅助系统还没有融入液压技术,战机在较高速度航行的时候人力控制飞机需要消耗很多的体能,否则就不能完美驾驭战机,这就是机械飞控(传动)系统。
但随着人类喷气涡扇航发技术的迅猛发展,战机的动力系统愈发强大,尤其是在高速高空状态下单靠人力操控战机无异于痴人说梦,鉴于此,辅助类的液压系统技术彻底融入了二、三代战机,成为必要条件。随着航空工业及计算机等技术的成熟,原有飞行员人工机械传动更迭为电子传动、金属索具更迭为高科技电缆,这就是现在我们所说的电传飞控系统。
而当时美国的三代机F-15依旧是机电控制,俄式的苏-27俯仰飞行控制系统是一个模拟式四余度电传操纵系统。它由СПУ-10E飞控计算机、杆位移传感器、飞机运动传感器(速率陀螺、加速度计、攻角传感器)、大气数据传感器(静压、动压)、左右平尾作动系统及人感系统、极限状态限制系统等组成。简单地说,苏-27是半机械半计算机控制。
现代战机,已开始借助计算机控制,而沈飞在经过消化吸收后,在此基础上,成功研制了我们自己的飞控系统。目前世界上,飞控系统的选择就好比是手机是用安卓系统还是苹果系统。而战机的飞控系统,要么选美国(北约)系统,要么选俄式飞控系统,要么是中国飞控系统。现在的歼-11、歼-20等能使用自己的飞控系统,这都得益于沈飞的劳苦。世界仅此三家,这并不容易。
优异的飞行控制系统,能让战机在训练中尽量降低事故的发生率。例如:配备人工智能系统的F16战机,在进行飞行训练时,飞控系统发现飞机飞行高度过低,并会影响飞行安全时,便会发出一个回避提醒指令提醒飞行员。若飞行员仍没有采取相应纠正措施,系统便会临时掌控飞机的控制权,并执行自动调整程序来保障机组人员的安全。
我们自主研制的数字电传飞控系统,具备高可靠的主动容错控制。通过试验表明,在飞机一侧机翼损伤10%、20%、30%,甚至50%的情况下,通过飞控系统对剩余舵面偏角、飞机迎角、速度以及发动机推力的自动调节,可以实现飞机的再平衡飞行。这就意味着,我国飞机在动力系统正常的情况下,就算是外部受到巨大损伤,仍能平稳飞行。
当然,任何事情有利有弊。飞控系统的提升在节省飞行员体力和智能化方面是有优势,但是飞行员的一些动作也没法再任性操作了。就好像开车从手动挡转换为自动挡一样,要有个慢慢适应的过程;从驾驶纯机械控制的战机到机电控制的战机再到电传(计算机)控制的战机,也有个逐步适应操作的过程。否则,极易操作不当,甚至导致坠机事件。
飞控系统越来越先进,这也需要飞行员逐步习惯和熟练,慢慢从驾驶机械传动飞机的模式转换到驾驶电传控制飞机的模式;如果没经验、驾驶不当,容易和计算机协调控制发生对冲,卷入尾流导致坠毁。
(2)发动机
号称全球军力排名第七名的韩国,没有自己的战机发动机。KF-X战斗机作为韩国最大的武器研发项目,其发动机的选择来源主要是美国和欧洲。因为韩国没有实力也没有能力研制、开发自己的战机发动机。
全世界目前也只有6个国家可以研发自己的战机发动机,分别是美国、俄国、法国、英国、瑞典,以及中国。但在喷气式发动机领域,我国的起步较晚,并且应用于战斗机的喷气式发动机不同于火箭发动机,火箭发动机属于一次性用品,对于燃料效率、材料耐久性要求并没有那么高。例如火箭发动机只需拥有不到2小时的寿命,而喷气式发动机的使用寿命当然是越久越好。所以对于发动机的制造材料有着非常高的要求,而这些材料的配方,全世界也仅有几家公司拥有。
要在高空、高压、2000摄氏度高温的情况下,使金属尾喷口既可打开,也可收紧,还能改变方向而不会熔化等,所有这些都是难题。即便你克服了这些问题,要量产又是一个难题。如果你保持不了品控,将无法做到量产。这也是为何很多国家能做出一两台发动机,却做不到量产。如果说做出一台发动机需要10年,那么你能达到量产的水准可能还需要10年。这就是全世界只有6个国家可以量产的缘由。
央视纪录频道播出的《军工记忆:歼11系列飞机》,披露了中国从组装生产苏-27到最后全面国产化的奋斗历程。从中我们可以注意到,在歼-11国产化之路上,中国国防科工人先后攻克了新型复合材料、座舱透明件、弹射发射架衍射平显等一系列难题。其中,型号副总设计师季晓光更是中肯地评价了国产太行发动机的真实状况。
对于我国的航空工业而言,被誉为“工业皇冠”的航空发动机是长期短板。我们在学习苏-27发动机的构造之后,研制出自己的太行发动机,又称涡扇10(WS-10)发动机。这是典型的第三代军用大推力涡扇发动机,更是我国首个具有自主知识产权的高性能、大推力、加力式涡轮风扇发动机,它的出现填补了国产先进涡扇发动机的空白。但当时太行尚不成熟,在单发的歼-10上试飞会有风险,而苏-27国产化是其发展的唯一机会。其中,中国工程院院士、著名飞机设计师李明主张“自己的飞机配自己的发动机”,对太行发动机配装到歼-11飞机上起到了关键作用。
涡扇10系列发动机,是由中国航空研究院606所研制的国产第三代大型军用航空涡轮风扇发动机,也是中国第一台大推力涡轮风扇发动机。20世纪80年代初期,中国航空研究院606所因70年代上马的歼-9、歼-13、强-6、大型运输机等项目的纷纷下马,与之配套的研发长达20年的涡扇6系列发动机也被迫下马。此时中国在航空动力方面与世界发达国家的差距拉大到20年以上。面对中国航空界的严峻局面,国家于20世纪80年代中期决定发展新一代大推力涡扇发动机,这就是涡扇10系列发动机的起源。
“涡扇10”工程于1987年10月立项,同年,涡扇10系列发动机进入验证机研制阶段,1992年10月验证机在086号飞行台上开始试验,1997年开始型号研制(飞行前试验阶段)并进入发动机与型号匹配的突击阶段,2000年10月开始高空台试验。
该型号发动机装机首飞是在2001年7月,2002年6月装单台太行涡扇10发动机的苏-27进行了首飞,取得阶段性成果。2003年12月装两台涡扇10A的歼-11A首飞,2003—2004年间涡扇10A开始试装歼-10战斗机。2005年5月11日开始定型持久试车,2005年11月10日通过长久初始寿命试车,12月28日完成定型审查考核。涡扇10A发动机是涡扇10的发展型号,主要装备于歼-11B战斗机。涡扇10A发动机与涡扇10太行发动机最大的区别是核心机技术不同,涡扇10的核心机是CFM56核心机技术与俄罗斯AL-31F的核心机技术相结合的产物。涡扇10A发动机的整体性能接近F110-GE-129IPE(F110发动机的性能改进型)。
研制该发动机时成功地采用了跨音速风扇;气冷高温叶片,电子束焊整体风扇转子,钛合金精铸中介机匣;挤压油膜轴承,刷式密封,高能点火电嘴,气芯式加力燃油泵,带可变弯度的整流叶片,收敛扩散喷口,高压机匣处理以及整机单元体设计等先进技术。在“太行”的早期型上,其高压涡轮叶片采用的是DZ125定向凝固合金,但定型批产涡轮盘早期型应用的是GH4169高温合金,如今已经开始应用FGH95粉末冶金。高低压涡轮采用对转结构,这在第三代发动机上是罕见的。
2014年6月5日22时37分海军东海舰队航空兵的一架战机,在进行夜间高难度战术课目训练时失事。飞机的领航员赵鹏和正在驾驶飞机的华鹏不幸牺牲。赵鹏是山东省临沂市兰陵县人,华鹏是江苏省宿迁市泗阳县人。1999年赵鹏参加飞行员招考,并以优异的成绩成功通过选拔,先后在海军航空工程学院、海军飞行学院学习,毕业后到海军航空兵浙江义乌某部担任飞行员,2011年6月晋升为海军少校军衔,牺牲前为正营职领航长。入伍15年来,赵鹏荣立个人三等功1次,嘉奖8次。国产发动机背后,大国崛起的背后,是无数科研人员、试飞人员、飞行员用英勇和执着以及鲜血铸就的。
在经历了20年的艰苦努力之后,太行发动机的研制终于跨越了最艰难的阶段,看到了黑暗尽头的光明。随着太行发动机大批量生产交付部队使用,发动机制造企业也在历练中逐渐走向成熟,培养出了一大批成熟的技术工人。经历这二十载摸爬滚打,“不太行”的“太行”发动机走出了澡盆曲线,进入21世纪第二个10年后其可靠性大大提升,歼-11BS、歼-16以及部分歼-11B都开始使用国产太行发动机。如今,安装了太行发动机的成飞歼-10C,也涂上了中国空军的灰色涂装。
这意味着不仅仅是双发重型战斗机,甚至是单发的歼-10也开始尝试换装太行发动机。因为单发战斗机对于发动机可靠性的依赖程度比较高,歼-10换装太行发动机可谓一次里程碑式的事件。可以这么说,歼-11换装太行发动机并不是该型号的终结,而是一个不断改进完善的新起点。这不得不说,当时花掉国防费用的大头引进苏联最好的战机苏-27,再对其吃透创新是一项英明举措,沈飞也功不可没。
笔者认为,沈飞和苏-27的案例,和后续我们会讨论的高铁一样充分展示了“技术引进”和“自主创新”之间的良性关系——自主创新是目的,技术引进是手段,通过技术引进实现自主创新,需要的是吃透引进的技术。所谓“吃透”技术,就是指我们通过对苏-27的仿制工作,通过逆向工程,彻底搞清楚苏-27飞机设计过程中的各种问题——为什么这个零件上要开孔?为什么那个零件中间要挖一道槽?可以说,沈飞通过吃透苏-27使中国成功掌握了苏联重型歼击机的设计思路,也让中国成功地获得了第三、四代重型战斗机的设计、制造能力。
除此之外,因为沈飞吃透了苏-27,中国还获得了一个“知根知底”的重型战斗机技术平台——借着苏-27优秀的设计,我们利用苏-27技术平台先后开发、验证了国产重型战斗机发动机、国产战斗机飞行控制系统等一系列重大创新项目。
苏-27的案例完美诠释了如何平衡“技术引进”和“自主创新”两者之间的关系——外部先进的产品和技术被我们吃透之后,我们也可以获得研制、开发这种先进产品的能力,进而实现自主创新。中国还有很多产业的发展水平落后于世界先进水准,“引进—吃透”的发展路径
真正让国家下定决心发展航母,是20世纪70年代以后的事情。进入70年代,冷战的加剧导致我国的海疆防御形势更加恶化:1974年1月开展的西沙海战尽管创造了“小艇打大舰”的战争奇迹,但依旧暴露了舰艇缺乏空中支援的问题。当此之时,国内经济实力和军事工业已经有了一定的发展,针对战争暴露的问题,以及新增海外贸易对国家建设的贡献度增加,发展新武器以控制远海岛屿和航道就提上了日程,而在战火中催生的,就是歼轰-7“飞豹”战斗轰炸机以及国内第二个航母发展计划。
其实早在西沙海战爆发之前的1970年,海军就已经收到了中央发展航母的预研指示。时任造船工业领导小组办公室主任的刘华清上将,在1970年5月16日主持完成了题为《关于建造航母问题的初步意见》的报告,上报中央。随后在接到上级指示后,刘华清受命组织了航母专题论证座谈会,在这次会议上,航母发展计划被定为“707工程”。经过上千名技术人员和数百参研单位的讨论,刘华清最终定调“707工程”先发展一艘3万吨级的轻型航母。该型航母计划到1972年底完成重点科研设计工作,1973年开工建造,力争在“四五”(1971—1975)末期建成首艘航空母舰并下水。
尽管“707工程”确定了开工和下水时间,但从零开始研发航母却难如登天:一方面,我国科研人员缺少研发航母的技术储备,封锁之下的国情也缺乏行之有效的参考方向,仅有的汇报资料只有一本标注着参数指标的《美帝苏修航母图册》;另一方面,航母毕竟是一个海军舰艇体系,包括舰载机在内的各种配套子系统同样耗资巨大。当时我国尚处于“文革”时期,国力孱弱,军队把研发重心放在了战略地位更高的核潜艇和战略导弹上,难以同时支撑航母的发展。最终“707工程”因为面临着登天难度和政治风波,被无情下马。但整个中央高层发展航母的决心并没有因此动摇。
因为自研航母短时间难以成功,1978年,经时任中央军委主席华国锋批准,海军准备向英国购买或合作生产1.8万吨级的轻型航母,并搭载“鹞”式垂直起降战斗机,期望以较小的成本保证海军远海的制空权。80年代初,我国跟英国就购买或合作生产航母的计划进行了谈判,但英国在航母和舰载机的报价上狮子大开口,严重超出了当时中国能接受的价格。与此同时,1982年英阿马岛战争直接暴露出英国轻型航母存在的严重问题,无论是舰载机滞空时间、保证舰队制空权还是在舰队续航上都难以满足现代战争的需求。随后,由于改革开放,中国为了保障以经济建设为中心进行了百万大裁军,大幅压缩了军费,外购航母的计划也随之取消。
尽管自研的“707工程”与外购英国航母最终都以失败告终,但付出的努力也并非一无所获。在对航母的预研与同国外同行的交流中,我国海军人对未来的中国航母有了清晰的认识。1982年,刘华清上将担任海军司令后,开始调整海军战略部署,将原本的“近岸防御”推向“近海防御”战略,为中国新的航母工程铺路。在此之后的1985年,刘华清提出“先搞预研,暂时不着急上型号”的发展模式,确定了国内第三个航母工程的基本思路。项目于1989年1月7日得到批准,这也就是人们所熟知的“891工程”。
受制于当时国内的经济和科研条件,“891工程”主要以科研论证为主。其整体思路为立足国内的现有水平,发展一种5万吨级、采用常规动力、装备蒸汽弹射器的中型航母,并据此开展航母的整体结构、作战系统、蒸汽弹射器、拦阻设施、舰载机等相关方面的技术研究。根据相关计划,项目决定在“七五”期间开始论证航母的发展,“八五”期间开展研究,2000年后视情况上型号。
与之前发展航母的经历类似,“891工程”同样受限于技术与资金的困难,但中国科研人员依旧突破困难进行了长期的研究:没有技术,就积极接洽欧美,参观西方各种航母,并通过各种渠道获得航母的设计图纸,购买废旧航母进行拆解、学习;没有资金,就通过军委支持,将航母的各子系统研发工作分散到现有的军备研发规划当中去;没有人才,就开办广州舰艇学院飞行员舰长班,从零开始培养中国的第一代航母舰长……也正是在漫长而曲折的项目进展中,中国海军加强了对航母核心技术的掌握,也为未来真正改造中国第一艘航母“辽宁号”打下了坚实的基础。
1991年苏联解体时,“库兹涅佐夫号”航母刚建造完成被苏联接收,而2号舰“瓦良格号”仅完成了68%,主体建造尽管已经完成,但各子系统大多还未安装。尽管俄、乌两国都有续建完成“瓦良格号”的计划,但正如上文所说,苏联解体后由于研究机构和生产厂散落各地,再加之俄罗斯经济崩溃,实际上已经没有能力继续建造。另一方面,欧美对于彻底扼杀苏、俄航母之路依旧贼心不死,导致建造程度已达40%的“乌里扬诺夫斯克号”核动力航母被美国以“皮包公司”的形式,作为废钢铁拆毁出售。而“瓦良格号”也成了各国眼里的香饽饽,作为苏联航母的遗珠,它也自然受到了我国海军领导人的关注。
对比中国曾经购买到的报废航母,诸如“基辅号”、“明斯克号”以及“墨尔本号”,库兹涅佐夫级航母的2号舰“瓦良格号”更符合中国的实际情况:一方面,中国早期造船工业师承苏联,对于使用俄舰有着更多的心得与体会,即便是买回之后续建也能最大限度兼容现有的造船工业;另一方面,6万吨级的“瓦良格号”吨位更大,在尺寸上也仅比美国尼米兹级核动力航空母舰短22米,且采用常规起降战斗机,无论是在作战能力、续航方面,乃至在与“走向深蓝”的海军发展战略的契合程度方面都更为合适。也正因如此,“瓦良格号”受到了我国的格外关注。
其实早在1990年之后,已经升任中央军委副主席的“航母之父”刘华清即赶赴苏联,重启了中断30年的中苏军事技术合作。1995年5月,在得知乌克兰决定将未完工的“瓦良格号”出售时,刘华清迅速指示总参、海军装备部和中国船舶总公司开展调研论证,商讨回购后续建的可能性。而负责中乌燃气轮机设备购买项目的中船总公司总经理黄平涛更是直接接到指示:“到黑海船厂考察‘瓦良格号’航母,看看有没有购买的价值。”接到任务之后,黄平涛迅速考查“瓦良格号”情况,并在回国后向中央建议购买““瓦良格号”航母。
随后不久,中央组织了包括舰船武备科技专家和军政高层官员在内的航母考察团赶赴乌克兰,调研采购“瓦良格号”的可行性。此后,中、乌双方就“瓦良格号”的转卖谈判随即展开。1995年12月,乌克兰政府代表团访问北京时,随行的副总理阿纳托利·基纳赫在接受记者采访时证实,中、乌双方正就“瓦良格号”转卖进行谈判。但由于某些大国的粗暴干涉,最终乌克兰方面迫于压力,将舰载武器设备拆卸一空,“瓦良格号”彻底变成了一个“空壳子”。随后,中、乌官方谈判破裂,为了避免国际矛盾激化,以政府和军方形式购买“瓦良格号”的计划只能被迫中止。
尽管政府间采购不力,但依旧无法阻止海军获得“瓦良格号”的决心。从1997年开始,受时任海军副司令员贺鹏飞中将委托,全国政协委员、香港创律集团董事局主席徐增平正式踏上了替国家购买“瓦良格号”的漫漫长路。1997年10月,徐增平正式接触乌克兰政府,提出以个人名义将“瓦良格号”购买后,由第三方造船厂改装为“海上赌场”使用。在此之前,徐增平专门在自己的创律集团旗下注册了一家澳门创律旅游娱乐有限公司,注册资本为600万澳元,并在北京和澳门设立了运营办公室。经过了一年多的谈判之后,乌克兰政府于1998年同意将“瓦良格号”船体以1800万美元的价格出售给徐增平,连带航母设计图纸共计2000万美元。
眼看一切进展顺利,但乌克兰政府却在最终手续审批完成前变了卦:由于美、俄等国家施压,乌克兰方面决定将“瓦良格号”公开拍卖。但好在乌克兰政府为徐增平留了后门:从公布拍卖公告到拍卖日设立时间仅间隔72小时。也就是说,当时只有中国方面准备的相关资料和申请文件相对齐全。在马不停蹄地补齐了申请文件之后,经过公开竞标,徐增平以澳门创律旅游娱乐有限公司的名义正式购得“瓦良格号”的舰体以及30多万张设计图纸。
中国顺利购得“瓦良格号”自然引起了西方国家的不满:在设计图纸移交之后,中国技术人员就发现图纸中的关键部分有相当数量的缺失,被怀疑为俄罗斯情报人员所为,后来经过与乌克兰方面再交涉,才将黑海造船厂所存的图纸副本重新影印后补齐。而在航母回国的过程中,美国更是直接向土耳其施加压力,阻止无动力的“瓦良格号”通过土耳其海峡,甚至提出了将“瓦良格号”切割成小块分段运出的无理要求,致使该舰停在乌克兰港内近两年时间。最终在长期谈判之后,“瓦良格号”被迫以拖行方式通过土耳其海峡。随后历经4个月的海上航行之后,“瓦良格号”于2002年3月抵达大连港。
2000年6月14日清晨,“瓦良格号”被拖离舾装码头,正式踏上了漫漫归国路。为渡过博斯普鲁斯海峡,中国方面被迫租用了16艘大马力拖船以满足土耳其方面要求。在此之后,徐增平的任务已经完成。而耗费巨资、做完这一切的徐增平,宣布澳门创律旅游娱乐有限公司破产,将航母连同公司本身一同出售给国资背景的东方汇中公司,随后退出了国人的视野。抵达中国的“瓦良格号”也并没有按原定计划修复后作为赌船使用,而是默默地停靠在大连造船厂的散货码头闲置了下来……
与“瓦良格号”在大连造船厂的冷清相比,中央军委的决策层则陷入了对“瓦良格号”乃至中国航母发展的大讨论之中……毫无疑问,继承了苏联三代航母发展经验的“瓦良格号”是一笔珍贵的财富。结合中国此前购得的基辅级航母“基辅号”和“明斯克号”,我们已经基本理清了苏联航母发展至今的思路。如果可以在此基础上续建成功,就相当于直接继承了苏联航母30年的发展经验。
但经过中船重工以及大连造船厂的技术人员重新评估后发现,尽管“瓦良格号”舰体只是轻微生锈,但其由于乌克兰受到美、俄等国家的施压,内部已经被拆除了装备的高价值设施和武器部分。再加上乌克兰动荡局势之下的粗放管理,“瓦良格号”各设施存在着不同程度的损坏:其中主动力轴被直接焊死,船体上的海底门被直接偷走,不少黄铜阀门和金属电缆被盗走,船舱内更是遍布垃圾,甚至甲板上都有不少海鸥筑巢。但所幸航母的动力系统尚在,通海阀、锚机、锚链、螺旋桨等零部件也并未缺失。经过重新评估后,确定“瓦良格号”的实际完成度只有40%左右,尽管依旧具备续建的条件,但与此前乌克兰宣传的68%完成度相去甚远,难度也陡然而升。
由于荒废多年,“瓦良格号”的整体情况并不乐观。此时,要不要续建“瓦良格号”、以什么方式续建“瓦良格号”就成为横在中央军委和海军高层之间的一个难题。大多数人主张续建“瓦良格号”,通过这种方式我们可以尽量利用掌握的苏联已有航母的发展经验,尽快完成航母的设计。但这一方案也存在不少反对者。
“瓦良格号”续建成功意味着直接继承了苏联航母30年的发展经验。但首先苏联航母的发展规划长期服务于冷战中苏联海军发展战略。苏联在欧亚大陆长期保持着陆军和空军优势,其陆缘投射能力强大,对海军投送力量的需求较小,不需要发展类似欧美等国家的制海型远洋海军。再加上苏联长达4.3万千米的海岸线,直接导致了苏联水面舰艇力量相对孱弱。因此苏联航母在定位上并不同于欧美国家航母远洋海军主力舰的地位,而是作为单独的“重型航空巡洋舰”使用,并不过分强调制海权,而是更强调全面战争时对敌方海军的区域拒止能力:在和平年代,可以执行护航、反潜和扫雷等任务;在战争爆发后,则可以通过舰载机执行反“反潜”作战,掩护己方的战略核潜艇,并为执行超音速反舰任务的图-22M轰炸机提供空中和水面掩护。即便在舰载机无法使用的情况下,“库兹涅佐夫号”依旧可以凭借搭载的12单元P-700“花岗岩”重型反舰导弹获得强大的作战能力。
而中国海军与苏联海军在国家利益和发展战略上存在显著不同。改革开放之后,我国对外贸易比重日益提升,航线安全和地区环境稳定对我国国家安全意义重大,我国更需要一支类似欧美的制海型远洋海军,以提供区域制空、制海权的稳定,在我国的核心利益地区执行反介入区域拒止作战,在这一点上我国同美苏的航母策略都存在一定的区别。为了发展航母而勉强续建“瓦良格号”,照搬苏联海军的发展战略,无异于“削足适履”。
再加上当此之时,我国的综合国力已经今非昔比:造船吨位已经位居世界前茅,改革开放初期上马的一系列军工项目已经落地开花,经济实力和科研能力都已经满足了建造航空母舰的需求,完全可以从头开始自建一艘新航母。
考虑综合成本、结合海军实际情况和国家战略需求,最终经过反复论证,经中共中央、国务院、中央军委批准,2004年8月总装备部向海军、中船重工集团通报,正式启动新的航母工程,项目代号“048工程”。“048工程”确定了未来发展航母的三步走战略:第一步,用10年时间建造两艘重型航母;第二步,再用10年建造2艘大型航母;第三步,则是视情况发展大型核动力航母。而“瓦良格号”将被续建并加以改造,作为海军的“训练航母”使用。
计划敲定之后,在来到大连后3年无人问津的“瓦良格号”开始了漫长的续建和改造工作。尽管受限于保密缘故,“瓦良格号”改建工作的相关内容一直没有公开,但我们依旧可以通过公开新闻和相关照片来一窥改建工作的雪泥鸿爪。
2005年4月26日,“瓦良格号”被拖入大连造船厂老厂区第五干船坞。在船坞内,附着在“瓦良格号”舰底的藤壶等海洋生物被彻底清除,全舰表面除锈并重新喷涂防腐涂料,螺旋桨、舵面等部件被一一检查。8月初,原本锈迹斑斑的“瓦良格号”焕然一新,重新喷涂了中国海军水面舰艇标准的浅灰蓝色涂装,水线以下防锈漆则由原本的红色改为黑色。等到2005年12月底,“瓦良格号”的重新涂装工作基本完成。随后大连造船厂又花了一年多时间,将船上不相配套的各种设施拆除,为各种子系统的上舰腾出了足够的空间。
2008年底,“瓦良格号”飞行甲板前部被切割,拆除了原本的12单元P-700“花岗岩”反舰导弹发射井;2009年5月,“瓦良格号”舰艏的苏联海军航空兵的徽章被拆除,舷侧的俄文舰名被铲去;8月21日开始对舰岛进行改造;2010年3月19日,“瓦良格号”被推入舾装码头进入外部改造;同年5月30日,有军事爱好者观察到“瓦良格号”烟囱开始冒烟,这意味着锅炉已经开始工作。自此经过了5年艰苦的续建与改造,“瓦良格号”的舰体建造终于基本完成。
而各子系统的研发由于早年对于航母预研工作的技术储备也进展迅速。
动力方面,“瓦良格号”与其俄罗斯姊妹型“库兹涅佐夫号”相同,采用了4台GTZA-674型舰用齿轮传动轮机组搭配8台KVG-4燃油增压锅炉带动4台TV-12-4蒸汽轮机驱动,总功率为4轴20万马力。这套动力设备在黑海造船厂时已经成功安装,保存状态也基本完好,再加上20世纪90年代后我国在引进的俄罗斯现代级驱逐舰中采用了同样的动力总成,因此无论在使用还是维护上都相对方便、可靠。
电子和作战系统方面,由于美、俄等国家阻挠,“瓦良格号”上所有的电子系统和作战管理系统在购买后都被拆除,但对于电子工业更强的我国来说并非坏事。“瓦良格号”续建时改用的各种电子和作战系统,绝大多数都是长期以来在我国水面舰艇上久经考验的成熟产品。其中主雷达采用的是“海之星”H/LJG-346型海基主动相控阵雷达,这种雷达长期部署在我国的052C型导弹驱逐舰上,工作波段在S波段和C波段,探测距离达到了450千米。“瓦良格号”采用的346型雷达布局与“库兹涅佐夫号”航母采用的“天空哨兵”相控阵雷达相同的布局,四面阵分别安装在舰岛的前后及左右两侧,提供360度的全向视野。
为了与H/LJG-346型雷达配合,设计人员在其上层甲板前后各安装了一台半球形的H/LJQ-364型搜索雷达。该雷达是原中船723所在20世纪90年代研发并在21世纪初大量装备的快速反应雷达,在21世纪初大量装备在我国海军从054轻型护卫舰到052C驱逐舰的各型水面舰艇上,因此足见这款雷达在我军舰载雷达装备体系中的地位和重要性。该雷达具备对海、低空搜索兼顾目标指示的能力,工作波段在C波段和X波段,在航母上主要为各种近防武器提供目标指示或火控信息支持,同时还可以作为低空补盲警戒雷达使用。
而整个“瓦良格号”雷达系统中最显眼的是装在舰岛顶部的一部382型三坐标对空/海搜索雷达。这种雷达是在参考了从俄罗斯引进的MR-750“军舰鸟-MA”三坐标对空搜索雷达基础上改进而来的,曾经在054A型导弹护卫舰上久经考验。与原版的MR-750雷达相比,382型号雷达在最大探测距离、高度、资料处理和分辨能力上都要优于前者,天线每扫描一圈能处理超过100个目标轨迹,并同时精确追踪超过20个目标,对空探测距离超过250千米。而与安装在054A上的基本型382型雷达相比,安装在航母上的改进型382型雷达增加了气象通道,可以为舰载机提供有效的气象指引。
除了以上这些主要的舰载雷达,在“瓦良格号”改造过程中还安装了各种其他功能的舰载雷达设备以及各种大小不一的天线系统,其中包括上海无线电四厂生产的RM-1260/1290型船用导航雷达,754型I频导航/直升机空管雷达,为1130近防系统提供引导的344型火控雷达以及各种通信、数据链和电子战系统的天线。这些系统也大多在之前的海军舰艇上历经考验,未来直接投入作战。
至于舰载机之外的舰载武器方面,国内在改造“瓦良格号”的过程中根据国产航母在海军的定位以及国内武器的实际性能进行了大刀阔斧的改装:原本计划安装的P-700“花岗岩”反舰导弹发射井被拆除,将剩下的防空、反潜武器均改为国产武器,其中包括3门H/P歼-11型11管30mm近防炮、3座18联装的“海红旗-10”防空导弹发射系统、2套12管RBU-12000反潜火箭发射装置和6套24管多功能发射装置,仅保留了最基本的自卫能力,将绝大多数舰艇资源运用到指挥、通信,以及通过舰载机夺取制空权和制海权的作战上来。
除了为舰载机和舰队服务的各种电子设备与作为海军舰艇基本的防御能力,“瓦良格号”改装的重心停留在了作为航母对舰载机保障能力的强化上。
在飞行甲板方面,续建的“瓦良格号”由于对舰岛和船身上半部分做了重新规划,飞行甲板总面积达到了15100平方米,比姊妹舰“库兹涅佐夫号”的14700平方米更大。增大的甲板面积保证了“瓦良格号”可以在甲板上最多容纳15架舰载机和4架直升机,一定程度上增加了舰载机的出动密度。而舰艏的滑跃式飞行甲板保持了与“库兹涅佐夫号”相同的14.3度上翘角度,设计师结合对其他航母研究的经验对飞行甲板进行了重新设计,提高了其调度合理性和使用便利性,增强了舰载机作战时的出动密度。
除了舰艏的飞行甲板,“瓦良格号”延续了库兹涅佐夫级航母的基本设计,在舰体左侧有一条与舰体中线呈7度夹角的斜角甲板,以供舰载机着陆或复飞使用,斜角甲板上设有1道拦阻网和4根拦阻索。可以说,续建的“瓦良格号”基本上沿用了“库兹涅佐夫”级航母的飞行甲板设计,在保证可靠性的同时又在细微处进行了一些合理化改动,在保证舰载机起降能力的基础上对原有设计进行优化,更符合中国海军的战略需求。
“瓦良格号”的航母机库位置位于第五甲板,最多可以容纳18架战斗机和5架直升机,通过在航母右舷舰岛前后两侧的各1部舰载机升降机,有能力将30吨级的重型舰载机在飞行甲板和机库之间调运。虽然前期拆除“花岗岩”反舰导弹发射井空余了大量空间,但受限于建造之初的结构限制,大连造船厂还是保留了“瓦良格号”的机库的基本设计。
由于歼-15折叠宽度大于原版苏-33,因此“瓦良格号”的升降机和舱门也做了加宽处理。有了航母就需要足够的舰载机和操纵航母的舰艇成员,而在“瓦良格号”的改建过程中,舰载机和舰艇成员的训练任务也在紧张有序地进行着……
而航母之所以是航母,最紧要的就是制海权和制空权的夺取,因此舰载机以及与之相配套的各种保障设施才是航母存在的最大依仗。而我国的航母计划经历了早期弯路,尝试了歼-8、歼-13舰载型以及外购英国“鹞”式战斗机等多种舰载机方案失败之后,最终还是选择站在苏联舰载机经验之上进行开发。
选择苏联舰载机,是由我国海军的现实利益决定的。21世纪初,我国在地区冲突中在陆基与战略核力量方面有着一定的优势,但海军能调动的力量相当孱弱,远不足以与美、俄抗衡。陆基战机和水面舰艇所能覆盖的最大范围不过第一岛链,而且一旦出战极容易陷入丧失制空权、被敌方锁定的尴尬局面。唯有发展重型舰载战斗机,才能利用高速、大航程的突破和压制,夺取制空权,利用体系化作战打击对方的防空节点和敌方舰队,从而有效保证我军利益。而世界上能生产重型舰载机的,只有曾经的苏联。
21世纪初我国曾专门派遣代表团与俄罗斯谈判关于苏-33舰载战斗机的采购事宜。由于俄罗斯在1999年最后一架苏-33下线之后就将生产线封存,再加上经历了1998年金融危机之后整个国家经济困难,尽管俄罗斯原则上同意重启生产线为中国生产苏-33战斗机,但却表示必须采购50架才能满足要求。而中国态度则是买2架,后增加到买2批次共计14架,但被俄罗斯方面拒绝。为此,我们只能寻求另外的渠道。
俄罗斯拒绝出售苏-33一来是因为单独重启生产线生产少量战斗机确实不赚钱,再者就是担心中国会逆向仿制。由于苏-33在开发测试之初曾经广泛在乌克兰“尼特卡”海军训练基地试飞,苏联解体之后,来不及被俄罗斯海军接收的苏-33原型机就被遗留在乌克兰。我国政府通过特殊途径,从乌克兰购买到了已经处于闲置封存状态的苏-33原型机T-10K,并交由沈飞。最终由沈飞在苏-27的国产型歼-11B的基础上,参考T-10K的相关设计,成功设计出了歼-15舰载战斗机,并于2009年8月31日首飞成功。
有了舰载机之后,剩下的就是舰载机飞行员的培训。在此之前,我国虽然有一定数量的海军航空兵,但主要还是以岸基基地起降为主,并没有任何航母的实战经验,对舰载机在航母上的起降作业更是知之甚少。再加上我国航母采用滑跃甲板起飞舰载机,飞机起降完全依赖舰载机性能和飞行员的操控水平,难度远比美、法等国采用的弹射器技术的要大。
为了解决舰载机训练存在的问题,苏联曾经在乌克兰的“尼特卡”海军训练基地建立了“银针”地面模拟甲板试验系统,这套模拟系统完整地囊括了航母起降舰载机所需的滑跃甲板、“斯维特兰娜”拦阻系统和“电阻”无线电着舰引导系统。苏联海军早早地在地面模拟甲板系统上完成了全部的起降训练之后,再到“库兹涅佐夫号”航母上完成剩余的作战训练,从而降低了直接掌握滑跃甲板起飞舰载机的难度。
瓦良格号”续建过程中,我国海军也在位于武汉的中国船舶设计研究中心的新区建成了航母模拟训练平台,用来做模拟训练。该平台是一座与“瓦良格号”航母舰桥与甲板外形相似的建筑,不仅尺寸上与“瓦良格号”航母相似,而且同样拥有与“瓦良格号”类似的滑跃式飞行甲板,还停放有飞机模型。歼-15的舰载机飞行员就是在这里完成了从起飞、降落到基础训练的绝大多数工作,为在“瓦良格号”上的部署打下了基础。在完成了航母舰体改造、子系统安装、舰载机生产与飞行员初期培训之后,原“瓦良格号”的续建和改造工作基本完成,具备了服役条件。
2012年9月25日,国防部正式宣布,中国首艘航空母舰于当日正式交付海军入列,从此“瓦良格号”这个异域风情的名字被正式改名为“辽宁号”,舷号“16”。同年11月23日,海军特级飞行员戴明盟驾驶编号552的歼-15舰载机在“辽宁号”航母上成功完成了起飞和降落测试,戴明盟也因此荣获“航母战斗机英雄试飞员”称号。随后两年多里,辽宁舰先后进行了包括舰载机连续起降、驻舰飞行、短距滑跃起飞等试验,测试了相关武器装备。并在2013年11月26日与两艘051C型导弹驱逐舰和两艘054A型导弹护卫舰组成航母编队,前往南海海域开展了为期47天的科研和训练,这也标志着辽宁舰编队拥有了一定的实际作战能力。
在“瓦良格号”的基础上,中国成功续建了“辽宁号”航空母舰,进而又独立设计、建造了“山东号”航空母舰,吃透了苏联航空母舰的设计经验和生产经验。因此,我们完全可以说:从“瓦良格号”到“山东号”,中国成功解决了航母的“有无问题”,实现了航空母舰这种超级装备的国产替代。在此我们不妨详细分析一下:从“瓦良格号”的引进再到后续“辽宁号”“山东号”两艘航母的建设,这条辛苦的征程到底给中国造船行业带来了什么?
答案是:给中国带来了独立自主的超大型水面舰艇设计、制造能力。更准确地说,续建“瓦良格号”为中国带来了独立自主的航母产业链。
何谓“制造能力”?超大型的船坞、重型吊装设备、成千上万经验丰富技术过硬的造船工人……这就是制造能力。举例来说,航母的舰岛(上层建筑)通常都是需要吊装到船体上再进行组装的。美国“福特号”的舰岛重量高达555吨,这就需要船坞装备有重型的龙门吊车。另外,航母上所使用的也是特种钢材,如果只是特殊便也罢了,不论是体积还是数量还都异常庞大,这就要求造船厂要掌握大型特种钢材结构的焊接工艺以及相关的设备和人员。因此,“瓦良格号”的续建工作给中国海军带来的绝不仅仅是一艘战舰,全中国参与“瓦良格号”续建的企业、为了续建“瓦良格号”而开发的工艺和技术、相关的设备与进行的人员培训——航母产业链——才是重头戏。
以美国为例,美国海军的核动力航空母舰的建造、维护以及零部件供应来自全美45个州2000多家企业的合作,带来了超过12万个工作岗位。仅在弗吉尼亚州,就有250家进入航母供应链上的企业,每年带来45亿美元的产值。
在中国,情况也差不多。航母上无数个零部件,大到航母的发动机,小到桌椅板凳,每一种产品背后都有对应的供应商。而只要这些企业为航母提供过哪怕一次产品,那么这些企业就算是进入了航母的供应链——这些企业从此便掌握了航母上某种装备的设计、制造能力。
更重要的是,这个供应链是中国独立自主建造的。
以航空母舰的甲板钢材为例。现代航母的甲板对钢材的要求极高,不仅要承受舰载机降落时高达数十吨的冲击力,还要能承受喷气式战斗机尾部射出的火焰炙烤,更要能抵御海洋上高湿度、高盐度的侵蚀。中国续建“瓦良格号”的时候,甲板钢材的问题也就摆在了工程人员的面前上。而当时,全世界只有俄罗斯和美国能生产优质的航母甲板钢材,我们曾经想从俄罗斯进口,但被对方一口回绝。为了研制可靠的甲板钢材,鞍钢和中国一重的技术团队刻苦攻关,终于研制出了拥有10万吨轧制能力的特种轧钢机,成功为中国航母造出了属于自己的甲板钢——这种甲板钢的屈服强度和美国航母所使用的甲板钢不相上下。
什么是“航母制造能力”?这就叫“航母制造能力”!
正是无数家这样的企业整合在一起,中国才造出了属于自己的航空母舰。如果当年中国不对“瓦良格号”进行续建,这些厂商也就没有机会进入国产航母的供应链,也就不能为航母建造提供合适的产品,中国的航母产业链也将不复存在。而当年我们选择了续建,也就等于我们选择了建设航母产业链。因此,笔者认为续建“瓦良格号”是中国走上自主设计、建造航母的第一步。
而中国自主设计、建造航母的第二步,则是由2019年服役的“山东舰”迈出的。如果说从续建“瓦良格号”而诞生的辽宁舰使得我们获得了航母的设计、制造能力,那么山东舰就等于验证了我们的设计、制造能力——中国接手的“瓦良格号”虽然只有40%的完成度,但动力单元等核心设备仍在。辽宁舰虽然归属于中国海军,但并不是国产航母——我们必须要有一艘完全独立自主的航母,才能证明中国完全吃透了“瓦良格号”——这就是山东舰。
从航母产业链的角度看,“瓦良格号”到辽宁舰的转变,是一个引进技术、吃透技术的过程。而辽宁舰到山东舰的过程,则是一个吸收技术、再度创新的过程。由于保密,网上关于山东舰的资料大都比较简单,但仅从这些碎片信息里,我们也能看出很多值得品味的东西。首先,相比起辽宁舰,山东舰的舰岛有显著的缩小——舰岛尺寸缩小,至少说明了两件事:第一,山东舰的集成水平比辽宁舰更高;第二,山东舰的甲板上能停更多的战斗机。其次,相比起辽宁舰,山东舰的滑跃起飞甲板的角度降低到了12度,这样的设计能让舰载战斗机携带更多的油料和弹药,还可以腾出地方停放更多的战机和辅助机械,从而提高总体战斗力。山东舰解决了部分因辽宁舰主体建造结构差异而无法更改的问题,更契合中国海军的使用需求,这也意味着中国造船工业彻底吃透了苏联30年的航母设计和生产经验,一跃站在了巨人的肩膀上。
国产替代发展的终局形态应该是怎样的?
笔者认为无非这样几种结局:
(1)国产替代失败,中国技术升级失败,全球主要产业依然被美国等发达国家掌控,中国继续被“卡脖子”,中国掉入中等发达国家陷阱。
(2)中国取代美国成为世界大部分产业规则的制定者,形成事实上的中国标准主导全球。
(3)中国搞中国标准,美国搞美国标准,其他小国家在中美两个体系中选择站队,接入了美国标准,就不再接入中国标准。
(4)中美两国各搞一套产业标准,其他小国家在中美两个体系中自由接入,同时接入美国标准和中国标准,和中美两国同时做生意,中美之间既有竞争又有合作。
而我们认为,第一种和第三种结果,对于中国来说都是非常糟糕的,而要取代美国实现第三种结果,难度则非常大,不仅需要中国付出十二分的努力,还需要美国犯战略性的错误才有可能。其中,第四种结果是中国很有机会努力并相对对中国有利的终局。
不久前,我们看到富士康创始人郭台铭的一个观点,非常有意思,大概的意思是,未来的世界,会形成中美“双操作系统”格局,像富士康这样的企业,应该同时接入中美两个系统。
实际上,当今的国际规则,大部分是美国制定的,其他大部分国家和美国之间的关系,类似应用开发者和苹果(或者谷歌安卓系统)之间的关系。
当今的国际贸易大部分是采用美元结算的,英语是国际通用语言,互联网、半导体、操作系统等产业标准大都是由美国制定的:美国掌控着世界主流专利体系并且随时可以利用这一体系对其他国家进行技术禁运,美国的媒体主导着全世界的议程设置,好莱坞的大片主导着全世界的文化输出,美国的高校吸引着全世界最优秀的人才……
当其他国家和美国发生冲突的时候,你可以理解是平台上的开发者和平台拥有者的冲突。辛巴最多的时候其旗下账号曾经占到整个快手总流水的40%,但是当辛巴和快手关系搞僵的时候,快手开始打压辛巴家族,结果是依赖单一平台的辛巴很难抵御这一打击。类似地,当依赖于美国系统的其他国家要和美国发生冲突的时候,这些国家几乎毫无招架之力。
但是国际手机主流操作系统,有安卓和苹果两大系统并存,安卓相对开放,苹果相对封闭,两大系统互相竞争,其他中小开发者同时接入安卓和苹果两大系统,并且可以迅速在两大系统之间切换。比如当腾讯开发了一款备受欢迎的新游戏时,哪怕苹果系统应用商店率先将该款游戏上架,它也可以迅速用发达的中间件和服务极快地推出安卓版本,用户可以同时玩苹果版本和安卓版本,其差距极小。类似的案例还在汽车行业发生,中国内地和美国的汽车方向盘在左边,日本和英国、中国香港的汽车方向盘在右边,同一个厂出的同一款车,比如丰田凯美瑞,只需要在日本出售右方向盘版本,在中国出售左方向盘版本就可以了,两大系统切换很方便。
这个思路为我们描绘了将来中国产业界可以为之努力的方向,也就是世界形成中美两大产业标准,互相竞争,但是又不是完全老死不相往来,其他中小国家在中美两大标准之间自由切换,同时接入,两边做生意,两边都不得罪。
笔者认为,这一结果是有机会实现的,且是在中国能够看到的产业出路当中相对对中国最有利的。
例如,中国的互联网产业,本质上是与美国形成了“双操作系统”模式,美国有Facebook,中国有腾讯,美国有亚马逊,中国有阿里巴巴,美国有谷歌,中国有百度,美国有Uber,中国有滴滴打车……
实际上,互联网产业的中美双操作系统模式,就有很特殊的时代背景,首先互联网这个产业太特殊,中国对于外资互联网公司有着很严格的限制,例如Facebook、谷歌在华业务有诸多限制,这给了本土的腾讯、百度等公司巨大的市场空间,经过20年的发展,中国的互联网产业毫无疑问具有了世界级竞争力,在全世界仅次于美国,不仅能够很好地服务本国市场,还在海外取得了一定的成就。
那么,其他产业有没有可能复制互联网走过的“中美双操作系统”模式呢?笔者认为是很有可能的。
例如芯片产业,长期以来,我们的整个产业链都落后于国外厂商,不管是芯片设计,还是光刻机、光刻胶、EDA软件都比国外落后一些,但是这个产业又非常讲究产品迭代,只争朝夕,这使得领先者的地位越发领先,马太效应越来越强,追赶者与领先者的差距越来越大。但是在中美科技战开始后,中国许多产业被迫开始用国产芯片、国产光刻机,这给了许多中国厂商以机会,中国第一次有机会搭建一个相对完整的半导体产业链,并且形成自己的标准。
早在新中国成立初的百废待兴时期,毛主席与钱学森聊天时就曾经问他,是先搞火箭还是大飞机。钱学森选择了火箭,因为他认为火箭容易一些。从这个故事中我们可以看出,搞大飞机有多难。但是难,也要搞。毛主席在中国拥有了原子弹和远程火箭以后还是不忘提出:“上海工业基础那么好,可以搞大飞机嘛。”
其实,中国从20世纪50年代就开始学着造飞机。在苏联的援助和手把手的指点下,我们学会了组装制造歼-5(米格-17)、歼-6(米格-19)等50年代水平的军用飞机。到了60年代,中苏关系进入冰冻期,这下,中国的航空工业就出大麻烦了。当时米格-21(歼-7)的全套技术资料都用火车运来了,但是没有了苏联的指点,中国人想自己按图索骥地把米格-21仿出来,结果就是搞不定。从60年代到80年代,仿造的歼-7就是不过关。最后歼-7Ⅲ总算成功了,可这米格-21也落伍淘汰了,由此可见当时中国航空工业的水平。其实军用飞机的制造比民用飞机还要容易一些,大型民航客机的制造堪称航空工业的皇冠,中国在这方面更是差得远。比如运7,这是仿造苏联的安24,也是从60年代就开始立项,一直到90年代末安装了美国普惠发动机后才算真正过关。这就是中国航空工业的真实水平,以这种水平,想要在80年代研制出媲美波音707的大型民航客机,简直就是痴人说梦。可是,我们就是要做我们的中国梦!运-10大飞机项目上马!
我们难道不知道航空业不是一朝一夕的事情,而是需要几十年甚至是上百年的积累?不用说大飞机,就是造汽车,也不是一朝一夕的事情,而是需要工业基础的长久积淀才能实现。七八十年代中国工业整体水平低下,重卡、家轿都做不好,一个桑塔纳还无力国产,这样的工业基础想独立研发大客机,想一步登天?就算到了90年代,我们还开着黄河、解放汽车,故障率高,油耗巨大。可我们为何还要上马运-10?因为如果现在不去做,现在不去积累,那要到什么时候才开始呢?不做,怎么知道结果会如何?我们并不想一步登天,但我们想踏出第一步!
当时的中央领导,对发展空军、发展航空工业高度重视。1949年新中国刚刚成立,战争创伤还没有来得及医治,中央就下决心成立空军。“一五”期间上156项工程时,毛主席说:我国是一个大国,世界上有的东西,我们不能样样都有,但是重要的东西如飞机和汽车,我们就一定要有。笔者认为,这样的精神,才是指引我们上马运-10的重要原因所在。
1970年8月,国家计委、军委国防工业领导小组批准了航空工业领导小组提出的《关于上海试制生产运输机的报告》,向上海市下达了大型旅客机及其发动机的研制任务,并纳入国家计划。该工程被称为“708工程”。据此,从全国抽调了400多人,在上海成立708设计院,利用空军5703修理厂,仿制以波音707为目标的大飞机。
我们首先面对的就是定型困难,运-10大飞机最初确定以轰-6轰炸机作为基础改型设计的研发思路。1970年7月29日,在第三机械工业部召开的研制大型运输机预备会议上,经过讨论归纳了8条设计要求:载客100人左右;在轰-6基础上改,不是重新设计;采用进口的斯贝发动机3~4台;航程5000千米;高度1万米;速度每小时900千米;全天候,在复杂气候条件下,不论白天黑夜都能飞行;飞机外形要考虑美观漂亮。1970年8月27日,国家计委、军委国防工业领导小组也正式下达了运-10飞机的研制任务,批准在上海试制生产运输机。同年9月14日,为大型客机配套的发动机在上海第一汽车附件厂试制。1971年,三机部决定将为运-10和轰炸机配套的涡扇8发动机研制工作分别放在上海和成都两地同时进行。
在上海方面要搞“大飞机”的指示消息传达到中航工业西安飞机工业有限责任公司(简称“西飞”)以后,后来的运-10总师马凤山提议大型运输机虽然以轰-6为基础,但是不一定要完全仿照图-104(图-104就是图-16轰炸机的苏联客机版,轰-6是仿制图-16)的路线,运-10也由此成为中国第一架按英美适航条例(CAM4b和后来的FAR25部)设计的国产飞机。马凤山介绍了初步考虑的3个方案:第一,使用轰-6的机翼翼型,机身参考英国三叉戟客机,使用3台发动机尾吊;第二,使用4台发动机尾吊;第三,使用4台发动机翼吊。经过会议讨论,众人倾向于第一个方案。
但时间到了1971年2月,情况发生了很大的变化。飞机设计组经过讨论,认为遇到很大困难,因为工作中受到的牵制太多,成品不落实、材料和新工艺定不下来。设计组内部也有人认为设计方案不妥当,难以满足军队的同志提出的8点设计要求。由于技术要求不断提高,原来轰-6的改造方案在实践中不断被突破,面临着要整体更改的局面。1971年4月,设计人员和军队参加设计工作的飞行员代表对原来轰-6的方案有不同意见。针对这个问题,航空工业领导小组的首长专门到上海确定了技术要求。首长发动群众提方案,结果有人甚至提出用5台发动机的方案。最后多数人确定采用类似波音707那种外形的方案。1971年4月确定新的设计技术要求:实用航程不能少于7000千米,巡航速度要在每小时900千米以上,升限要达到1.2万米以上,起飞滑跑距离不得大于1300米。
在1971年12月19日还出现了一个意外,巴基斯坦的一架波音707飞机在新疆着陆时损坏。1972年1月13日,叶剑英元帅便指示要迅速去剖析残骸。上海708工程设计组负责人熊焰立即带队前往新疆,整个过程共历时3个多月,前后去了32个单位的约500人。通过对这架残骸的剖析和研究,设计组人员对波音707的主要数据有了一个基本的了解。总之,我们的人员不仅“解剖”了美国波音707飞机,还分析了英国的三叉戟和苏联的图-104。运-10的翼型最终采用的是英国的三叉戟尖峰翼型,这种翼型经过了164次复杂实验,才最后被定下来。发动机的安装布局则借鉴了美国波音707的翼吊式。而运-10的气动设计吸收了来自英国的技术,结构设计和系统综合则参考了来自美国波音707的技术。至1975年6月,运-10的设计图纸全部完成,共发图14.3万标准页。同年6月,仿制自美国普惠JT3D-7涡扇发动机的国产涡扇8发动机在上海研制完成。
运-10的定型参考了几种机型。也就是说,我们参考了苏联图-104,参考了英国三叉戟,参考了美国波音707,最后才定型了运-10的外形。没有做过大飞机,即便是飞机外形,我们都要多加参考,这是我们面对的第一个难点。而美国波音707在定型之时就有现有的成熟机型(KC135机型机身可使用,美国军方早已检测过了)可以使用,基础雄厚。
第二个难点是技术。机身定型就已耗费巨大,下面更难的是面对材料、工艺流程、安全标准化、发动机问题,以及控制系统的各类难题。我国航空工业与同期以欧洲空中客车和美国的波音公司为代表的欧美航空工业对比,缺乏技术积累,在运-10的设计和制造过程中突出的表现就是整机15个系统共435项成品和部件的绝大多数(305项)都需要全新研制,并不像欧美有周边配套企业和配件供应。这无疑对我国航空工业、整个工业体系是个巨大的挑战,也让运-10的成熟性、可靠性和项目的进度充满了变数。毕竟这些材料、动力、制造工艺等方面的现实差距是无法以热情和努力来短期弥补的。
因而可以说,运-10虽然意义重大,但它突破不了我国工业能力基础的限制和基本的科学工程发展规律(其实我们也没想突破规律,而是按规律从无到有一步步来)。从立项直到下马阶段,运-10从来没有达到过当时的“国际先进水平”,严格说就连美国20世纪50年代的水平(波音707首飞于50年代中期)也远远没有达到。比如仅以最基本的寿命来说,唯一一架可飞行的运-10样机,仅有200小时的安全寿命,只能保证做完一些基本试飞科目。事实上在从首飞到下马的5年内,02号样机最后也只飞了130个起落,共计170个小时。
我国航空工业由苏联援建而成,长期立足于仿制和在仿制基础上的改进,因此在航空材料的开发上极具惰性,基本上苏联援助什么样,后来就什么样。以至于在拿到波音707的资料以后,我国发现仅在作为结构主要材料的铝合金方面,国内就根本拿不出与西方7075等牌号相同性能的产品,只能以国产LC4铝合金先顶上。由于国产铝合金易裂且裂纹扩展快,加上抗腐蚀性差,不耐疲劳,运-10在制造和试飞过程中,部件出现裂纹极为频繁。再加上当时运-10连结构的疲劳寿命试验都没有做,因此只能在确保安全的情况下,估算出200小时的安全寿命,用于完成试飞大纲的基本科目试飞。
在当时的计划中,国内最终要将材料体系与西方接轨,而7075铝合金等民机普遍使用的原材料,西方并不限制对我国出口——哪怕是80年代末以后。即便是运-10真要如当时计划的那样批量生产和使用,也还要全面更换材料重新设计一次,并把大量该做的试验全部补上。这就是基础工业的问题。不用说在天上要飞二三十年的大型客机,就是汽车的材料(汽车寿命一般为二十年左右)和配件,我们也是逐步发展的。
实际上国内第一款实现材料西方标准化、满足西方长寿命标准的飞机,就是歼-10。它直到定型的时候,才基本完成全部材料设备的国产化(发动机等少数方面存在例外),而时间已经到了21世纪初期。歼-10除了材料,对每一个结构部件都进行了以有限元分析为代表的先进技术分析和极为彻底的疲劳寿命试验,每一个部件的薄弱点在哪里,以何种强度飞行多久会让哪些部件首先开裂等问题基本上都摸得一清二楚。
可当年运-10研制时,不仅连最基本的结构测试都极不完善,而且生产制造上的问题也非常大。比如我国当时严重缺乏很多大型部件的生产能力,运-10不得不大量采用土法上马的解决方式:大型的整体蒙皮做不了,就用多块小型蒙皮拼接;大型的整体锻造结构件做不了,就先拆分成几段先锻造好,然后焊接组合。这些做法在短时间内解决了先把飞机造出来的问题,但在长时间使用中,必然导致大量的结构质量和寿命、安全问题。
事实上01号样机(测试结构强度的静力试验用)和02号样机(能飞的那一架)在生产过程中经历过多次严厉的质量整顿,这才保证了制造装配的基本顺利完成。这一局面无疑阻碍了运-10的结构性能和可靠性的提升,这也是运-10在试飞中故障率居高不下的关键原因之一。在后来上海飞机制造厂与美国麦道公司的合作过程中,在外方提供全套生产、质量管理体系的情况下,运-10的质量问题仍然相当严重。
而在一些核心设备上,运-10也缺乏批量生产的基础。比如关键的发动机,运-10最初阶段的保障来源于国内引进波音707时多采购的40台备份产品。该发动机的国产化研制进度一直很糟糕,故障和事故不断——事实上想想20世纪90年代末期“昆仑”发动机的表现,也就能知道,在80年代成功生产出大飞机用的大尺寸发动机并不现实。出于这些原因,民航部门坚决抵制运-10是可以理解,而且也是正当的。强行将极不成熟的运-10进行大批量生产和投入使用,不仅会带来极大的额外成本(造价高、维护难、出勤率低),而且迟早带来灾难性事故的井喷,对于民航的运行是潜在的毁灭性风险。
这是工艺流程问题,还有批量生产的问题。工艺流程就是解决该如何一步步操作的问题,而能否批量生产则是判断飞机是否成熟的重大标志,更不要说最核心的发动机问题和飞控系统问题了。可这个世界上没有任何科学和工程技术是从天上掉下来的,没有对各种缺陷进行有针对性的改进,何来成熟可靠的设计与技术的进步?西方客机为什么今天能在可靠性和维护性上获得后来者无法企及的水平,就是因为西方客机研发团队对每一批次的产品都会根据上一批产品在实际使用中的缺陷反馈,不断进行针对性的设计修正和新的材料工艺开发。
几十年的积累,包括浩如烟海的数据库、强大而完善的设计试验体系、极为成熟的反馈—修改—使用—反馈的自我进化流程、高素质高水平的大规模技术人员群体,这才是波音和空客最难以战胜的地方。可笑的是,至今有很多所谓的“工业党人”以为只要投入资金,就能砸出技术成果——就算钱能买到同样的原料和设备,能买到别人的整个体系吗?能买到别人积累的几十年时间吗?事实上自主发展和引进国外先进技术不仅不是互相矛盾的事情,而且反而是互相支撑的。当年美国为什么突然推进了麦道客机与中国在上海的合作?就是因为运-10展现了中国已经开始初步具备大飞机的设计制造能力——虽然还非常稚嫩,但这已经形成了合作的资格和基础。而反过来,引进外方的先进技术体系,又可以很好地促进本国项目的基础发展。改革开放以后,我国就迎来了这样的转机——麦道出现。
1978年11月,运-10在飞机结构强度研究所进行全机静力试验,证明飞机强度符合要求。与此同时,开展了全机四大系统地面模拟试验。1980年9月26日,飞机由机长王金大首飞成功,但直至翌年年初才向外公布。1978年,中国驻美联络处致电三机部,反映美国麦道公司愿以抵消贸易方式向中国出售DC-9或DC-10旅客机。如买其飞机,可同意出售DC-9专利,进行技术合作。8月23日,三机部党组向国务院国防工业办公室及国务院报告了上述情况,并建议复电驻美联络处,约请麦道公司派人来华洽谈。
虽然,运-10从首飞成功到1984年,共飞行了130多个起落、170多个飞行小时,先后飞抵北京、哈尔滨、乌鲁木齐、郑州、合肥、广州、昆明、成都、拉萨等国内主要城市,并7次沿“死亡航线”飞抵高原城市拉萨,成为首架飞往拉萨市的自产飞机,但是,其实中央已决定搁置运-10,同年得知消息的上海飞机研究所219名技术人员联名上书国务院《不要花巨额外汇去组装MD-82,建议在运-10基础上发展我国民航工业》,而高层批示:此事已定,不要再议了。1985年2月11日,运-10在完成短跑道起降测试后返回上海。这次亦是运-10的最后一次飞行。
就决策程序而言,运-10下马仅有口头表态,没有经过充分的技术和经济论证,也没有履行集体决策程序,在无明确文件指令、无人签字、无机构盖章的情况下以停拨研制经费形式暂停。从严格意义上讲,运-10没有正式下马,可以说是被搁置或者被暂停。在这里必须强调的是,不论运-10是否成功,中美都会合作,中国都会引进欧美技术学习大飞机制造。
1985年,中美开始合作生产MD-82客机。过去组装是由上海飞机制造厂一家单位独自完成的,而后面的MD90项目由中航总组织上海航空股份有限公司、西飞、沈飞、成飞4家企业共同承担,这也是中国航空工业第一次实施国际通行的“主制造商—供应商”模式。而引进的MD82直接就让我们接触到了当时世界上最先进的客机,因而即便运-10成功,也已然落后于时代,可以说它是上一个时代的产品和设计。
与麦道合作之后,对于MD82飞机,中方加工的零件数只有2000多项,而MD90机体国产化率达到70%,中方生产的零件数有4万多项。中方4厂不仅要完成麦道自身应完成的大部分工作,而且要承担许多供应商所担负的工作。
在制造过程中我们还是主要责任方。MD82是由麦道公司提供零部件和配套件,我们按照麦道提供的工艺文件,在麦道的质量控制下组装的。而对于MD90飞机,美方只提供图纸和原材料(包括铸件毛坯),中方负责从零件制造到总装试飞的全部工作,并在质量控制和适航保证方面承担主要责任,这里需要强调的是发动机、机载设备及部分系统相关件由美方提供。
1987年5月23日,中美合作生产的第一架MD-82飞机总装完成。我们的收获是巨大的,中方的收获主要可以概括为如下几点:第一,建立了国内首个民机合作生产模式和经美国联邦航空局(FAA)和中国民用航空局航空器适用司(CAAC-AAD)联合批准的质量保证控制体系。第二,掌握了先进的飞机构型管理技术,使得飞机在生产运行过程中能始终不断地满足工程更改,使反映不同客户要求的产品设计能够得到落实,并能保持正常生产。第三,建立了一套科学、系统和严密的管理指令系统,从而对项目生产经营活动的全过程实行了“法”治。第四,引进了“主制造商—供应商”模式,建立供应商管理控制系统,为国内民机合作生产走向市场经济管理探索出一条路子。第五,在国内民机生产过程中,最先推行了项目管理,初步探索出一套适合中国国情的项目管理模式。
而且通过合作生产,中方在管理工作和其他方面也取得了重要收获:第一,熟悉、掌握了大型客机总装生产的先进技术,其中包括大容积(300立方米)气密试验、液密铆接、机载设备地面安装测试、大型复杂零件编程加工、镜面蒙皮拉伸成形、燃油导管机内焊接等尖端工艺和操作技艺。第二,发展了航空产品的补偿贸易。第三,成功地引进了麦道公司的先进管理经验,取得了飞机总装和零部件制造两个生产许可证;企业在飞机生产系统方面的管理达到了国内一流水平,具备高科技领域发展外向型经济的能力和条件。第四,经过实战培养了一支能够适应国际技术合作的员工队伍,这支队伍将在国内民用飞机的设计、制造、试飞、售后服务等方面发挥骨干作用。第五,建成了以飞机总装、全机试验、生产性试飞交付和飞机零部件转包生产为核心的民用航空工业骨干企业。
通过MD90项目的实践,我国航空工业民机制造实现了三个第一:第一次实现民机完整项目的国际合作,以机体国产化率达70%的比例,生产出具有20世纪90年代水平的150座级干线飞机;第一次成功实施了国际流行的“主制造商—供应商”模式;第一次在行业范围内建立了与国际接轨的项目管理、供应商管理、质量管理和适航管理体系。
与麦道项目的成功合作,使上海成为我国民用航空工业基地,我国的航空工业也获得了整体性的进步,在航空技术和管理上缩短了与世界航空工业先进水平的距离。也因此才有了下面的成果:1999年1月20日,首架MD-90-30干线飞机完成气密试验,提交FAA生产检验委任代表检查获得通过,飞机进入全机总装阶段。10月3日,首架MD-90-30干线飞机由美国飞行员驾驶,在上海大场机场首飞成功,11月取得FAA颁发的适航证。2000年2月24日,第二架MD-90-30干线飞机在上海大场机场生产试飞成功,3月7日获得该机的国际适航证。该项目(MD90)充分显示了中国在干线飞机的制造和总装技术方面已获得巨大的进步,达到了20世纪90年代的国际水平,并具备了小批量生产的能力,尤其验证了上航作为干线飞机主制造商的系统管理能力和总装能力。干线飞机的制造和总装能力,体现出国家航空工业的总体水平。
在运-10下马后的15年里,中国民用航空工业一直处于市场换技术的阵痛之中。我国在和欧美各国15年的合作中,通过给波音、空客、麦道制造机身零部件,学会了机身制造技术等。尤其是麦道,传授了107万份的核心技术资料(如何将DC9发展成MD-80/82飞机,涉及改进、试飞、验证设计的机密)。麦道派出上千人的队伍进行生产线和工业体系标准化的传帮带,一举将中国从两架飞机零件不能互换的手工作坊,带入了标准化工业大生产的门,可以说没有麦道就没有中国航空工业现代化。
从1980年到1998年,中国购买国外飞机共耗资150亿美元。截至2010年,中国拥有的1560架大飞机中,53%由波音公司制造,中国民用航空市场也随着市场换技术,逐步被波音和空客垄断。但我们并没有放弃这个市场,而是通过麦道逐步学习,也自主设计生产了ARJ21,它可以说是我们吃透了MD90以后的成果。2021年9月2日,ARJ21飞机的安全可靠性得到验证。工信部官网公布,截至2021年8月30日,ARJ21飞机机队的航线飞行时间累计超过10万小时,这证明了ARJ21的成功,也证明了我们已经有能力制造自己的支线客机。ARJ21最大的意义——在运-10夭折后,第一次把自主设计、组装生产
作为苏联留给乌克兰的重要遗产,马达西奇公司在航空发动机领域有非常雄厚的资源和经验。身为超级运输机An-225的引擎提供商,马达西奇掌握了大型航空发动机的许多核心技术和资料。中国的航空工业部门对此有极浓的兴趣,所以中国民企——天骄航空早已计划通过投资的方式和马达西奇合作。然而,乌克兰方面却出于种种因素打断了早已订好的计划,强行终止了对中国企业的投资。天骄航空向国际仲裁提出申诉,要求乌克兰赔偿数百亿元,乌克兰方面则直接宣布对中国企业和个人进行制裁。
实际上,只要是和航空发动机有关的事情就没有小事。在国内的社交媒体上,关于航空发动机的讨论历史远比芯片话题要悠久得多。两者的重要性,也根本无法相提并论。中国航空发动机的故事,至少从2000年前后就已经是中国科技和军迷圈子里的日常话题了。以至于只要谈到中国飞机,就必然有人说发动机不行;谈到发动机的问题,就必然有人说材料不行。
这种讨论热度直到歼-20出来之后才逐渐降温,但仍然有相当大的市场。
航空发动机的战略价值
有句话说得好,“航发无小事”,主要是因为航空发动机属于“战略级”产品,其相关的技术也具有“战略级”的重要性。这个“战略级”,体现在政治、经济和军事3个方面。什么是“战略级”?那些能让小国变大国、弱国变强国、棋子变棋手、病夫变英雄的东西,就是“战略级”的东西。这些东西包括但不限于原子弹、航母舰队、隐身轰炸机、洲际导弹,以及航空发动机。
首先,我们算算航空发动机的政治账。
根据《中美贸易协定》,中国2021年应当从美国进口超过2000亿美元的产品,而其中占绝大多数的是工业制成品(manufactured goods)(见图3-13-1)。而在工业制成品之中,我们能买到且价值最高的就是波音公司的客机。其实,客机我们已有前文提到的C919,但它的发动机问题却始终悬而未决。国产的CJ1000A(长江1000A)型发动机迟迟没有进入量产,于是C919也不得不依赖于美法合资公司CFM提供的发动机。
中国是美国飞机的最大进口国,美国向中国出口的第一大产品就是飞机和发动机。由于C919还没有完全进入实用阶段,我们仍然处于“依赖进口”的状态。而如果中国有了自研大型客机和发动机的能力,那么我们在相关谈判的时候就会更有底气。
政治账算完了,我们再来算算经济账。
根据北京航空航天大学校长、中国工程院院士徐惠彬的介绍:未来20年里,中国需要5000~6000架民用大飞机。如果完全依赖进口,将花费超过1万亿美元——这笔钱如果拿到今天的市场上,足够把波音、空客打包起来买4次。注意,如果要进口外国飞机,就要用美元来结算,那么就一定会动用国家的外汇储备,而今天,中国的外汇储备一共也就3万亿美元出头。咱们这么多年攒下来的家底,去外国收购点油田、矿山这样的不可再生资源不是更好吗?
能独立自主地生产航空发动机,除了能省钱,更能赚钱。
以美法合资的CFM公司LEAP-1C发动机为例(它也是C919的“候选”引擎),其单台价格在1450万美元左右,卖出一台LEAP-1C等于卖出了1.8万台iPhone12。而LEAP-1C的全球订单总量在2018年的时候就超过了2万台,相当于卖出3.6亿台iPhone12——这比苹果手机部门10年的销量总和还要多。
所以,如果我们也有这样一家能够在国际市场收割订单的航发公司,那么相当于我们又多了几个华为、小米。
经济账算完,我们算算军事账。
众所周知,现代战争的主战场已经从陆地转移到了海洋和天空——典型的例子就是海湾战争——夺取了制空权的美军,能够在任意时间和任意地点将精确制导炸弹丢在伊拉克军队头上。由此,这场战争不再是势均力敌的较量,而是成了一边倒的“攻击表演”。现代战争的精髓在空战,空战的核心是飞机,而飞机的命门是发动机。
因此,能独立设计和制造航空发动机的国家,往往也是能够独立设计、制造战斗机的空军强国。在高科技战争中,如果一方的装备可以独立自主,而另一方的装备只能靠进口,那么战争的结果其实在宣战之前就已经注定了。
我们的确可以买到先进的装备,但我们没办法买来一场胜利。目前,在美军战斗机群中,三代机和四代机平分秋色。而我军尽管也有经费方面的考量,但高端军用航空发动机的产能问题对中国空军和海军航空兵装备的更新换代也有很大的影响。如果我们能够有更大的发动机产能,那么装备更新换代的速度也必然会加快。所以,为了获得战场上的优势,我们必须有独立自主设计、制造高性能航空发动机的能力。
航空发动机虽小,但它和光刻机一样,反映了一个国家制造业的天花板。航空发动机和光刻机我们都造得出来,那别的东西我们只要稍微用点心思也肯定能造出来。这等于明确地告诉对方——不要逼着我买你的产品,逼急了我自己造,你一分钱都赚不到——这也就是为什么在国际政治、经济的博弈中,光刻机、航空发动机、科技产品和生产它们的厂商往往也扮演了很重要的角色。
因此我们说,航空发动机具有“战略级”的重要性。
航空发动机的研制困难,来自它特别的要求:在极端的工作条件下,满足极端的安全性。如果是民用的客机发动机,还要考虑噪音、寿命和油耗问题,也因为如此,民航客机发动机的技术研发难度实际上要比战斗机引擎高得多。
现代喷气式飞机的发动机工作条件有多极端呢?以航空发动机涡轮叶片为例:战斗机发动机涡轮叶片面对的温度,最高可以达到2000摄氏度,民航客机发动机涡轮叶片面对的温度,一般也都达到了1700摄氏度——这还不是最严酷的要求——毕竟,我们还要保证发动机叶片、轴承在这样的高温之下可以长时间稳定工作。
除了高温,发动机内部的涡轮叶片还在以每分钟数万转的速度高速旋转。高速旋转带来的是超强离心力,叶片末端甚至要承受其自身重量1万倍以上的离心力的撕扯,并且由于发动机必须持续工作,这种撕扯也必须持续数个小时。
如果用不锈钢作为叶片材料,且不说重量问题,不锈钢叶片在1400摄氏度左右就会开始熔化,到了1700摄氏度的时候,早就已经液化了。如果同时还施加了超强的离心力,那么整个发动机就会瞬间解体爆炸。
为了解决这个问题,人们就需要让发动机叶片能够抵御超高的温度,同时还能抗住超强离心力的撕扯。这就对设计能力、材料、工艺的水平发起了挑战。
首先,我们看看为什么设计能力这么重要。举个例子:为了解决叶片散热的问题,现在的主流方法是在叶片上钻孔,学名叫作气膜孔——通过孔洞里的空气流通带走一部分的热量(见图3-13-2)。
如果我是设计师,一连串的问题就朝我抛过来了:每一个叶片上要打多少孔?在什么位置打孔?打多大的孔?怎么打孔?更令人绝望的是,这些气膜孔还不完全是笔直的,中间可能还会有一定的弧度或者倾斜角,那么到底应该用多大的弧度?倾斜多少角度?这些问题的解决方案可不是拍脑袋就能想出来的,每一个孔洞的位置、形状、大小、深浅、角度都需要经过严密的计算、建模和试验,光打孔这个问题就足够让几代科研人员花费几十年的时间来进行研究了。
航空发动机上有成千上万个零件,几乎每种零件都需要科研人员这样前赴后继式的努力。就算我们能够利用“逆向工程”制造出一个完全一样的发动机,也只能暂时和别人站在同一起跑线而已。如果我们不知道“为什么要这么设计”,那我们的技术恐怕只能停滞不前了。
再来说说材料问题。为了解决散热问题,还需要一种特殊的材料——热障涂层(thermal barrier coating)——用特殊涂层把叶片包裹起来,使叶片本身不接触高温。如果我是材料部门的负责人,那么接下来的问题足以让我崩溃:什么样的物质可以实现隔热需求?怎么合成这种物质?叶片在高速旋转,这种涂层会不会因为离心力而裂开或者脱落?
就算我们能从外国发动机的叶片上刮下一些碎片来进行研究,甚至就算我们有一大桶这样的“涂料”,也并不意味着我们就能够完美还原——可乐的配方就写在瓶子上,也没见谁能够完美还原。——怎么把这种涂层涂在叶片上呢?一层有多厚?涂几层?……当然这也肯定不是几个老师傅拿着刷子就能搞定的,也需要专门的设备和技术。
光是想想这些问题,就已经能感受到它的难度了。除了涂层,叶片本身所用的金属也有讲究。面对1700摄氏度的高温挑战,现在英美航发厂商普遍采用镍基合金来制造涡轮叶片,且还要辅助热胀涂层和气膜孔散热结构。暂且不论打孔和特种涂层的事,就单单这种镍基合金,就已经是纯纯的高科技产品了,全球从事高温合金的厂商加起来不超过60家,且集中在中、美、俄、英、法五大常任理事国和德国、日本这种科技强国手中。
只可惜,即便是德国、日本这种拥有先进高温合金制造能力的科技强国,如今也已经基本丧失了独立设计和制造大型航空发动机的能力——哪怕德国在精密加工领域是世界领先,哪怕日本在镍基合金领域的技术非常先进,但在航发领域,这两位就像是两个偏科严重的学生——一个科目考了满分,其他科目直接交白卷。
其实德国和日本有不少企业能做出顶尖的航发零部件,比如美国、英国的很多款航发的涡轮和压气机(都是核心部件)都是德国制造的,但你要让德国人自己整一台航空发动机出来,不好意思,不存在的。
日本也尝试过自己做整机,也造出了“F7”这种看上去很美的产品。但是在2013年5月,装备4台F7发动机的海上自卫队P-1反潜机在空中居然发生了“四发停车”的罕见事故——F7发动机的真实品质瞬间就暴露了——4台全部熄火的概率很低,但日本人居然“做到”了。
毕竟,全世界能够独立设计、制造靠谱航空发动机的国家,只有联合国五常。在这个领域,我们即便在某些细分领域落后,最后总分排名也是世界前五。
设计并制造航空发动机”本身就是一个非常艰巨的任务。但对中国来说,各种制裁和禁运,让我们的难度系数还要乘以2。不过,在经历几十年、几代人的努力之后,中国军用航空发动机水平已经仅次于美国和俄罗斯。各类技术相继追赶成功,除了少数型号需要从俄罗斯进口,我们已经基本实现了军用发动机的独立自主。以战斗机发动机为例,下一代国产发动机涡扇15的推重比在10左右,基本和俄罗斯土星公司的117S相当,已经接近号称“最完美发动机”的美国F-135。
但在民用领域,因为要求更高且我国起步更晚,至今还没有实际量产。在民用航空发动机的市场上,还没有中国人的身影。不过,目前我们自主设计CJ1000A发动机已经开始进行各种测试了,如果能够投入市场,中国将成为“世界航发俱乐部”的新玩家。不过,纵观新中国航空发动机的发展历史,我们的确也走了不少弯路,犯了许多错误。技术上的成败,是科学的探索;但管理上的弯路,值得我们警惕。
第一个问题就是研发体系不够科学——在过去很长一段时间里,中国航空发动机的研发设计是从属于飞机研发的。这样做的好处很明显:作为从属于飞机设计的一个子系统,航发和飞机之间可以实现完美匹配。但问题是,那时中国的航空工业底子还很薄弱,研发发动机的时间远远长于研制飞机的时间,所以经常会出现“飞机等发动机”的情况。
以20世纪60年代、为H-5轰炸机升级而准备的涡扇5为例:1963年1月,涡扇5发动机设计成功,但由于叶片加工的问题,涡扇5直到1970年才试车,1971年才开始试飞。但很遗憾,随着轰-5改进项目的取消,涡扇5发动机项目也被取消了。从西方的普遍经验来看,发动机的研发本就是一件需要非常长时间的事情。随着技术指标越来越高,对发动机设计和材料的要求也越来越高,研发时间直线上升。
由此可见,先进航空发动机的研发本来就是一件需要持之以恒的事情。所以,发动机的研究应当作为一个独立的领域进行发展,而不能因为飞机项目的中断而中断——不同时代多个型号的飞机使用同一系列发动机的情况即便是在财大气粗、技术先进的美军之中也很常见。目前,这个问题已经得到了妥善的解决。我们成立了中国航发集团和航发动力公司来专门进行航空发动机的相关研制工作,这表明中国的航发研发和设计也已经成为一个独立领域,不再从属于其他项目了。在经过了“聚焦主业、瘦体健身”的改造之后,航发动力裁撤了很多和核心发动机业务无关的业务,航空相关的收入占比从2014年的55.98%上升到了2018年的85.33%。
第二个问题则是军民融合不够深度——出于保密和国防安全等需要,很长一段时间以来,中国航发从设计到制造都完全与民营经济绝缘。航空发动机的零部件都是由军工体系中各种以数字为代号的工厂负责制造的。而从全球范围来看,欧美的大型航发企业都很重视军民的协调发展。在过去,军/民用发动机之间的销售比值可达4:1,但如今,情形已经完全逆转了。2017年,美国GE公司的民用航发收入是军用部门的5倍以上。
由此可见,尽管随着中国未来的发展,我们会有大批新式战机入列,会给相关军工企业带来巨大的收入,但不论是军工企业还是民营企业,如果现在不抓住机会深入研究航发技术,就很难吃到这波“民航红利”。今天,在航空发动机领域,中国的军民融合已经开始逐渐走入深水区了——军工企业的技术开始在民用市场上使用,民营企业也承接了相当一部分的军用订单。
在航空发动机的研发历史上,和中国最为相似的其实是美国。尽管当年美国有着比中国领先一个时代的工业基础,但中美两国几乎都是在仿制别国产品的基础上掌握了独立生产可靠的喷气式航空发动机的技术。
后来,美国人成功地从“仿制者”蜕变成为“创造者”——以美国普惠(Pratt&Whitney)公司为例——尽管手中掌握了英国罗罗公司发动机(其实就是劳斯莱斯)的生产许可,但普惠公司认为一味地生产别人的产品没有前途,也无法给自己提供技术优势。于是从1946年开始,普惠投入巨资进行研发,拼尽全力解决技术问题,追赶竞争对手。当时,最先进的喷气式发动机的推力大概只有5000磅,普惠却把自己的目标定位在10000磅。在经过5年的研发之后,普惠公司率先提出了划时代的双转子方案,并于1951年推出了美国第一款推力达到10000磅的发动机——J57。
我们将美国发动机厂商视为竞争对手、视为追赶的目标,不仅要承认对方的技术优势,也应当对对手表示敬意——我们的科研人员为了发动机奋斗了60多年,很不容易,但同时,美国人又何曾停下脚步呢?中国航空发动机一路走来,在最近的10年里,才终于进入了一个高速发展的轨道。对于航空发动机这样的艰巨项目、庞大工程,它不仅需要先进的技术和科学的管理,有时候甚至还需要艺术家们所渴求的那种“灵光一现”。
北京航空航天大学的高歌教授年轻时候一直在青海沙漠地区的秘密基地工作。在沙漠地区,新月形状的沙丘几乎随处可见,但他发现了沙丘的奇怪特性——无论如何强劲的风暴,沙丘的形状永远都是新月的样子。于是,他从流体力学的角度开始了研究,用物理学和数学的方法解释了沙丘保持稳定的秘密,而后又将这种原理用在了航空发动机的火焰稳定器上,发明了“沙丘驻涡火焰稳定器”,极大地提高了中国航发的燃烧效率和火焰稳定性,极大地提高了国产航发的合格率,这项发明也在1984年获得了国家科技进步一等奖,钱学森都对此赞不绝口。
其实,中国航发一直都在进步:之前我们提到的热障涂层,其性能已经达到了世界先进水准,和欧美厂商产品的性能不相上下。甚至在20世纪60年代,我们领先于苏联,率先制成了更适合散热的空心叶片。
1954年8月16日,在湖南株洲的一家小工厂里,我们第一次在苏联老大哥的帮助下制造了自己的第一台航空发动机,尽管是一台早已落伍的活塞螺旋桨发动机,但也终于终结了我们没有自己飞机发动机的历史。科学,的确没有捷径可走,有的只是勤奋、付出、对规律的尊重和偶尔的灵光一现。我相信,中国航发在未来的某天必然能够拥有我们现在所期待的那种强悍性能,但如果要从跟随者变成领军者,那么就要做好付出更多、牺牲更多的准备。
航发领域,中国整体呈现的是“军强民弱”的格局——军用航发自给自足但民用航发仍然长期依赖于国外。这种依赖不是百分之几十而是百分之百,中国民航正在使用的客机的航空发动机,不论是进口的空客A320、波音737还是国产的C919、ARJ系列支线客机,都要依赖所有进口。假如进口航发被切断了供应,中国上到C919下到ARJ,所有的民航飞机的生产都必然终止。如果这一天明天就来,那么中国民航企业和大飞机厂商将遭遇重大的危机。但如果国产航发服役,那么这一天大概率将不会到来。
在这个关头,国产航发能不能顶上,恐怕需要看时间。目前,国产的CJ1000A发动机仍然处于测试阶段,估计会在2025年之前获得国家认证并使用,取代进口的LEAP发动机。