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前言：大型运输机被称为“现代工业之花"，制造涉及空气动力、化工、电子、冶金、航空电子等学科，位列于知识经济产业的首位，是一个国家总体的实力，运-20大型运输机是中国航空工业的里程碑，研制比火箭更复杂、更困难，本文将详细介绍其不平凡的论证和研制过程。
一：艰难时代
新中国刚刚成立时航空工业为零，但仅仅6年后中国就成为当时世界能生产喷气飞机的少数国家之一，但大型运输机直到60年后才能生产，中国空军的运输机是从美式运输机为起点，1958年仿制苏联的运-5运输机是中国第一种可以批量生产的运输机，但运-5运输机载重能力只有1.5吨，无法满足空军需要，为研制载重能力更大的运输机，中国又参考苏联安-24和安-12运输机研制运-7和运-8运输机，运-7是民用航空运输机，空军要的是运-8运输机，由于在1969年研制启动时，中苏关系己破裂，中国无法获得原始设计资料和图纸，只好进行了反向测绘，经过2年零4个月的艰辛努力，西安飞机厂才完成图纸绘制，1980年正式定型投入小批量生产，不过受限于中国航空工业技术水平和制造能力，运-8运输机总体性能比安-12运输机略差。
空机重量比安-12多4吨，最大载重量比安-12少2.5吨，载油量比安-12少5吨，.巡航速度比安-12少120千米，最大载重航程比安-12少400千米，但可运输96名士兵或16吨以下的车辆及物资的能力对于缺乏大型运输机的中国空军来说还是可以接受的，但因为性能还存在一定不足，只能年产量3-5架缓解当时中国空军的急需，到1986年才生产了25架，到90年代初空军装备也不超过30架，加上各种民用型也不超过50架，而安-12生产了近1050架，而且当时美苏已经开始装备性能更强的C-141、伊尔-76喷气式运输机，运-8运输机显得很落后，中国也计划研制喷气式运输机，但既没有技术储备，也无生产经验，基本上是个空白，手上只有少量进口的苏联和英国喷气式客机，于是决定先研制大型客机。
1970年，空军和航空工业调集了450名航空技术人员到上海成立708工程会战组，上级提岀参考“三叉戟”或测绘“三叉戟客机，3个月完成设计图纸，1971年就生产出飞机，飞机总重85吨，航程6500千米，乘客80~100人，采用3台斯贝发动机，速度950千米/小时，原材料生产、零备件要在上海生产制造，由上海500个厂参与会战，但航空技术人员研究后发现“三叉戟”是-种中短程飞机，航程仅有两三千千米，达不到技术要求，经过多次研究后决定采用波音707方案，但这种方案无样机又无资料，整体油箱密封，客舱气密，发动机吊挂设计和选材等十几个技术问题都要从头开始，就在这个时候，巴基斯坦一架波音707在新疆着陆失事，设计组派了32个单位500人次冒着零下20-30'C的严寒昼夜在飞机上爬上爬下研究测绘，分解研究了400项成品附件，基本弄清了波音707的设计。
但在当时环境下，一些对航空科研和制造一无所知的人掌握了设计大权，随心所欲干扰研制，要求什么都要在上海制造，本来发动机是成都420厂测绘，加工好运到上海来组装就行，却要在在上海一家汽车配件厂制造，这种工厂根本无法胜任，只好再投资几千万元人民币重新建一家工厂，按规定应该造一架静力试验机作静力试验和全机的破坏试验，受到强烈反对，第一架还未做试验就已开始建造第二第三架，加工过程、试验，测量都无记录、生产加工无定额，造成成批报废，200套外涵叶片才一套合格，报废的叶片价格高达450万元，最后取消验收就入库，发动机总装时差错就有448处，生产装配根本控制不了质量，各种问题895项，经过一番努力终于在1980年进行了首次试飞，但没有单位要，生产线也残缺不全，研制计划基本中止。
二：运-20前传
运10下马后，中国大飞机制造基本上是个空白，直到1993年，西飞公司投入了30亿元开始了大型运输机的前期论证，于1997年向军方提出大型军用运输机方案，但“十五”计划并没有安排大飞机项目，2000年，以色列终止与中国在预警机合作后，20多位院士上书希望国家重视对大型飞机的研制，由中国科学院中国工程院向国家上报《关于把研制大型运输机列为国家重大专项的建议》，正好国家下决心要搞预警机，但没有大型飞机作为平台，于是命令以伊尔-76运输机为蓝本研制一款能作为预警机平台的大型运输机，正在这个要求下，运-20大型运输机项目得以立项，2001年，西飞公司提出了建设200吨级大型飞机制造技术和加工能力规划，很短的时间内就拿出了总体设计方案，但后续设计中遇到了一些问题，在乌克兰安东诺夫设计局的技术支持得以解决。
2003年，“863"计划的倡导者王大珩亲笔上书建议中国要有自己的大飞机，几个月后大型飞机被列入“中长期科技发展规划纲要”重大专项的预选课题，2003年11月，科技部组织中国航空工业第一、第二集团公司，学校、部队、民航等各部门专家组成重大专项论证组论证要民用大型客机还是军用大型运输机，航空工业第一集团、航空工业第二集团公司都反对上马大型客机项目，科技部则认为出于产业升级考虑应上马大型客机，8个月的论证期间，论证组每周都要向国务院副秘书长汇报进展，可见抓得多么的紧，2004年11月，由歼8II总设计师顾诵芬和16位航空科技界院士一齐起草的《关于发展我国大型飞机的思考和建议》建议建议将大型飞机列为国家重大科技工程尽快立项，并提出两种机型井举、军民结合，这时西飞公司已经开始了大型运输机的预研。
2006年，科技部会同发改委、国防科工委和总装备部组织20位专家，包括中国航空工业第一、第二集团公司高层，经济学家、技术专家开始第二次立项论证，经过半年论证，最终决定同时上马大型运输机和大型客机，2006年年初，“发展大飞机”被写进《“十一五"规划发展纲要》，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》将大型飞机被列为十六个重大科技专项之一，同年7月成立“大飞机工程”领导小组，2007年2月正式立项启动大飞机工程，上海负责大型客机50%以上的设计制造，大型运输机由航空工业试飞院担任主设计，西飞负责全部的制造，2007年6月20日，代号*072工程"的运-20大型运输机项目正式立项，7月31日，总装备部会同国防科工委召开研制动员部署会议，拉开了研制工作的序幕。
三：设计
国家要求*072工程"五年首飞，八年定型，为了攻克技术跨度大、周期紧张、技术积累不足，配套条件欠缺等重重难关，总装备部、国防科工委、空军，中国航空工业集团公司，一飞院，西飞均设大运办公室，航空工业集团公司组建了负责组织指挥，计划协调人员、经费，物资保障的行政总指挥系统，由时任中国航空工业集团公司副总经理耿汝光担任总指挥，负责总装厂协调的总制造师系统，由一飞院时任副院长罗延生任总质量师，负责研制现场的组织领导工作的研制现场指挥部，由一飞院院长方玉峰、西飞总经理唐军任总指挥，由各级设计师组成的总设计师系统，由“飞豹”总设计师唐长红为总设计师，当时正在新疆进行重点科目试飞的唐长红被紧急电话叫回北京，赶到北京会场时，研制动员部署会已经开始，国防部部长的曹刚川表示：在座的各位一定能看到它飞起来。
作为全新研制的大型飞机，一切都是从零开始，在“调集一切资源，想尽一切办法，不惜-切代价”总动员下，航空工业展开全国调研，很快组建出大飞机工业体系，整个体系第一层是成都飞机工业集团公司、沈阳飞机工业集团公司、陕西飞机工业公司、哈尔滨飞机工业公司、中航飞机起落架有限责任公司，第二层是200家分系统/部件转包商，第三层是上千家零部件/原材料供应商，还有众多的研究所，制造厂、大学均参与机载设备、原材料、元器件研制以及技术支持，一个飞机的技术创新超过30%就是新型号，而运-20超过了90%。，为了加快项目进度，耿汝光率领访问了安东诺夫设计局寻求合作，但安东诺夫设计局感到项目进度无疑是天方夜谭，比喻生孩子要十个月，就是娶十个老婆也不可能一个月生出一个孩子，接下来又提出了一揽子苛刻条件，被耿汝光拒绝。
中国只能自己突破先进超临界机翼设计、先进电传飞行控制系统研制、数字化生产装配和检测等六大关键技术以及衍生出的400多道技术难关，机翼是首要攻克的难关，研发团队瞄准了超临界机翼，光一个机翼平面形状就做了60~100个方案，机翼驱动力设就进行8轮优化，局部修改无穷无尽，修改完了原来的那个方案就要重新设计，经过3年才找到最优的机翼气动外形，距离总体方案冻结只有一个多月时，发现失速特性还达不到民机的安全性要求，设计团队连续奋战一个月终于达到了设计要求，飞行管理系统技术处于空白状态，经过三年才攻下了这道难关，航电系统需要百兆级带宽的局域网，总师系统集结航电专业及相关承研单位组建攻关团队，从技术方案到原理验证，再到每行代码，每一个元件，仅软件就达80万行，用了两年才啃下这个骨头，2010年12月30日，运-20完成了全机设计。
四：制造
2011年5月10日，原型机开铆，期间最大压力源于没有基础、没有规范、没有标准，总师系统提出从设计到制造的数字化三维设计制造技术，就是在计算机上建立数字模型，不再发二维图样，大家计算机上进行协同设计，为推动关联设计和全三维技术，几大主机厂历时三年半培训了两万人次，成飞在80年代末与美国麦道公司合作研发机头，积累了大量经验，运-20大型运输机的机头直径5米，零件数相当于一架歼击机，加工如此大的机头变形尺寸非常大，工技术人员想了很多方法花了半个月才解决，不到3个月就交付了，沈飞曾转包生产过波音737-700尾段，沈飞专门成立复合材料课题研究小组，经过4年的反复试验制造的尾翼减重15%，哈飞拥有国内最大的航空复合材料制造中心，负责研制翼身整流罩和主体整流罩，西飞主要承担前机身中机身机翼研制和整机总装集成任务。
大飞机的装配对变形控制和精度要求非常高，对孔的精度高达0.05毫米，高精度装配的要求靠人工是无法实现的，必须采用了先进的数字化装配技术，利用数字化装配工艺规划，数控设备的自动钻铆、数字化测量设备的测量定位等技术控制精度，在立项前5年西飞就与浙江大学合作成立了大型飞机自动化装配的科研团队，研制了数字化装配成套工艺装备及系统，为设计工装、工具就用了28万张图纸，完成后设计工作量减少40%，生产准备时间缩短75%,，制造周期缩短30%，2011年12月6日，运-20的机翼机身对接耗时仅仅40分钟，运-20的机翼采用的是航空工业制造所、西北工业大学、西飞公司组成的联合攻关团队经过两年研发整体喷丸成形技术，利用高速弹丸流撞击材料表面改变表面状态，将原本分开制造零件一次成形，整个机翼减重200千克。
飞机骨架装配好后，翼盒有将近10万个孔需要手工完成，每个孔有非常严格的精度要求，不能出半点差错，40多名工人平均一个人一天要钻1000个，不光是要钻还要胶，胶铆有两万多个螺丝和螺栓，从出炼到干涸只有8小时，胶运现场就要在争分夺秒全部连接完，完不成要把胶扒掉重涂，运-20大型运输机有400多项电缆，5000余项接插件，电缆长度几万米，几十位电缆工在5排近40米长的工作台捋线，每天要绕着走10公里，运-20还是世界第一个采用3D制造技术的大飞机，以前把一个钢块抠成一个部件，材料浪费达99.5%，3D打印可一次成形产品，强度、疲劳寿命还远远超出预期，小零部件加工难度更大，有些传感器加工余量只有4毫米，最主要的制造难度就是变形，做起来好像绣花一样。
2012年7月6日，首架原型机总装下线，首飞前还要完成可靠性、耐久性试验，两个多月内就进行了50多次的通电试验，接着还要进行了铁鸟台实验、发动机试车，静力试验，起落架强度实验，铁鸟台是一个与真飞机尺寸1:1的综合试验平台，规模是战斗机的10倍，是国内最大规模的综合验证平台，用于完成材料强度等物理性能试验，接下来是静力试验，原型机只需加载到67%载荷即可，各项科目经过194天才全部完成，首飞之前，还需要在跑道上进行滑行测试，飞行员需要在几秒钟内完成47个起降动作，在1米左右高度平飘出数百米再落下来，2013年1月25日上午，空军试飞员邓友明邓友明走下飞机对耿汝光说：一点问题都没有，耿汝光当即决定明天首飞，26日13时50分，1000多名员工、参研单位的代表、军人站满了跑道两旁，14时，001号运-20成功起飞，15时稳稳落地。
五：结语
2013年3月21日，中央电视台节目公开了运-20的研制和生产内幕，2013年4月20日15时，001号运-20进行了第二次试飞，不到一年第二架原型机进行了首飞，2014年第三架原型机完成试飞，2016年6月15日，首架运-20运输机交付空军，2020年2月13日，运-20首次参加向武汉空运医疗人员和物资，不过数量还是略显单薄，限制产能的主要原因是从俄罗斯引进的D-30KP2发动机只能生产40架运-20之用，2021年4月，换装涡扇-20涡扇发动机的运20B现身，2025年前后开始大规模生产，运-20运输机的研制也告一段落。 |
