追梦记

潘飞 整理   2016-05-08 05:12:54


对于不断发展壮大的中国民机产业而言,只有飞上蓝天才是硬道理。

潘飞 整理

启动ARJ21项目

发展中国民机产业,让老百姓坐上中国人自己制造的喷气式飞机,是几代航空人的夙愿,多少人为此付出了长期艰苦的努力和探索,为的就是找出一条适合中国民机产业发展的成功之路。然而,30多年间,研制项目几上几下,这条路还是没有走通。是先发展干线飞机还是支线飞机?以我为主还是走国际合作之路?如何组织研制队伍……这些问题长期困扰着中国民机产业的发展。

2000年2月15日,国务院总理朱镕基召集会议专门听取民用飞机发展思路汇报,研究民机发展问题。在会上,朱镕基要求大家很好地总结民机发展的经验并指出:最大的教训就是用计划经济、用搞军机的一套办法来搞民机;应当从市场出发,按市场机制办事发展民机。他同时指出,发展支线航空已迫在眉睫,要集中力量攻支线,发展具有世界水平的涡扇发动机的支线飞机。同年3月6日,在九届全国人大三次会议上,国家发展计划委员会在《关于1999年国民经济和社会发展计划执行情况与2000年国民经济和社会发展计划草案的报告》中,把发展民用飞机列入国家新兴产业计划。

随后,中航一集团于7月17日在向国防科工委呈报的“新支线飞机项目建议书”中提出:要根据市场需求和现有技术水平,抓住我国支线飞机未来将出现批量更新换代的机遇,尽早启动符合国际适航标准的新型支线客机研制及系列化发展。2000年11月17日,中航一集团在上海飞机设计研究所宣布:新支线飞机项目公司筹备组正式成立并启动运行。筹备组提出,以ARJ21(Advanced Regional Jet for the 21st Century)作为我国新型涡扇支线飞机系列的科研代号,意为“面向21世纪的先进涡扇支线飞机”。2001年3月15日,九届全国人大四次会议批准《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》,其中将新型涡扇喷气支线客机列为国家12项高新技术工程之一。自此,ARJ21-700(以下简称ARJ21)新支线飞机项目正式启动,中国民机产业走上了一条市场机制下的自主创新之路。

经国务院批准,2008年5月11日,由国务院国有资产监督管理委员会等六方共同出资组建、由国家控股的中国商用飞机有限责任公司(简称“中国商飞公司”) 在上海揭牌成立。中国商飞公司被赋予的历史使命是:作为主体实施国家大型飞机重大专项中大型客机项目,作为主要载体统筹干线飞机和支线飞机发展,实现我国民用飞机产业化。

完美首飞

大场镇位于上海市区北部,中国商飞公司所属上海飞机制造有限公司即坐落于此。2008年11月28日中午12时20分,一架蓝白相间的飞机此刻正静静停在机场跑道的尽头,等待起飞的命令,这就是首架由中国自行研制的ARJ21飞机101架机。

12时23分,随着时任中国商飞公司董事长张庆伟下达放飞命令,101架机开始滑行、加速。滑至600米左右时,飞机猛地抬头,腾空而起,在天空翱翔了61分钟后安全返航。

赵鹏(ARJ21首飞试飞员):首次试飞相当完美。ARJ21操控中的自动化集成度相当高,操作界面简洁,目标实现容易。我们这个飞行机组和中国的民机事业几乎是同时出现的,可以说同龄。ARJ21首次试飞成功上天,对中国的民机事业来说是向前迈出了一大步,因此这一刻令我们感到非常激动、光荣和自豪。

杨利伟(神舟五号宇航员):我到驾驶舱感受了一下,ARJ21的驾驶界面集成度很高,飞机操控性能很好,体现了我国改革开放30年以来的科技成果和国家的工业化水平。

刘大响(中国工程院院士):ARJ21首飞成功,迈出了我国自主研制大型客机的第一步。ARJ21成功首飞,说明我们已经解决了很多飞机制造中的关键性技术问题和质量问题。

同年12月,工信部正式批准ARJ21项目进入试飞取证阶段。但此时或许所有人都未曾想到,最初计划两年完成的试飞取证,最终却花费了六年多时间。因此,ARJ21的这次完美首飞,仅仅是它接下来漫漫试飞路上的第一步,是前后五架试飞机总共2942个试飞架次中的第一个回合,是总计5258个试飞飞行小时中的第一个钟头。


2008年11月28日,中国首架拥有完全自主知识产权的支线喷气客机ARJ21飞机首次试飞成功

取证第一关,漫漫寻TIA路

ARJ21的试飞取证分为两步走。第一步叫研制试飞,由申请人(中国商飞公司)进行;第二步叫审定试飞,由局方(中国民用航空局)进行,目的是审查飞机的适航符合性。当申请人顺利完成研制试飞后,方可向局方申请型号检查核准书(TIA)。TIA里明确了飞行试验审查的各项具体要求,由局方审查确定飞机具备安全性与可靠性后向申请人发放。申请人取得TIA后,局方的试飞人员会进驻试飞现场开始进行审定试飞,审定通过后颁发飞机型号合格证(TC)。只有取得了TC,ARJ21才算是一款“上了户口”的合法机型,才算拿到了开展民用航空运输活动的“入场券”,也才能真正进入国内、国际的民机市场参与竞争与合作。因此,取得TIA是取得TC之路上的第一关。如果没有TIA,审定试飞就不能进行,取得TC的目标也就无从谈起。

谢灿军(上海飞机设计研究院副院长、ARJ21项目行政指挥):ARJ21要想拿到国际市场的通行证,那么它的设计、试验、生产和使用维护等,都要严格按照中国民用航空适航条例有关标准实施,同时还要参照美国联邦航空管理局(FAA)相关适航标准的对应条款。只有达到了这些标准,ARJ21才能获得中国民用航空局(CAAC)颁发的型号合格证。而在拿到型号合格证之前的重要环节,就是必须首先取得TIA,进入局方审定试飞阶段,通过审定试飞来检查飞机的各项性能是否符合适航条款要求。

2009年7月15日,ARJ21飞机101架机顺利转场西安阎良。后续102、103、104架机也陆续在上海实现首飞,截至2010年9月17日,四架架机全部转场阎良,正式转入TIA前试验试飞工作,试航取证任务全面展开。

资料显示,国外有经验的民机制造商从飞机首飞开始到取得TIA,一般只需三到六个月时间。例如:庞巴迪公司的CRJ-700飞机于1999年5月29日实现首飞后, 2000年1月26日即交付首家用户;空客公司的A320-100飞机于1987年2月22日首飞后,1988年2月即获型号合格证并交付使用。然而为了这个TIA,ARJ21却走过了三年多的时间。

为什么这条路走得如此艰难?从101架机“全机稳定俯仰2.5g极限载荷静力”的试验经历中或许可以略窥端倪。这项试验在地面完成,其意义在于:飞机在实际飞行时,当遭遇紊流、阵风或者紧急情况下的大幅度机动时,飞机机翼将因此承受载荷几倍于飞机的重量(简称过载),一般设计值为2.5倍的飞机重量,因此需要验证飞机的机体结构是否足以承受如此大的载荷而不发生结构损伤、破坏等影响飞行安全的情况。2009年12月1日,101架机在进行该试验过程中,当被施加到极限载荷时,由于飞机龙骨结构破坏,结构无法继续承载,试验被迫中止。

试验失败后,各参研单位组织了长达七个月的艰苦攻关。

罗荣怀(中国商飞公司副总经理、ARJ21项目总指挥):取得TIA的时间延迟,一方面说明最初我们对民用大型商用飞机的研制规律认识不足。在ARJ21的验证工作中,我们第一次严格按照和国际适航标准等同的《中国民用航空规章》第25部《运输类飞机适航标准》(CCAR25-R3,也叫“适航25部”)取证,局方和我们都在共同探索和提高,时有因为验证具体方法不能和局方达成共识、验证结果不能完全满足要求,从而影响研制进程的情况出现。反观国外,波音公司对运输类适航标准的实践已有60多年历史,空客也有50多年,而我们仅有10年。他们在研制中严格贯彻适航要求,在验证中“检查”设计的预期;而我们在一开始的研制中却并没有完全贯彻相关要求,而是在设计基本完成后用试验来“验证”对条款的符合性,从而造成很多计划不能按预期完成,需要修改设计和试验方法才能符合适航要求。

另一方面则说明我们经验上的缺乏。回顾中国航空工业60年的历史,之前还没有一款喷气式大型商用飞机完整、自主地完成过“适航25部”的取证,因此缺乏经验,这种情况是客观存在。尽管“运十”飞机在20多年前已完成首飞,也试飞了100多个架次,但仅仅走到工程发展阶段,并没有进入型号取证阶段。至于“新舟60”和“新舟600”飞机,虽然取得了适航证,也投入了航线运营,但它在结构上实际沿用了苏联安-24飞机的机体结构。因此,也不能算完整地走完了“适航25部”的全过程。

郭博智则将TIA的姗姗来迟形象地比喻为“小河里翻船”。

郭博智(上海飞机设计研究院院长、ARJ21项目副总指挥、):之所以花费了数倍的时间才进入TIA,我认为首要的问题就是对TIA的认识不足。我们一开始就缺乏对TIA的正确和统一认识,同时与局方、美国联邦航空管理局(FAA)在理解上也存在偏差,走了很多弯路。认识过程其实并没有多大难度,但要认识准确、到位,确实不易,就像一层窗户纸,捅破了就全明白了,但在没有捅破之前,就是看不到里面的东西。认识过程中主要是沟通与理解的问题。2011年,FAA组织申请方与审查方进行了两次沟通与培训。第一次培训后,我们虽然也认识到了一些不足,但还是认为自己的思路正确;只有通过第二次培训进行认真沟通与交流后,才彻底明白了取得TIA要完成的工作。

除了上述因素之外,对国外系统供应商进行管理的能力不足也是项目推迟的重要原因。“自主创新,国际合作”是中国商飞公司发展民机产业的方向,而“主制造商—供应商”管理模式是公司飞机项目科研生产的主管理模式。在这一模式下,主制造商所具备的研发能力、市场开发能力、管理标准、管理水平一般要高于供应商。也就是说主制造商应当处于产业链高端,而供应商则处于产业链条之中。而在ARJ21项目的合作中,我方虽然身为主制造商却缺乏技术上的高标准和管理上的高水平,从而难以为供应商提供技术规范和管理标准;反过来这些系统供应商却大都来自全球范围内技术能力很强的企业,从而造成本末倒置,我方难以形成有效管理;再加上地域、文化差异等诸多方面的因素,从而造成技术支持的效果不理想,项目效率降低。

2011年3月,在适航审查现场办公会议期间,中国商飞公司对于取得必须完成的工作进行了重新梳理,各专业重新确认了需完成的试飞清单并与局方达成一致,同时提交研制试飞报告并与美国联邦航空管理局沟通一致。4月、7月,中国民用航空局ARJ21飞机型号合格审定审查组与项目申请人两次远赴西雅图,就TIA相关事宜与美国联邦航空管理局进行了深入沟通与探讨。其间,美国联邦航空局ARJ21“影子审查”组就TIA签发前的准备工作对审查组和申请人进行了两次专题培训。所谓“影子审查”,是指中国民用航空局在对ARJ21的适航审定过程中,根据中美双边技术合作协议邀请美国联邦航空管理局对自身的适航审定能力等进行全面深入的评估。之所以邀请美方来进行“影子审查”,是因为美国联邦航空管理局是国际公认的适航认证机构,它作出的适航认证是国际通行的。如果这项工作顺利,将为包括ARJ21和C919等在内的国产飞机取得国际适航资格、进入国际市场节省大量的时间和流程。通过培训与沟通,申请人与局方对TIA都有了全新的认识并确认了工作要求。

王飞(中国商飞公司适航工程中心副主任):这次交流就像是考试,在与美方进行了充分沟通后,感觉豁然开朗。现在回头看,我们之前的确存在认识不到位的问题。走了一些弯路,花时间去做了一些本可以不在TIA前完成的项目,占用了项目资源,而有些应该先完成的项目却被安排到进入TIA之后才去做。经过认真研究,我们在同局方和美方多次沟通讨论后明确了TIA路线图,确定了在TIA之前应该做什么,不应该做什么,哪些试飞内容在审定试飞之前必须完成,哪些可以在审定试飞阶段完成,每项工作应该做到什么程度才能满足进入TIA的要求……

在工作路线图逐步清晰、工作思路逐步理清、工作要求最终确定的条件下,ARJ21项目的TIA前攻坚战全线打响。2011年11月10日,中国商飞公司在阎良外场试验队召开 ARJ21新支线飞机项目TIA工作动员大会,会议宣布成立以罗荣怀为组长的TIA工作攻关组,设领导小组及九个分组,明确了相关职责任务。

罗荣怀:根据公司指示,由我就TIA前的各项工作下达总指挥令,并从项目管理、技术保障、试飞组织、质量安全管理等方面对TIA前的各项工作进行全面部署,要求项目全体参研人员明确任务目标、强化责任落实、不在本单位晚点,不放过一个可飞天气、不绕过一个试飞程序、不放过一个影响安全的问题,全力以赴推进ARJ21试飞工作。同时要按照遵循适航规律、遵守适航要求、尊重局方意见的“三遵(尊)”原则,严格按照适航要求打好取证攻坚战。


试飞员在检查飞机情况

失速试飞:取TIA路上的I类风险科目

召开 TIA工作动员大会后,ARJ21项目全面进入高强度试飞攻坚阶段。

在2011年里,失速试飞一直是ARJ21的头等大事。飞机失速是一种反常的飞行现象,指的是飞机超过临界攻角后,由于机翼气流强烈分离而引起飞机随意、非周期性地非正常运动,使飞机升力明显降低、阻力急剧增大、性能和操稳品质急剧恶化。很多航空事故都是由于飞机临近失速引起的。作为试验试飞科目,失速试飞因其飞行难度大、风险高而著称,是当之无愧的I类风险科目。

赵鹏:失速试飞是ARJ21适航取证试飞最重要的科目之一。失速试飞技术要求高、难度大、风险高。试飞中稍有不慎就有可能造成“双发停车”或进入被试飞界称为“死亡陷阱”的螺旋状态。根据适航合格审定试飞要求,ARJ21失速试飞要完成失速速度、失速特性和失速警告共40余架次试飞。

最终,这项任务的技术支持工作交给了赵克良和他率领的上飞院总体气动部团队。

赵克良(ARJ21副总设计师):ARJ21的失速试飞之所以很难、很危险、很重要,主要体现在“五个一”上:第一款新一代喷气式支线客机,第一次采用国际流行的“主制造商—供应商”管理模式,第一次严格按照“适航25部”中有关失速条款的要求进行,申请人第一次经历民机失速试飞,供应商美国柯林斯公司也是第一次为ARJ21研制“失速安全保护系统”。而这“五个一”叠加到一起,为本来已经是高风险的失速试飞增加了更高的风险和更大的难度。虽然极具风险,但失速试飞意义极其重大。失速试飞确定的失速速度作为飞机的基准速度,既决定着飞机安全飞行的速度范围,又决定着飞机的使用性能和飞行品质,是飞机设计中首先需要确定的基准数据。从设计角度讲,我们希望失速速度越低越好,因为这样证明我们的飞机越安全。

由于受到天气原因等客观因素影响,失速试飞正式开始时间被推迟到2011年11月8日。根据现场指挥部的要求,作为进入TIA前一定要完成的科目,失速试飞必须在2011年12月20日之前完成。时间如此之短,以至于失速试飞团队一开始都认为这是一项几乎不可能完成的任务,千钧重担考验着这支平均年龄不过30岁的年轻技术队伍。

赵克良:以前一起工作的时候老同志居多,关键时刻有人能帮你出个主意,而现在都是年轻人,35岁就可以称老同志了。 我作为他们的头,常常得自己拿主意,的确感觉压力很大。

2011年11月8日,ARJ21飞机104架机TIA前失速适航试飞开始。为了确保在节点之前完成试飞内容,现场指挥部采取主二备二(一天两个架次,备用两个架次)方式组织试飞工作,从早上8点钟开始飞,一直飞到下午5点钟。在失速试飞团队中,操稳专业负责每天的试飞监控、试飞数据分析、提出试飞问题解决方案。白天,操稳专业的成员们轮番在监控大厅监控飞行,随时回答指挥员提出的问题,时刻关注飞机飞行状态;晚饭后,为确保在第二天的任务下达会上提交分析结果,他们还要对白天的飞行情况进行讨论并整理监控时飞行数据的状态点,以备晚上快速处理使用。夜里10点钟,当操稳团队取到当天的试飞数据后,真正紧张、高强度的工作才正式拉开帷幕。四位团队成员分工合作,处理数据并结合飞行员提出的现象分析、讨论、总结……不知不觉,天色已微亮。

李栋成(ARJ21副主任设计师):每天平均两个架次飞下来,数据非常多,我们的处理压力也很大。记得第一天拿到导出的数据时,我当时就傻眼了,密密麻麻的,简直不知从何下手。冷静下来后,我和三位同事从晚上9点钟一直看到第二天早上6点钟。后来处理得多了,也就明白了,只要你能耐得住性子,肯钻研、肯总结规律,很快就能熟悉。当然困难还不止这些。试飞测得的数据真真假假、虚虚实实,对于数据真伪的争论是常有的事。每当出现分歧时,大家都会争论得很激烈,常常争得面红耳赤、口干舌燥,然后才能形成统一意见。

第二天一大早,试飞院会议室内早已座无虚席,伴随着试飞员的讲评声和笔尖记录的沙沙声,操稳团队的成员们一方面认真听取、记录试飞员的讲评,另一方面向飞行员讲解连夜分析得到的结果并细致解答试飞员提出的问题。试飞员们说,操稳团队的快速响应和及时分析得出的数据,使他们对试飞成功充满信心。

赵鹏:为了确保试飞安全,我们和课题组人员进行了充分的沟通协同,认真讨论研究了各项试飞准备。TIA的失速试飞仅仅是个开始,在后面的试飞中,我们机组有信心、有决心完成好试飞任务。

2011年12月17日,随着ARJ21飞机104架机完成最后两次失速试飞,ARJ21飞机TIA前失速试飞科目终告全部完成。至此,经过一年艰苦的研制试飞,ARJ21共完成31个架次的失速试飞,累计进入失速达1600余次,终于获得了适合它的失速保护设置以及性能参数。ARJ21试飞结果表明,ARJ21飞机在各失速试验点响应正常,飞机操稳性能良好,基本符合适航规章要求,圆满完成了TIA前失速适航试飞任务。

赵鹏:执行了这么多次ARJ21失速试飞科目,这些步骤已经像电脑程序一样刻在了机组成员的大脑里:飞机爬升到指定高度后,仔细检查各个系统工作参数,确认一切正常后调整飞机状态,按照计划柔和拉杆,此时飞机的速度开始一点点降低……飞机出现飘摆、抖动。随着速度不断降低,抖动不断加剧,机头迅速下沉,飞机带着急剧的右滚转和加速度向地面坠去……此时迅速稳杆、加油门改出失速状态,飞机又恢复到平飞状态,试飞成功。

赵克良:我们的队伍是年轻的,我们的飞机是年轻的,我们面对的局方也是年轻的。年轻的团队面对一个全新的行业,磨炼必不可少,年轻人必须经过锻炼才能成长起来。作为一名技术人员,就是要以科学求实的态度认真做好每一项工作,要敢于担当,只有这样,我们心里才踏实,我们的乘客也才会踏实。


ARJ21试验项目之挑战高温:在摄氏50多度的高温下接受“烤验”

拥抱吧,TIA!

截至2011年12月底,ARJ21四架验证飞机共完成26项静力试验、鸟撞试验,全机疲劳试验进展顺利;还先后完成了颤振、失速、空速校准、最小离地速度等一系列高难度关键科目的研制试飞任务,累计安全飞行共1000多个起落、近2200小时飞行时间。

2011年12月28日,在上海召开的ARJ21-700飞机型号合格审定TIA准备工作阶段总结会宣布:ARJ21-700飞机项目基本具备了进入TIA的条件。2012年2月13~14日,ARJ21-700飞机型号合格审定委员会第七次会议在上海召开,会议为型号申请方颁发了令人期待已久的第一份型号检查核准书(TIA)。

郭博智: TIA的获得,是ARJ21飞机项目适航取证过程中一个重大的、具有里程碑意义的事件,标志着中国首架拥有完全自主知识产权的涡扇喷气式支线客机研制进入了局方审定试飞阶段。就像学生考试一样,TIA前工作就是复习备考阶段,按照考试大纲的要求复习到位;TIA后工作就是进行由考官监考的考试,考试成绩如何就要看复习准备得如何。

自2008年11月28日ARJ21实现首飞到2012年2月13日,中国的新支线飞机项目已经走过了十年研制、试飞三年两个半月的历程。这是中国民机产业发展的一次艰难探索,是一场没有硝烟的战役。

罗荣怀:新支线飞机从立项到今天,已经走过近十年的研制历程。它为探索我国大型民机的研制体系锻炼了队伍、增强了信心、提高了能力,为后续项目的开发累积了经验,蹚出了一条路。它所走的每一步几乎都填补了国内管理和技术空白,每一步都具有开拓性、创新性,因此每一步都很艰辛。它的研制成功为C919等更大型飞机的研制奠定坚实基础,具有深远意义。

陈勇(ARJ21飞机总设计师):ARJ21技术先进、系统复杂,对试验试飞人员而言是一个前所未有的挑战。在整个试验试飞过程中,ARJ21共突破了100多项技术难关,解决制约适航取证的技术难题130多个,同时也为C919飞机的适航取证积累了经验。

谁无暴风劲雨时,守得云开见月明。随着TIA的取得,ARJ21项目的“开路先锋”们已经完成了翱翔蓝天的历史使命。那么,后继者们能否在全新的审定试飞征程上成功取证,实现中国民机腾飞世界、与强者比翼的梦想呢?世界正拭目以待。■(待续)

本文素材由中国商飞公司提供


年轻的ARJ21项目团队

上一篇回2015年5月第5期目录 下一篇 (方向键翻页,回车键返回目录)加入书签

© 2016 毕业论文网 > 追梦记