“一个国家的起飞”背后细节:曾拿着美元按小时咨询美国专家

澎湃新闻记者 张枭翔

2017-05-05 07:28 来源:澎湃新闻

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2007年3月30日,中国航空工业可持续发展的决战性项目:拥有自主知识产权的ARJ21新支线飞机启动总装仪式现场。  澎湃资料
新支线客机ARJ21正式投入航线运营10个月后,国产大型客机C919也将首飞。
5月3日,中国商飞对外宣布,国产大型客机C919将于5月5日在上海浦东国际机场第四跑道首飞。如天气条件不具备,则顺延。
2016年6月28日,ARJ21首次航线运营飞行。2017年4月,ARJ21飞机迎来第10000名乘客。而即将首飞的国产大型客机C919,机内设座位达168座,航程4075—5555公里,2015年11月2日完成总装下线,目前已有570架订单。
ARJ21、C919之间有诸多联系。两款机型同为中国商飞公司研制,中国商飞是实施国家大型飞机重大专项中大型客机项目的主体。现任C919总设计师吴光辉,曾为ARJ21总设计师。
ARJ21之于C919,还有更多意义。新华社解放军分社记者、航空领域专家刘济美在其撰写的图书《一个国家的起飞:中国商用飞机的生死突围》(下称“《一个国家的起飞》”)里披露,在历时11年3个月的适航审定过程中,ARJ21-700飞机共突破了100多项技术难关,解决制约适航取证的技术难题130多个,同时为中国大型客机C919飞机的适航取证积累了经验。“正是因为这些填补国内技术空白的试验、试飞,ARJ21-700飞机也被看作是C919大型客机‘先行者’与‘趟路者’”。刘济美写道。
C919从正式立项到首飞,用了将近10年的时间。而从2002年6月14日,国家发改委正式批准新支线飞机项目立项,到2016年6月28日进行首次航线运营飞行,14年间总计有1.3万人参与了ARJ21项目;吸引了包括美国通用电气飞机发动机公司在内的19家国际知名系统供应商成为ARJ21的“风险合作伙伴”;是世界上试飞时间最长的飞机,6年中累计安全试飞2942架次,5258小时;历经54项美国联邦航空局MOA项目审查,制作了3418份符合性验证报告。
刘济美还在书里写道,“或许外人觉得我们在ARJ21项目上走得步履蹒跚,但正是这些逢山开路的过程,为C919大型客机乃至宽体客机的研制架起了高速路,他们可以在ARJ21-700飞机的基础上奔跑起来。”
工业和信息化部部长苗圩在为《一个国家的起飞》作的序中写道:“ARJ21项目是一部波澜壮阔的创业史,无论是针对争夺航空市场的博弈,还是寻找国家新的产业支撑的决策;无论是技术上的突破,还是工业化的思维,这个项目都将深深地影响每一个人,都将在制造强国建设历程中写下重重一笔。”
民机工业是一个保密性较高的行业,ARJ21飞机的研发、制造、试飞过程一直鲜为人知。澎湃新闻爬梳《一个国家的起飞》,提炼出ARJ21起飞背后不为人知的10个细节。或许,C919大型客机首飞的背后,也有类似的细节。
2007年6月28日,ARJ21全机对接。上海飞机制造厂,国产新ARJ21支线飞机机舱内部。  澎湃资料
注:以下内容选编自《一个国家的起飞:中国商用飞机的生死突围》
1,“‘干支之争’归根结底都是为了生存之争”
中国的民机工业,除了争论不休的“大飞机”,还有更加激烈的“干支之争”、“对外合作与自主研制之争”和“东西之争”。
比如,作为运-10飞机的设计单位,上海飞机设计研究所始终主张研制干线飞机。原中航商用飞机公司(编注:中航商飞,成立于2002年9月,由原中国航空工业第一集团公司等15家企事业单位共同投资组建,总部设在上海,2008年5月整体并入中国商用飞机有限责任公司)总经理助理陈绥宁认为:“事实上,‘干支之争’恰恰反映出我们的思想让然停留在‘我们只管造出飞机’这个旧有观念意识里,却忽视了发展民机产业最重要的一条规律是‘获得商业成功’。”
1998年6月17日,用于AE-100项目的100亿元人民币“总理基金”划出了中国航空工业总公司的账户,AE-100项目宣告终结。
AE-100项目之后,中国民机工业的中流砥柱,一部分成为汽车领域急需的新鲜血液;一部分则把国外学习到的先进的技术应用于开发游乐园的摩天轮和超级秋千。
2,“承当风险是飞机制造行业的一条重要法则”
ARJ21-700飞机不仅要在工程学上创造奇迹,而且要能够准确地满足大多数乘客的旅行方式,大多数航空公司的运营方式。
2000年3月12日,时任副总理吴邦国针对ARJ21项目说:“这是最后一次机会,不要再错过!”
几家航空公司走下来,原中航商飞公司意识到产品支持才是航空公司选购飞机时考虑最多的因素。
1000名中国设计师们与19家国外系统供应商,将所有的知识综合到一起令航空公司广泛的需求最终得以实现。在无数次探讨与思考之后,原中航商飞公司决定凭借ARJ21—700飞机的座级数、舒适度以及西部适应性这些特点,来赢得市场竞争的青睐。
2010年4月13日,中国第四架具有自主知识产权的ARJ21-700飞机在上海首飞成功。这是ARJ21-700项目试验批次的最后一架试飞机,也是第一架在性能上模拟了最终交付状态的试飞机,标志着中国新支线飞机项目进入了高强度、大密度的试飞阶段。  澎湃新闻记者 赵昀 图
3,“销售第一架飞机需要一种信任”
2001年,原中航商飞公司要在市场上找到与他们一样,对未来支线航空市场充满信心的客户;相信他们有能力把还停留在纸上的飞机制造出来的客户;愿意与他们一起为8年之后才能飞起来的飞机持续投入资金的客户;愿意与他们共同承担风险与挑战的客户。
2003年9月17日,在第十届北京国际航空展览会上,原中航商飞公司正式与山东航空股份有限公司、深圳金融租赁有限公司、上海航空股份有限公司签署启动用户协议,三家启动用户共购置35架ARJ21-700飞机。
最早与原中航商飞公司签订启动用户协议的是上海航空股份有限公司,但是,他们明确对原中航商飞公司表示“不要对外宣布”。在很长的一段时间里,关于35架飞机订单的真实性,仍然流传着许多传言,甚至连国防科工委在批准ARJ21项目时也提出审查购机合同的要求。
4,曾在经典试验中遭遇失败
创建于1965年4月12日的中国飞机强度研究所,具有代表国家对新研制和改型飞机结构强度进行鉴定和验证试验的职能,中国新研制飞机的每一张首飞通行证都是从这里发出的。
著名的456机库是中航工业飞机强度研究所设在中航工业飞行试验研究院里的一个专门进行强度试验的机库,中国很多著名航空器的强度试验就是在这个机库里进行的,ARJ21-700飞机首飞前的准飞证也是从这里发出。
2.5g是飞机在俯冲和突然拉升时产生的最大载荷(编注:飞机在空中飞行时,作用在飞机结构内、上的力,例如:空气动力、发动机推力、飞鸟和冰雹及砂石等外部撞击力,内部惯性力、阻尼力、弹性力、压力传递等都被称为“飞机载荷”),一般商用飞机在航线上飞行的时候是不会飞2.5g载荷,但是,适航条款规定必须承受2.5g的载荷,如果实验失败了,则意味着ARJ21-700飞机在弯曲的强度载荷上是不合格的,不能进行商业运营。
飞机加载到85%,载荷在持续增加着,忽然间,中后机身段先是传来金属断裂的声音,紧接着龙骨梁的位置“嘭”的一声巨响,安静的456机库里就像响彻了一声炸雷,随后,紧绷在01架静力试验机上的钢索全部自动卸载,飞机向下一沉,上翘接近1.8米的机翼也瞬间回到了原位。
5,“我们拿着美元按小时给美国专家付费咨询”
2010年2月1日,FAA(编注:Federal Aviation Administration,简称FAA,美国联邦航空管理局)正式启动ARJ21-700飞机的“影子审查”(编注:影子审查,即中国民航适航审查时,FAA派人了解、指导、监督、决策,但不与被审查方直接对话)工作,并将2.5g试验作为第一个“影子审查”项目。
不改变现有的试验加载方式,2.5g试验就进行不下去,至于如何去实现这种方式需要申请人自己寻找办法,CAAC(编注:CAAC,即中国民用航空局)几乎每次审查会议上都在追问这个问题。
“我和陈勇(编注:陈勇,ARJ21-700飞机总设计师)到美国找专家进行咨询,拿着美元,按小时给这些专家付费咨询,那时候看着钱就这样花出去,的确心里很着急。”时任上海飞机设计研究院强度部部长朱广荣说。
2010年6月20日,456机库里隆重地进行了采用斜加载方式的限制载荷试验,最终的试验结果表明,机翼变形与设计人员分析的结果完全一致。
“我们首次采用了国际上先进的垂直弦平面的加载技术、新的扣重方案、新的调零方法、支反力控制等新技术,并且得到了CAAC和FAA的认可与接受。”时任上海飞机设计研究院支线项目部部长李玲介绍说。
2015年12月29日,ARJ21客机起飞。标志着国内航线将首次拥有自己的喷气式支线客机,更标志着我国走完了喷气式支线客机设计、试制、试验、试飞、取证、生产、交付全过程,具备了喷气式支线客机的研制能力和适航审定能力。  澎湃新闻记者 贾亚男 商飞 徐炳南 图
6,最为顺利的一次颤振试飞
颤振是探索最大飞行速度的高风险试飞科目,它可以让飞机瞬间解体,是一切试飞科目的基石。
颤振是弹性飞机在气流中发生的发散自激振动,是由非定常空气动力、惯性力以及弹性力耦合在一起所引起的。当飞机的飞行速度大于某一临界速度后,偶然的小扰动都会引起飞机振幅持续增大的振动,直至振动无限扩大导致机毁人亡。
“颤振试飞属于国际I类风险科目,因为其高风险性,所以是我们唯一在TIA(型号检查核准书)之前与CAAC并行的试飞科目,也是FAA开展‘影子审查’的第一个试飞科目。”时任中国商飞公司西安外场试验队副大队长白永宽介绍说,“所以,颤振试飞能否顺利完成,不仅直接影响ARJ21项目进入TIA的节点,也影响中美适航双边协议的进展。”
2011年8月3日15时50分,由试飞员陈明和赵生驾驶的ARJ21-700飞机101架机安全降落在试飞院的跑道上,为4个月的颤振试飞画上了圆满的句号,这也是ARJ21项目研制历史上,进行得最为顺利的一次试飞。
7,“通过8220次失速在安全性与经济性之间寻找平衡点”
颤振试飞探索的是飞机的最大速度,而失速试飞则定义的是飞机的最小速度,一旦将这两个速度定义清楚,那么ARJ21-700飞机在包线内任何飞行就都是安全的。
“失速试飞一直是商用飞机研制的难点问题,他的难度和复杂性在于:失速与深失速特性的研究与预测、失速和深失速的改出能力和方法以及失速保护逻辑的设计等问题。”上海飞机设计研究院的李栋成表示。
失速,无论对于航空安全还是对于航空公司的盈利都至关重要,而商用飞机的失速试飞就是要确定飞机的失速速度,在飞机的安全性与经济性之间寻找平衡点。
从2010年12月2日,ARJ21-700飞机进行第一次的自然失速试飞开始,到2012年12月27日,CAAC的局方审定试飞正式结束,ARJ21-700飞机的失速试飞整整历时两年的时间。受到失速保护系统供应商——美国RC公司的影响,ARJ21-700先后进行了四轮失速试飞,10多名试飞员与试飞工程师参与其中,甚至有人曾与死神擦肩而过,他们用8220次失速来寻找ARJ21-700飞机安全性与经济性的最佳平衡点。
8,“最具争议的试验”
2012年6月19日,从凌晨开始,中国飞行试验研究院的跑道上就陆续进入了各类车辆,除了参加试验的科技人员,还有很多人是来观摩ARJ21-700飞机进气道溅水试验第一次预试的。
这是国内首次按照CCAR25部条款要求进行的商用飞机全机级溅水试验,至于如何组织试验,以及试验的结果怎样,不仅牵动着ARJ21-700飞机型号申请人的心,甚至也引起了国内大型飞机研制厂商的关注,因为在此之前,中国在此领域没有任何工程数据和经验可以借鉴。
即使在之前一年多的时间里,中国商飞公司与CAAC就试验本身设想了无数种情况来避免风险,但是没有经过工程试验,没有人真正知道,当ARJ21-700飞机在最大起飞重量的构型下,以240公里每小时的速度冲过积有12.7毫米(最深处达40毫米)的水池时,飞机轮胎卷起的水会以怎样的形式、多大的力量打到ARJ21-700飞机的哪些部位上?吸入了大量水后的发动机是否还能正常工作?飞机的机体结构是否会受到损伤?这种损伤是否还能修复?
机务人员发现,在水的冲击下,主起落架整流罩壁板I外蒙皮变形翘起;中后机身右侧下壁板变形翘起;左发进气道整流罩一处漆层脱落同时复材表面破裂;后货舱门手柄脱开。
FAA“影子审查组”代表也一再强调:“前轮导水槽的设计使进入发动机的进水量太大了,这并不是一种理想的设计形式。”
9,“在国内仅有的一条跑道上捕捉幽灵般出没的大侧风”
2013年3月27日,ARJ21-700飞机102架机再次飞抵嘉峪关机场,这是102架飞机第四次再次执行大侧风试飞任务。在业内人士看来,自然结冰试飞与大侧风试飞是ARJ21-700飞机进行的最为艰难的两个试飞科目,因为这两项试验都对气象条件有着极为严格甚至苛刻的规定与限制。
“我们需要的是垂直于跑道,同时不起扬沙,而且风速能稳定维持在23.5~28节次的大侧风。”作为总体气动专业的副总设计师,赵克良负责的科目总是与风险与艰难密不可分,“正是这些对于气象条件的苛刻规定与限制成为ARJ21-700飞机大侧风试飞的难度所在。”
“虽然ARJ21-700飞机的使用限制在28节,但是经过四年的大侧风试飞,由于我们始终没有寻求到更为严酷的气象条件,ARJ21-700飞机的抗侧风能力,我们只演示到22节……”赵克良说。
在ARJ21-700飞机大侧风试验队大队长祥升看来,尽管ARJ21-700飞机的大侧风试验仍然没有迎来真正意义上的成功,但是,四年的探索与实践无论是从试验的组织管理还是条款的验证方法上都为中国民机的研制积累了丰富而宝贵的经验。
10,首家用户
2014年9月,ARJ21-700飞机最小飞行机组试飞试验展开,这项试验涉及11个机组、17名试飞员。时任ARJ21-700飞机的全球首家用户,成都航空公司总经理隋光明也带领自己的飞行团队参加了这项试飞。
最小飞行机组试飞的目的主要是通过多个机组的主观评价和生理参数测量,来衡量和评估在不同试验场景下,机组成员对相关器件的可达性和操作的简易性,以及最小机组(两人制)的工作量是否满足适航规章要求。
2014年12月30日,时任中国民用航空局局长李家祥乘坐ARJ21-700飞机105架机从上海飞往北京,他说:“我要向世界宣告,中国研制的喷气式客机是安全可靠的,是可以信任的。”
在对ARJ21-700飞机的手册进行评审的过程中,成都航空公司对比使用空客飞机手册的经验,提出了6000多条的建议,这意味着ARJ21的某些维修方法不易操作,甚至个别维修方式需要更改。
在很多航空业内人士眼中,成都航空与ARJ21—700飞机的联姻更多的是出于企业重组的需求。但在四川航空集团有限责任公司总经理隋明光看来,选择成为国产民机首家用户的意义在于参与民机战略上的合作,“我们肩负着为ARJ21飞机进行示范运营的独特使命,责任在于开拓国产商业飞机的市场价值。”
责任编辑:张枭翔澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> C919,ARJ21,国产大飞机,中国商飞

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