長(zhǎng)達(dá)11年又3個(gè)月的適航審查、超過(guò)6年的試驗(yàn)試飛，至2014年底全部結(jié)束，ARJ21-700飛機(jī)成為中國(guó)第一款具備航線運(yùn)營(yíng)資質(zhì)的噴氣式支線客機(jī)。
在5258個(gè)試飛小時(shí)中，幾乎每一分鐘，被譽(yù)為“刀尖舞者”的試飛團(tuán)隊(duì)都用生命創(chuàng)造著“零的突破”。
在2942個(gè)試飛架次中，每一次起飛都是逼近危險(xiǎn)邊緣的探索，既要保證飛機(jī)與自身的安全，又要獲得設(shè)計(jì)人員滿意的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
每一次著陸都填補(bǔ)著中國(guó)民機(jī)適航審查試飛技術(shù)的空白，也為中國(guó)民機(jī)適航審查體系的完善與發(fā)展留下新坐標(biāo)。
到適航審查結(jié)束，ARJ21-700飛機(jī)共突破了100多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)，解決制約適航的技術(shù)難題130多個(gè)，同時(shí)也為中國(guó)大飛機(jī)C919飛機(jī)的適航積累了經(jīng)驗(yàn)。
“當(dāng)我們走完一個(gè)完整的民機(jī)研制歷程之后發(fā)現(xiàn)，驗(yàn)證一架飛機(jī)，尤其是按照適航標(biāo)準(zhǔn)的要求來(lái)驗(yàn)證飛機(jī)，是一件異常艱難的事。”上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院院長(zhǎng)郭博智告訴《瞭望東方周刊》，“在設(shè)計(jì)與制造階段，每一天都能看見(jiàn)飛機(jī)明顯的變化，甚至一些問(wèn)題也可以暫時(shí)忽略。但在驗(yàn)證階段，所有之前忽略的問(wèn)題、每一項(xiàng)錯(cuò)誤都會(huì)體現(xiàn)出來(lái)，尤其是那些考驗(yàn)設(shè)計(jì)師能力的細(xì)節(jié)問(wèn)題。”
最嚴(yán)酷的適航標(biāo)準(zhǔn)
從事民機(jī)研制的人都知道這樣一句話：研制什么飛機(jī)聽(tīng)市場(chǎng)的，如何研制飛機(jī)卻要聽(tīng)適航的。
適航是適航性的簡(jiǎn)稱(chēng)，是保證飛機(jī)安全性的最低標(biāo)準(zhǔn)。每一名飛機(jī)設(shè)計(jì)師都不敢小覷適航條款的重要性，以及航空產(chǎn)品獲得型號(hào)合格證的艱難程度。
11年來(lái)，參加ARJ21項(xiàng)目的每一個(gè)人都在思考同一個(gè)問(wèn)題：驗(yàn)證一架飛機(jī)到底有多難?
ARJ21-700型飛機(jī)型號(hào)合格審定委員會(huì)委員錢(qián)惠德介紹說(shuō)：“ARJ21-700在航線飛行中使用的速度是0.82馬赫數(shù)，而在驗(yàn)證試飛中，它最終飛到了0.89馬赫數(shù)，充分驗(yàn)證了飛機(jī)的安全裕度。”
“ARJ21-700飛機(jī)機(jī)頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須保證飛機(jī)在與1.8公斤的鳥(niǎo)相撞后，仍能繼續(xù)安全飛行和著陸。”飛機(jī)強(qiáng)度專(zhuān)業(yè)副總設(shè)計(jì)師朱廣榮說(shuō)。
而按照要求，ARJ21-700 飛機(jī)應(yīng)急撤離地面演示試驗(yàn)中，黑夜條件中機(jī)上90名乘客和4 名機(jī)組人員要在90秒內(nèi)從兩個(gè)可用應(yīng)急出口使用滑梯安全撤離至地面。
上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院ARJ21項(xiàng)目管理部部長(zhǎng)王飛介紹說(shuō)：“我們的試驗(yàn)用時(shí)僅57 秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于適航條款的要求。”
ARJ21項(xiàng)目中流傳著一組數(shù)據(jù)，形象說(shuō)明了試飛商用飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)性與驗(yàn)證難度。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在造成人員傷亡的民航飛行事故中，約有17%左右是飛機(jī)失速導(dǎo)致的，失速試飛也一直被視作民用飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)最高的試飛科目。
受?chē)?guó)外供應(yīng)商的影響，ARJ21-700先后進(jìn)行了12輪失速試飛，用了8220次失速來(lái)尋找“安全性”和“經(jīng)濟(jì)性”的最佳平衡點(diǎn)。
往往一個(gè)飛行架次就必須嘗試四五十次失速，甚至與死神擦肩而過(guò)，用生命驗(yàn)證了ARJ21-700的失速特性以及失速警告裕度，這在國(guó)際同類(lèi)機(jī)型試飛中絕無(wú)僅有。
另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)，先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的空中停車(chē)概率約為每30萬(wàn)飛行小時(shí)一次。
假設(shè)一名旅客每周飛行約兩小時(shí)，要經(jīng)過(guò)3000年才能遇到一次發(fā)動(dòng)機(jī)空停的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于航線飛行員來(lái)說(shuō)，若以全部3萬(wàn)小時(shí)的飛行時(shí)間來(lái)計(jì)算，要經(jīng)歷10個(gè)飛行生涯才能遇到一次這樣的致命風(fēng)險(xiǎn)。
然而，試飛團(tuán)隊(duì)經(jīng)常要在一個(gè)架次內(nèi)就執(zhí)行數(shù)十次空中或者地面起飛滑跑閉機(jī)驗(yàn)證，有些科目還要疊加不利的重量、重心以及高原機(jī)場(chǎng)起降等嚴(yán)酷條件。
在ARJ21-700飛機(jī)型號(hào)合格審定審查組試飛、性能專(zhuān)業(yè)組組長(zhǎng)周成剛看來(lái)，這些最嚴(yán)酷的試驗(yàn)條件只有一個(gè)目的：充分驗(yàn)證飛機(jī)的安全性。
用試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立共識(shí)
上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院副院長(zhǎng)、ARJ21項(xiàng)目行政指揮李玲認(rèn)為，與世界知名的飛機(jī)制造商相比，商飛公司作為沒(méi)有型號(hào)研制經(jīng)驗(yàn)的申請(qǐng)人，面臨著缺少工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，“我們不得不做更多的試驗(yàn)來(lái)積累工程數(shù)據(jù)，取得信任。”
2012年6月19日，在中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院的跑道上開(kāi)始進(jìn)行中國(guó)首例按照“CCAR25部”進(jìn)行的全機(jī)級(jí)進(jìn)氣道濺水試驗(yàn)。
這項(xiàng)試驗(yàn)也引起了國(guó)內(nèi)大型運(yùn)輸機(jī)研制廠商的關(guān)注。
“之前我國(guó)在此領(lǐng)域沒(méi)有任何工程數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。”ARJ21-700飛機(jī)動(dòng)力裝置專(zhuān)業(yè)副總設(shè)計(jì)師常紅依然清晰記得兩年前的細(xì)節(jié)，“波音公司[微博]用4個(gè)小時(shí)完成的試驗(yàn)，ARJ21-700飛機(jī)卻用了9天。”
對(duì)于商飛公司和第一次參與此項(xiàng)試驗(yàn)的審查代表們來(lái)說(shuō)，如何確定與取舍試驗(yàn)點(diǎn)，成為他們共同面對(duì)的挑戰(zhàn)，也成為此項(xiàng)試驗(yàn)有效與否的關(guān)鍵所在。
“波音公司在進(jìn)行同類(lèi)試驗(yàn)時(shí)只進(jìn)行6至8個(gè)點(diǎn)的測(cè)試，而我們規(guī)劃了11個(gè)點(diǎn)，飛機(jī)還要從50節(jié)一直增速到140節(jié)抬前輪的速度。”上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院鄭辰介紹說(shuō)，“我們之前沒(méi)有這種工程積累，拿不出可以支撐對(duì)臨界狀態(tài)判斷的直接證據(jù)。在這種情況下，不得不加大試驗(yàn)的速度區(qū)間，用更多試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)表明符合性。直接影響就是加大了試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，拖延了時(shí)間，同時(shí)帶來(lái)了研制成本的增加。”
ARJ21-700靜力試驗(yàn)共計(jì)28項(xiàng)，全機(jī)工況5項(xiàng)，其中4項(xiàng)全部都做到了極限載荷。
“因?yàn)槿鄙贁?shù)據(jù)積累，適航要求最好全部做到極限載荷試驗(yàn)，以驗(yàn)證我們的計(jì)算與分析能力。”朱廣榮解釋說(shuō)，“這給試驗(yàn)規(guī)劃帶來(lái)了極大難處，我們只有一架靜力試驗(yàn)機(jī)，卻要完成4項(xiàng)全機(jī)極限載荷試驗(yàn)，所以必須對(duì)試驗(yàn)的情況充分判斷，合理安排試驗(yàn)次序，才能保證這一架靜力試驗(yàn)機(jī)能將所有的極限載荷試驗(yàn)全部承擔(dān)下來(lái)。”
有些試驗(yàn)不僅是國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行，在國(guó)際上也尚屬首例。
2014年5月20日上午，中國(guó)首例按照國(guó)際適航標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的飛機(jī)主起落架艙內(nèi)輪胎爆破試驗(yàn)，在曙光橡膠(12715, 35.00, 0.28%)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院獲得成功。
此項(xiàng)試驗(yàn)采用的是國(guó)際上最為嚴(yán)酷的“X”型爆破方式：輪胎爆破瞬間僅為11毫秒，所釋放的能量卻相當(dāng)于在主起落架艙內(nèi)引爆2顆手雷。
與國(guó)際上普遍采用的試驗(yàn)?zāi)Ｊ较啾龋?ldquo;X”型爆破釋放的能量要高30倍。
這是一個(gè)國(guó)家的試飛
試飛空域限制、缺少試驗(yàn)條件、沒(méi)有滿足條款要求的氣象條件……在ARJ21-700飛機(jī)長(zhǎng)達(dá)6年的試驗(yàn)試飛過(guò)程中，幾乎每一項(xiàng)都受到各種因素的制約。
商飛公司試飛中心副主任譚祥升負(fù)責(zé)的試驗(yàn)科目，大多數(shù)都是“靠天吃飯”。
在他看來(lái)，外界與其抱怨ARJ21-700飛機(jī)的試飛周期世界最長(zhǎng)，不如更多關(guān)注支撐國(guó)產(chǎn)民機(jī)試驗(yàn)與試飛環(huán)境建設(shè)，“某種程度上，這并不是一款飛機(jī)的試飛，而是一個(gè)國(guó)家的試飛。”
2013年3月27日，ARJ21-700飛機(jī)再次飛抵嘉峪關(guān)機(jī)場(chǎng)，這是這架飛機(jī)第四次在此執(zhí)行大側(cè)風(fēng)試飛任務(wù)。
自然結(jié)冰試飛與大側(cè)風(fēng)試飛是最為艱難的兩個(gè)試飛科目——對(duì)氣象條件都有著極為嚴(yán)格甚至苛刻的規(guī)定與限制。
“我們需要的是垂直于跑道、不起揚(yáng)沙，而且風(fēng)速能穩(wěn)定在23.5節(jié)到28節(jié)的大側(cè)風(fēng)。”趙克良說(shuō)。
譚祥升感慨：“4年來(lái)我們一直在尋求更為嚴(yán)酷的試驗(yàn)條件，但在我們國(guó)家，能夠滿足這種氣象條件的跑道目前只有一條。”就是嘉峪關(guān)的空軍某機(jī)場(chǎng)。
2010年到2013年，ARJ21-700飛機(jī)累計(jì)143天的大側(cè)風(fēng)試飛期間，側(cè)風(fēng)飛行時(shí)間僅有28小時(shí)46分鐘，其余時(shí)間都在等待。
這種尷尬的試飛現(xiàn)狀卻正是中國(guó)民機(jī)試飛條件與能力的真實(shí)體現(xiàn)。
ARJ21-700飛機(jī)型號(hào)合格審定審查組試飛、性能專(zhuān)業(yè)試飛工程師屈展文介紹說(shuō)：“在美國(guó)和俄羅斯都有很多專(zhuān)門(mén)用于試驗(yàn)試飛的機(jī)場(chǎng)，一般都有好幾條交叉跑道，‘米’字形跑道也并不少見(jiàn)。典型的就是美國(guó)愛(ài)德華茲空軍基地，擁有4000英尺到3.9萬(wàn)英尺長(zhǎng)度不等的跑道21條，在此進(jìn)行試驗(yàn)的飛機(jī)在遇到大風(fēng)天氣時(shí)，可以根據(jù)風(fēng)向選擇需要的跑道。”
去北美捕捉極端條件
國(guó)際上也有跨國(guó)試飛，波音787飛機(jī)和空客A380飛機(jī)都在冰島進(jìn)行了大側(cè)風(fēng)試飛，以節(jié)省試飛成本與時(shí)間。
2014年4月28日，ARJ21-700飛機(jī)完成了遠(yuǎn)赴北美五大湖區(qū)的萬(wàn)里“追云”之旅。這是它第一次環(huán)球飛行，目的是完成另一個(gè)關(guān)鍵試飛科目——自然結(jié)冰試飛，以驗(yàn)證其在自然條件下仍具備安全飛行與運(yùn)營(yíng)的能力。
同樣的試飛，巴西航空工業(yè)公司ERJ190飛機(jī)僅用了7天，美國(guó)波音777飛機(jī)是17個(gè)月，ARJ21-700飛機(jī)是4年……
按照中國(guó)民航規(guī)章和美國(guó)聯(lián)邦航空條例的相關(guān)規(guī)定，商用飛機(jī)進(jìn)行自然結(jié)冰試驗(yàn)的氣象條件必須滿足：連續(xù)最大結(jié)冰試驗(yàn)時(shí)液態(tài)水含量在每立方米0至0.8克，水滴直徑在15至40微米;間斷最大結(jié)冰試驗(yàn)時(shí)液態(tài)水含量在每立方米0至3.0克，水滴直徑在15至50微米，尤其是后者更屬于極其罕見(jiàn)的極端氣象條件。
“這是對(duì)北美地區(qū)結(jié)冰氣象云層統(tǒng)計(jì)后得到的數(shù)據(jù)。我們?cè)跒豸斈君R苦尋了4年，幾乎沒(méi)有捕捉到這樣的氣象。ARJ21-700飛機(jī)不得不到數(shù)據(jù)誕生地進(jìn)行自然結(jié)冰試飛。”商飛公司副總經(jīng)理趙越讓說(shuō)，“這樣直接影響了進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間表。”
“在此之前，ARJ21-700飛機(jī)從來(lái)沒(méi)有飛過(guò)這么遠(yuǎn)的距離。從哈爾濱到底特律河畔的溫莎城，1.4萬(wàn)公里的飛行途中，要經(jīng)歷大風(fēng)、低溫、暴風(fēng)雪以及越洋等諸多考驗(yàn)。”羅榮懷非常清楚這一路的風(fēng)險(xiǎn)，“雖然有些晚，但ARJ21-700飛機(jī)必將飛向世界，這是我們必須接受的挑戰(zhàn)。”
ARJ21-700飛機(jī)經(jīng)歷了高溫、高寒、大側(cè)風(fēng)與自然結(jié)冰等極端氣象條件的52項(xiàng)考驗(yàn)。試驗(yàn)隊(duì)曾堅(jiān)守在零下40攝氏度的呼倫貝爾海拉爾機(jī)場(chǎng)和零上55攝氏度的長(zhǎng)沙大坨鋪機(jī)場(chǎng);還有幾次進(jìn)出側(cè)風(fēng)風(fēng)速高至每秒10米的嘉峪關(guān)鼎新機(jī)場(chǎng);在海拔2842米的青海格爾木機(jī)場(chǎng)創(chuàng)下了一天試飛10個(gè)架次的高效記錄。
“即使經(jīng)歷一系列意想不到的挫折，但是我們解決了所有問(wèn)題，包括那些‘不可能完成的任務(wù)’。”在金壯龍看來(lái)，ARJ21項(xiàng)目的真正價(jià)值在于積累了商用飛機(jī)研制的完整經(jīng)驗(yàn)，建立了一個(gè)完整的民機(jī)試驗(yàn)試飛體系。與此同時(shí)，中國(guó)民航總局也具有了與世界同行同等的適航審定能力，而這一切的實(shí)現(xiàn)都離不開(kāi)ARJ21-700飛機(jī)。
或許，可以將所有參與ARJ項(xiàng)目的研制人員，看做是中國(guó)民機(jī)產(chǎn)業(yè)的“盜火者”。
但愿從此這星星之火可以燎原，也正如中國(guó)民用航空局適航司司長(zhǎng)殷時(shí)軍在ARJ21-700型飛機(jī)型號(hào)合格審定委員會(huì)(TCB)最終會(huì)議上所說(shuō)，“我希望這不是ARJ21項(xiàng)目的結(jié)束，而是系列化的開(kāi)始，我希望，這個(gè)數(shù)字會(huì)是1000架……”
