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    國產大飛機C919起飛背后:拿美元按小時咨詢美國專家

    類別:社會新聞發布人:聯迪發布時間:2017-05-05

    新支線客機ARJ21正式投入航線運營10個月后,國產大型客機C919也將首飛。

    5月3日,中國商飛對外宣布,國產大型客機C919將于5月5日在上海浦東國際機場第四跑道首飛。如天氣條件不具備,則順延。

    2016年6月28日,ARJ21首次航線運營飛行。2017年4月,ARJ21飛機迎來第10000名乘客。而即將首飛的國產大型客機C919,機內設座位達168座,航程4075—5555公里,2015年11月2日完成總裝下線,目前已有570架訂單。

    ARJ21、C919之間有諸多聯系。兩款機型同為中國商飛公司研制,中國商飛是實施國家大型飛機重大專項中大型客機項目的主體。現任C919總設計師吳光輝,曾為ARJ21總設計師。

     


    2007年3月30日,中國航空工業可持續發展的決戰性項目:擁有自主知識產權的ARJ21新支線飛機啟動總裝儀式現場。 澎湃資料

    ARJ21之于C919,還有更多意義。新華社解放軍分社記者、航空領域專家劉濟美在其撰寫的圖書《一個國家的起飛:中國商用飛機的生死突圍》(下稱“《一個國家的起飛》”)里披露,在歷時11年3個月的適航審定過程中,ARJ21-700飛機共突破了100多項技術難關,解決制約適航取證的技術難題130多個,同時為中國大型客機C919飛機的適航取證積累了經驗?!罷且蛭廡┨畈構詡際蹩瞻椎氖匝?、試飛,ARJ21-700飛機也被看作是C919大型客機‘先行者’與‘趟路者’”。劉濟美寫道。

    C919從正式立項到首飛,用了將近10年的時間。而從2002年6月14日,國家發改委正式批準新支線飛機項目立項,到2016年6月28日進行首次航線運營飛行,14年間總計有1.3萬人參與了ARJ21項目;吸引了包括美國通用電氣飛機發動機公司在內的19家國際知名系統供應商成為ARJ21的“風險合作伙伴”;是世界上試飛時間最長的飛機,6年中累計安全試飛2942架次,5258小時;歷經54項美國聯邦航空局MOA項目審查,制作了3418份符合性驗證報告。

    劉濟美還在書里寫道,“或許外人覺得我們在ARJ21項目上走得步履蹣跚,但正是這些逢山開路的過程,為C919大型客機乃至寬體客機的研制架起了高速路,他們可以在ARJ21-700飛機的基礎上奔跑起來?!?

    工業和信息化部部長苗圩在為《一個國家的起飛》作的序中寫道:“ARJ21項目是一部波瀾壯闊的創業史,無論是針對爭奪航空市場的博弈,還是尋找國家新的產業支撐的決策;無論是技術上的突破,還是工業化的思維,這個項目都將深深地影響每一個人,都將在制造強國建設歷程中寫下重重一筆?!?

    民機工業是一個保密性較高的行業,ARJ21飛機的研發、制造、試飛過程一直鮮為人知。澎湃新聞爬梳《一個國家的起飛》,提煉出ARJ21起飛背后不為人知的10個細節?;蛐?,C919大型客機首飛的背后,也有類似的細節。

     


    ▲2007年6月28日,ARJ21全機對接。上海飛機制造廠,國產新ARJ21支線飛機機艙內部。 澎湃資料

    注:以下內容選編自《一個國家的起飛:中國商用飛機的生死突圍》

    1,“‘干支之爭’歸根結底都是為了生存之爭”

    中國的民機工業,除了爭論不休的“大飛機”,還有更加激烈的“干支之爭”、“對外合作與自主研制之爭”和“東西之爭”。

    比如,作為運-10飛機的設計單位,上海飛機設計研究所始終主張研制干線飛機。原中航商用飛機公司(編注:中航商飛,成立于2002年9月,由原中國航空工業第一集團公司等15家企事業單位共同投資組建,總部設在上海,2008年5月整體并入中國商用飛機有限責任公司)總經理助理陳綏寧認為:“事實上,‘干支之爭’恰恰反映出我們的思想讓然停留在‘我們只管造出飛機’這個舊有觀念意識里,卻忽視了發展民機產業最重要的一條規律是‘獲得商業成功’?!?

    1998年6月17日,用于AE-100項目的100億元人民幣“總理基金”劃出了中國航空工業總公司的賬戶,AE-100項目宣告終結。

    AE-100項目之后,中國民機工業的中流砥柱,一部分成為汽車領域急需的新鮮血液;一部分則把國外學習到的先進的技術應用于開發游樂園的摩天輪和超級秋千。

    2,“承當風險是飛機制造行業的一條重要法則”

    ARJ21-700飛機不僅要在工程學上創造奇跡,而且要能夠準確地滿足大多數乘客的旅行方式,大多數航空公司的運營方式。

    2000年3月12日,時任副總理吳邦國針對ARJ21項目說:“這是最后一次機會,不要再錯過!”

    幾家航空公司走下來,原中航商飛公司意識到產品支持才是航空公司選購飛機時考慮最多的因素。

    1000名中國設計師們與19家國外系統供應商,將所有的知識綜合到一起令航空公司廣泛的需求最終得以實現。在無數次探討與思考之后,原中航商飛公司決定憑借ARJ21—700飛機的座級數、舒適度以及西部適應性這些特點,來贏得市場競爭的青睞。

     


    2010年4月13日,中國第四架具有自主知識產權的ARJ21-700飛機在上海首飛成功。這是ARJ21-700項目試驗批次的最后一架試飛機,也是第一架在性能上模擬了最終交付狀態的試飛機,標志著中國新支線飛機項目進入了高強度、大密度的試飛階段。 澎湃新聞記者趙昀圖

    3,“銷售第一架飛機需要一種信任”

    2001年,原中航商飛公司要在市場上找到與他們一樣,對未來支線航空市場充滿信心的客戶;相信他們有能力把還停留在紙上的飛機制造出來的客戶;愿意與他們一起為8年之后才能飛起來的飛機持續投入資金的客戶;愿意與他們共同承擔風險與挑戰的客戶。

    2003年9月17日,在第十屆北京國際航空展覽會上,原中航商飛公司正式與山東航空股份有限公司、深圳金融租賃有限公司、上海航空股份有限公司簽署啟動用戶協議,三家啟動用戶共購置35架ARJ21-700飛機。

    最早與原中航商飛公司簽訂啟動用戶協議的是上海航空股份有限公司,但是,他們明確對原中航商飛公司表示“不要對外宣布”。在很長的一段時間里,關于35架飛機訂單的真實性,仍然流傳著許多傳言,甚至連國防科工委在批準ARJ21項目時也提出審查購機合同的要求。

    4,曾在經典試驗中遭遇失敗

    創建于1965年4月12日的中國飛機強度研究所,具有代表國家對新研制和改型飛機結構強度進行鑒定和驗證試驗的職能,中國新研制飛機的每一張首飛通行證都是從這里發出的。

    著名的456機庫是中航工業飛機強度研究所設在中航工業飛行試驗研究院里的一個專門進行強度試驗的機庫,中國很多著名航空器的強度試驗就是在這個機庫里進行的,ARJ21-700飛機首飛前的準飛證也是從這里發出。

    2.5g是飛機在俯沖和突然拉升時產生的最大載荷(編注:飛機在空中飛行時,作用在飛機結構內、上的力,例如:空氣動力、發動機推力、飛鳥和冰雹及砂石等外部撞擊力,內部慣性力、阻尼力、彈性力、壓力傳遞等都被稱為“飛機載荷”),一般商用飛機在航線上飛行的時候是不會飛2.5g載荷,但是,適航條款規定必須承受2.5g的載荷,如果實驗失敗了,則意味著ARJ21-700飛機在彎曲的強度載荷上是不合格的,不能進行商業運營。

    飛機加載到85%,載荷在持續增加著,忽然間,中后機身段先是傳來金屬斷裂的聲音,緊接著龍骨梁的位置“嘭”的一聲巨響,安靜的456機庫里就像響徹了一聲炸雷,隨后,緊繃在01架靜力試驗機上的鋼索全部自動卸載,飛機向下一沉,上翹接近1.8米的機翼也瞬間回到了原位。

    5,“我們拿著美元按小時給美國專家付費咨詢”

    2010年2月1日,FAA(編注:Federal Aviation Administration,簡稱FAA,美國聯邦航空管理局)正式啟動ARJ21-700飛機的“影子審查”(編注:影子審查,即中國民航適航審查時,FAA派人了解、指導、監督、決策,但不與被審查方直接對話)工作,并將2.5g試驗作為第一個“影子審查”項目。

    不改變現有的試驗加載方式,2.5g試驗就進行不下去,至于如何去實現這種方式需要申請人自己尋找辦法,CAAC(編注:CAAC,即中國民用航空局)幾乎每次審查會議上都在追問這個問題。

    “我和陳勇(編注:陳勇,ARJ21-700飛機總設計師)到美國找專家進行咨詢,拿著美元,按小時給這些專家付費咨詢,那時候看著錢就這樣花出去,的確心里很著急?!筆比紊蝦7苫杓蒲芯吭呵慷炔坎砍ぶ旃閎偎?。

    2010年6月20日,456機庫里隆重地進行了采用斜加載方式的限制載荷試驗,最終的試驗結果表明,機翼變形與設計人員分析的結果完全一致。

    “我們首次采用了國際上先進的垂直弦平面的加載技術、新的扣重方案、新的調零方法、支反力控制等新技術,并且得到了CAAC和FAA的認可與接受?!筆比紊蝦7苫杓蒲芯吭褐呦钅坎坎砍だ盍嶠檣芩?。

     


    2015年12月29日,ARJ21客機起飛。標志著國內航線將首次擁有自己的噴氣式支線客機,更標志著我國走完了噴氣式支線客機設計、試制、試驗、試飛、取證、生產、交付全過程,具備了噴氣式支線客機的研制能力和適航審定能力。 澎湃新聞記者賈亞男商飛徐炳南圖

    6,最為順利的一次顫振試飛

    顫振是探索最大飛行速度的高風險試飛科目,它可以讓飛機瞬間解體,是一切試飛科目的基石。

    顫振是彈性飛機在氣流中發生的發散自激振動,是由非定??掌?、慣性力以及彈性力耦合在一起所引起的。當飛機的飛行速度大于某一臨界速度后,偶然的小擾動都會引起飛機振幅持續增大的振動,直至振動無限擴大導致機毀人亡。

    “顫振試飛屬于國際I類風險科目,因為其高風險性,所以是我們唯一在TIA(型號檢查核準書)之前與CAAC并行的試飛科目,也是FAA開展‘影子審查’的第一個試飛科目?!筆比沃泄譚曬疚靼餐獬∈匝槎癰貝蠖映ぐ子攬斫檣芩?,“所以,顫振試飛能否順利完成,不僅直接影響ARJ21項目進入TIA的節點,也影響中美適航雙邊協議的進展?!?

    2011年8月3日15時50分,由試飛員陳明和趙生駕駛的ARJ21-700飛機101架機安全降落在試飛院的跑道上,為4個月的顫振試飛畫上了圓滿的句號,這也是ARJ21項目研制歷史上,進行得最為順利的一次試飛。

    7,“通過8220次失速在安全性與經濟性之間尋找平衡點”

    顫振試飛探索的是飛機的最大速度,而失速試飛則定義的是飛機的最小速度,一旦將這兩個速度定義清楚,那么ARJ21-700飛機在包線內任何飛行就都是安全的。

    “失速試飛一直是商用飛機研制的難點問題,他的難度和復雜性在于:失速與深失速特性的研究與預測、失速和深失速的改出能力和方法以及失速?;ぢ嘸納杓頻任侍??!鄙蝦7苫杓蒲芯吭旱睦疃俺殺硎?。

    失速,無論對于航空安全還是對于航空公司的盈利都至關重要,而商用飛機的失速試飛就是要確定飛機的失速速度,在飛機的安全性與經濟性之間尋找平衡點。

    從2010年12月2日,ARJ21-700飛機進行第一次的自然失速試飛開始,到2012年12月27日,CAAC的局方審定試飛正式結束,ARJ21-700飛機的失速試飛整整歷時兩年的時間。受到失速?;は低徹┯ι獺攔鶵C公司的影響,ARJ21-700先后進行了四輪失速試飛,10多名試飛員與試飛工程師參與其中,甚至有人曾與死神擦肩而過,他們用8220次失速來尋找ARJ21-700飛機安全性與經濟性的最佳平衡點。

    8,“最具爭議的試驗”

    2012年6月19日,從凌晨開始,中國飛行試驗研究院的跑道上就陸續進入了各類車輛,除了參加試驗的科技人員,還有很多人是來觀摩ARJ21-700飛機進氣道濺水試驗第一次預試的。

    這是國內首次按照CCAR25部條款要求進行的商用飛機全機級濺水試驗,至于如何組織試驗,以及試驗的結果怎樣,不僅牽動著ARJ21-700飛機型號申請人的心,甚至也引起了國內大型飛機研制廠商的關注,因為在此之前,中國在此領域沒有任何工程數據和經驗可以借鑒。

    即使在之前一年多的時間里,中國商飛公司與CAAC就試驗本身設想了無數種情況來避免風險,但是沒有經過工程試驗,沒有人真正知道,當ARJ21-700飛機在最大起飛重量的構型下,以240公里每小時的速度沖過積有12.7毫米(最深處達40毫米)的水池時,飛機輪胎卷起的水會以怎樣的形式、多大的力量打到ARJ21-700飛機的哪些部位上?吸入了大量水后的發動機是否還能正常工作?飛機的機體結構是否會受到損傷?這種損傷是否還能修復?

    機務人員發現,在水的沖擊下,主起落架整流罩壁板I外蒙皮變形翹起;中后機身右側下壁板變形翹起;左發進氣道整流罩一處漆層脫落同時復材表面破裂;后貨艙門手柄脫開。

    FAA“影子審查組”代表也一再強調:“前輪導水槽的設計使進入發動機的進水量太大了,這并不是一種理想的設計形式?!?

    9,“在國內僅有的一條跑道上捕捉幽靈般出沒的大側風”

    2013年3月27日,ARJ21-700飛機102架機再次飛抵嘉峪關機場,這是102架飛機第四次再次執行大側風試飛任務。在業內人士看來,自然結冰試飛與大側風試飛是ARJ21-700飛機進行的最為艱難的兩個試飛科目,因為這兩項試驗都對氣象條件有著極為嚴格甚至苛刻的規定與限制。

    “我們需要的是垂直于跑道,同時不起揚沙,而且風速能穩定維持在23.5~28節次的大側風?!弊魑芴迤ㄒ檔母弊萇杓剖?,趙克良負責的科目總是與風險與艱難密不可分,“正是這些對于氣象條件的苛刻規定與限制成為ARJ21-700飛機大側風試飛的難度所在?!?

    “雖然ARJ21-700飛機的使用限制在28節,但是經過四年的大側風試飛,由于我們始終沒有尋求到更為嚴酷的氣象條件,ARJ21-700飛機的抗側風能力,我們只演示到22節……”趙克良說。

    在ARJ21-700飛機大側風試驗隊大隊長祥升看來,盡管ARJ21-700飛機的大側風試驗仍然沒有迎來真正意義上的成功,但是,四年的探索與實踐無論是從試驗的組織管理還是條款的驗證方法上都為中國民機的研制積累了豐富而寶貴的經驗。

    10,首家用戶

    2014年9月,ARJ21-700飛機最小飛行機組試飛試驗展開,這項試驗涉及11個機組、17名試飛員。時任ARJ21-700飛機的全球首家用戶,成都航空公司總經理隋光明也帶領自己的飛行團隊參加了這項試飛。

    最小飛行機組試飛的目的主要是通過多個機組的主觀評價和生理參數測量,來衡量和評估在不同試驗場景下,機組成員對相關器件的可達性和操作的簡易性,以及最小機組(兩人制)的工作量是否滿足適航規章要求。

    2014年12月30日,時任中國民用航空局局長李家祥乘坐ARJ21-700飛機105架機從上海飛往北京,他說:“我要向世界宣告,中國研制的噴氣式客機是安全可靠的,是可以信任的?!?

    在對ARJ21-700飛機的手冊進行評審的過程中,成都航空公司對比使用空客飛機手冊的經驗,提出了6000多條的建議,這意味著ARJ21的某些維修方法不易操作,甚至個別維修方式需要更改。

    在很多航空業內人士眼中,成都航空與ARJ21—700飛機的聯姻更多的是出于企業重組的需求。但在四川航空集團有限責任公司總經理隋明光看來,選擇成為國產民機首家用戶的意義在于參與民機戰略上的合作,“我們肩負著為ARJ21飛機進行示范運營的獨特使命,責任在于開拓國產商業飛機的市場價值?!?

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