王思磊

“凡事能干到100%,就不要只干到99%。”三十多年的強度工作經驗讓ARJ21-700飛機副總設計師朱廣榮在大家的印象中似乎有些“固執”。“強度設計是保證飛機安全的最后一道防線,經我們之手分析、驗證過的數據,絕不能有半點差錯。”面對這樣一個苛刻的要求,朱廣榮笑著說:“在飛機設計上,我愿意做個‘固執的強度人。”
回上海繼續干航空
朱廣榮是土生土長的上海人。1978年,朱廣榮高中畢業。那時候,他心中的理想職業是醫生。由于高考提前批次錄取的原因,朱廣榮被西北工業大學飛機系飛機結構強度專業錄取。“知道這個消息后的第一反應還是不想離開上海去外地上學,但是航空領域又讓我充滿好奇,轉念一想,男孩子學學航空也是不錯的,于是就不再糾結了。”談起與飛機結緣,朱廣榮坦言,“這純屬偶然。”
但是,經過大學四年的學習,朱廣榮被飛機的結構強度深深吸引,與飛機的關系從“偶然”漸漸變成了“執念”。1982年大學畢業后,朱廣榮被分配到沈陽601所,一干就是21年。21年間,他先后參與了多個重大軍機型號的設計研制工作,也完成了娶妻生子等重要的人生大事。對于經濟發展蒸蒸日上的“老家”上海,朱廣榮說,從未想過要放棄沈陽的工作回上海。
“改革開放后,上海的經濟飛速發展,但航空企業并不強大。家人都希望我能回來。在沈陽工作期間,也出現過幾次可以回上海的機會,但我有一個想法,只有繼續干航空,才愿意回上海。”
2002年,ARJ21-700飛機立項。2003年,朱廣榮從沈陽調到上海640所,負責ARJ21項目的結構強度工作。中國商飛公司成立后,他先后擔任上海飛機設計研究院強度室主任、強度部部長、ARJ21-700飛機型號副總設計師。
“從軍機轉到民機,其實具有很大的挑戰性,專業設計的理念、方法和標準都不一樣。對于我來說,民機的舞臺更大,強度專業更有用武之地。”這一次,朱廣榮選擇回上海,因為這里也可以繼續干航空了。
感覺比高考還緊張
飛機在飛行時,作用在飛機結構內外的力以及外部的氣候和機械環境等,都會對飛機的結構強度產生影響。強度專業所做的,就是要保證飛機在滿足其他功能設計要求的同時,結構足夠安全。
為了達到這一要求,強度設計人員首先要對飛機的結構強度進行計算分析,分析的結果還需要在試驗、試飛中進行驗證。因此,強度設計人員每天的工作就是和各種數據打交道,數據正確與否,直接影響飛機的安全。在工作中,朱廣榮十分嚴謹,要求所有在報告中出現的數據不能有任何差錯。
“在朱總還是強度部部長的時候,他就要求所有編寫強度報告的人員再三確認,對報告中的數據做到邏輯清晰、有理有據。另外,對每一份報告,還要設置校對人員,校對人員需要將報告中的數據進行重新計算,兩次得出的計算結果一致,才能提交。”和朱廣榮共事了二十多年的強度部三級專業總師章俊杰說。
“對于強度報告中的數據,朱總恨不得要求我們精確到小數點后兩位。每次向他提交報告,我感覺比以前高考還緊張,稍有不明確的地方都要退回來修改。”另一位強度部員工、動強度室副主任設計師宋春艷感嘆。
對強度報告的嚴格把關,可能是朱廣榮“固執”性格中的一部分。他總說:“飛機安全是強度人的生命,對飛機而言,任何強度問題都是大問題。”正是在他的嚴格要求下,強度部門形成了嚴謹、較真的工作作風,設計人員與校對人員共同對報告負責的做法也成為部門傳統,一直延續至今。
在實踐中優化方法
2006年,ARJ21-700飛機通過詳細設計評審,強度專業的工作重點由發圖轉為試驗驗證。強度試驗,就是通過模擬飛機真實受到的載荷、環境條件等,考核飛機結構是否符合適航規定的安全標準和設計要求。
為此,強度設計人員設計了一系列試驗驗證方法。就拿靜力試驗來說,通過在試驗機上加裝約束裝置和加載系統,模擬飛機遇到的載荷情況,隨著載荷的增加,機體結構不斷發生變形,應變片測到的應變數據也在不斷變化,將應變數據進行采集,通過對比分析,就可以驗證當初的結構設計是否滿足要求。
按照以往的經驗,ARJ21-700飛機的靜力試驗使用的是623所的試驗設備,即完成所有數據采集后才能進行對比分析。一次試驗采集到的數據就有成千上萬,為了對比這些雜亂的數據,跟試人員需要花費大量時間。對于小部件的靜力試驗,還可以勉強克服,但到全機靜力試驗的時候,海量的數據分析成為跟試人員的難題。
為了解決這個問題,朱廣榮開始琢磨:如果能對數據進行實時跟蹤,就可以將試驗數據與之前計算的數據進行實時對比,不用等待試驗完成之后再做分析。有了這個想法以后,朱廣榮就帶領團隊開始研究,聯合上海交大申請專項課題,研發出一套試驗現場實時監控系統,并實現與623所測量設備的連接。2007年,這套系統正式投入使用。
“實時監控系統可以將應變數據的變化實時呈現出來。這樣一來,跟試人員既可以實時了解機體各個部位的傳力情況,又可以將試驗測到的數據與之前計算的數據進行實時對比,判斷機體結構是否正常傳力,及時發現問題。”ARJ21-700飛機靜力試驗負責人趙峻峰說。實時監控系統大大提高了試驗效率,如今,這套系統也用在了C919飛機上。
除了實時監控系統,在疲勞試驗中,朱廣榮還帶領團隊進行了載荷譜的優化工作,將疲勞試驗效率提高了一倍。 “以前做疲勞試驗,每天只能完成40到50個起落架次,載荷譜優化后,每天最多可以完成100個起落架次,節省了近一半時間!”ARJ21-700飛機疲勞試驗主管許海生說,“作為團隊帶頭人,朱總總能較早地意識到試驗效率的問題,并能第一時間帶領團隊尋找優化方法。”
試驗現場的定心丸
2011年6月,ARJ21-700飛機開始進行顫振試飛。顫振試飛是ARJ21-700飛機最先開始的適航試飛科目之一,也是一類高風險試飛科目,檢驗的是飛機在整個飛行包線范圍內,無論是在高空、低空,還是以高速、低速,以及各種姿態飛行的時候,都不會產生過度振動、不平穩、不安全的現象。試飛全程由CAAC和FAA的代表進行目擊。
首次進行顫振試飛,所有的流程、方法、過程都是摸著石頭過河。在試飛過程中,就出現了這樣一個難題:顫振試飛和高速試飛誰先誰后?顫振試飛需要知道飛機以什么樣的速度飛行才是安全、可操縱的,而高速試飛需要知道飛機在以高速飛行時是否存在顫振方面的問題。就在兩個專業爭執不下的時候,適航代表又提出:如何表明飛機上的空速指示系統測試的飛行速度是準確的?
“這就好比說,我們要驗證一輛車在以120公里/小時的速度行駛是安全的,但如何證明儀表指示的這120公里/小時是準確的?加上兩個專業誰先飛誰后飛的問題,試驗現場一度出現了意見分歧。”當時擔任顫振專業副主任設計師的章俊杰說。
經過多次討論,最終決定由兩個專業交替進行試飛,并以加拖錐的方法向適航代表表明符合性。
“雖然確定了實施方案,但真正操作起來并不容易,”章俊杰回憶說,“各方壓力洶涌而來。但是,作為強度專業負責人,無論是編制具體方案、向局方表明符合性,還是在試飛現場,朱總都能保持思路清晰,決策及時,為大家指明方向。這極大地影響了周圍的同事,在整個試飛過程中,不管遇到任何困難,我們都沒有慌亂,而是保持鎮定,夜以繼日地想辦法。”
最終,顫振試飛圓滿完成。“固執”的朱廣榮在大家眼里有了另一個印象——試驗現場的定心丸。
在ARJ21-700飛機取證過程中,朱廣榮帶領團隊攻克了無數難關。“強度專業是最枯燥、最無趣、壓力最大的,能堅持下來的人都是好樣的!”朱廣榮這樣評價與他并肩奮戰的年輕同事。在他看來,年輕工程師隊伍的成長對于中國大飛機事業的未來具有重要的意義。