看得見的飛翔，看不見的百煉成鋼

賈遠(yuǎn)琨

有一架飛機(jī)神秘而悲壯，從誕生之日起就要接受種種“酷刑”，通過完成“極限挑戰(zhàn)”來證明該型飛機(jī)的安全性。破壞性試驗(yàn)注定其永遠(yuǎn)無法翱翔藍(lán)天，但它卻為國產(chǎn)大型客機(jī) C919的安全飛行、適航取證做出不可替代的貢獻(xiàn)。這就是位于中國航空工業(yè)飛機(jī)強(qiáng)度研究所全機(jī)靜力疲勞試驗(yàn)室內(nèi)的C919大型客機(jī)10001驗(yàn)證飛機(jī)。

飛機(jī)的“強(qiáng)健筋骨”與“堅(jiān)韌之翼”是如何煉成的？中國大飛機(jī)的強(qiáng)度試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)伴隨著這架驗(yàn)證飛機(jī)經(jīng)歷了一次次大考，為C919飛得更高更遠(yuǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

地面上的“極限挑戰(zhàn)”

走進(jìn)試驗(yàn)室，一架銀灰色飛機(jī)被鋼鐵框架包裹著，液壓管路延伸到框架的每一個(gè)角落，通過液壓驅(qū)動(dòng)的整套加載系統(tǒng)模擬飛機(jī)的真實(shí)受載，將載荷施加到飛機(jī)上，上萬個(gè)應(yīng)變傳感器通過電纜連接著飛機(jī)上的每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)和應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，一眼看上去，給人“五花大綁受刑”的感覺。

就像測(cè)試人在各種極限條件下的耐力一樣，通過向飛機(jī)施加載荷，測(cè)試機(jī)體“骨骼”在不斷增加壓載情況下的應(yīng)變、扭曲，以及硬度、韌度情況，就是把飛機(jī)放在一個(gè)極端苛刻的環(huán)境中去檢驗(yàn)其耐力。檢測(cè)值幾乎都是飛機(jī)能夠承受的極限，以驗(yàn)證飛機(jī)在遭遇極端情況時(shí)的安全性能。

一架飛機(jī)交付給航空公司投入商業(yè)運(yùn)行，為公眾提供航空運(yùn)輸服務(wù)前，必須經(jīng)過一次全面驗(yàn)證。2.5g極限載荷試驗(yàn)是這場(chǎng)大考中最重要的一個(gè)試驗(yàn)，也是風(fēng)險(xiǎn)最大的試驗(yàn)之一。這個(gè)試驗(yàn)用于考核機(jī)翼，飛機(jī)的機(jī)翼需要承受整個(gè)飛機(jī)自身2.5倍重量的載荷，機(jī)翼的最大變形將超過3米。

2018年5月11日，C919飛機(jī)全尺寸驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目開始首項(xiàng)極限載荷試驗(yàn)，也是歐洲航空安全局（EASA）關(guān)注的首個(gè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)證試驗(yàn)。當(dāng)載荷施加到137%限制載荷時(shí)，問題不期而至：后服務(wù)門上部密封件脫出形成縫隙過大，增壓艙無法繼續(xù)增壓。飛機(jī)上的壓力不得不減下來，而試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的壓力迅速增上來。

試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)第一時(shí)間研究討論故障原因和解決方案，隨后又召開了多輪審查會(huì)詳細(xì)討論試驗(yàn)中止后的數(shù)據(jù)復(fù)查、試驗(yàn)排故、理論分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析等工作。在不到一個(gè)月的時(shí)間里，設(shè)計(jì)人員完成了多輪故障排查，最終試驗(yàn)大綱獲得中國民航局（CAAC）的批準(zhǔn)和歐洲航空安全局（EASA）的認(rèn)可，于2018年6月6日順利完成了10001架機(jī)增壓艙增壓極限載荷試驗(yàn)。同時(shí)也拉開了C919飛機(jī)結(jié)構(gòu)極限載荷驗(yàn)證試驗(yàn)的序幕。

C919飛機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在9年前曾遭遇過一次重大挫折，被試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)稱為“暗黑時(shí)刻”。這就是ARJ21飛機(jī)的2.5g載荷試驗(yàn)。2009年12月1日，當(dāng)載荷施加到87%時(shí)，隨著一聲巨響，ARJ21飛機(jī)龍骨梁后延伸段結(jié)構(gòu)遭遇破壞，2.5g極限載荷試驗(yàn)被迫中止，后續(xù)20多項(xiàng)靜力試驗(yàn)都無法開展，試飛工作也不得不全線停滯。

“我搞了一輩子強(qiáng)度試驗(yàn)，在全機(jī)強(qiáng)度驗(yàn)證試驗(yàn)中，這種情況從未遇到過，不知道問題在哪里，對(duì)于試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)來說無異于晴天霹靂?！敝袊娇展I(yè)飛機(jī)強(qiáng)度研究所副總工程師唐吉運(yùn)說。

沒有選擇，只有沉下心來重頭來過。“花了7個(gè)月時(shí)間，每一個(gè)環(huán)節(jié)都不放過，終于找出故障原因，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)設(shè)計(jì)以及驗(yàn)證方法都存在問題。制定解決方案，最終同時(shí)面對(duì)中國和美國的考官圓滿解決了問題。這七個(gè)月中的每一天都是煎熬?！盋919飛機(jī)副主任設(shè)計(jì)師趙峻峰說。

ARJ21飛機(jī)2.5g極限載荷試驗(yàn)圓滿通過的那一天，試驗(yàn)室的大男人們都哭了，他們終于抗住了這個(gè)讓飛機(jī)研制墜入深淵的重力。

2.5g極限載荷試驗(yàn)成功表明ARJ21飛機(jī)強(qiáng)健的骨骼與機(jī)體足以支撐它安全翱翔藍(lán)天。

C919飛機(jī)2.5g極限載荷試驗(yàn)馬上要開始了，如今的試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)內(nèi)心更加沉穩(wěn)，這沉穩(wěn)和自信來自于風(fēng)雨同舟的并肩奮斗，不畏艱辛的攻堅(jiān)克難。

“考試”全優(yōu)再上天

強(qiáng)度試驗(yàn)為什么這么難？要通過試驗(yàn)達(dá)到怎樣的目的？

中國商飛上飛院飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度工程技術(shù)所副所長朱林剛打了一個(gè)比方：一把椅子生產(chǎn)出來，需要驗(yàn)證它能夠承受多大的體重，是40斤重的小孩，還是200斤的大漢？一把椅子能坐多少年？椅子能否承受跳躍、撬動(dòng)？飛機(jī)同樣要進(jìn)行諸如此類的測(cè)試，需要考慮飛機(jī)在飛行中任何影響安全的因素，比如飛機(jī)遭遇鳥撞、墜機(jī)、極端天氣等情況時(shí)，其性能能否滿足安全要求。

安全標(biāo)準(zhǔn)誰來制定？中國民用航空局。作為“考官”，中國民航局派出上海審定中心結(jié)構(gòu)強(qiáng)度團(tuán)隊(duì)代表政府和公眾對(duì)飛機(jī)的安全性進(jìn)行全面監(jiān)督、審查。驗(yàn)證由中國商飛負(fù)責(zé)，飛機(jī)制造商中國商飛公司所屬的上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院（簡稱“上飛院”）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合我國唯一的飛機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)研究機(jī)構(gòu)中國航空工業(yè)飛機(jī)強(qiáng)度研究所（簡稱“623所”）是“考生”，共同開展C919大型客機(jī)全部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)施，向“考官”提供充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明飛機(jī)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度符合適航規(guī)章的要求。

都說嚴(yán)師出高徒，兩位“考生”面對(duì)的考官不僅僅是中國民航局，為了滿足C919未來國際客戶的要求，“考試科目”參照了歐美對(duì)飛機(jī)適航取證的相關(guān)條款，這份試卷是一份國際主流標(biāo)準(zhǔn)試卷。

出難題是為了驗(yàn)證C919具有足夠的安全性，那么飛機(jī)的安全性如何定義？“簡單地說，就是飛機(jī)因單個(gè)部件失效發(fā)生危險(xiǎn)的概率是10的負(fù)9次方，低于人正常生活可能面對(duì)的危險(xiǎn)?！敝袊田w上飛院院長沈波說，“要證實(shí)這一點(diǎn)，就需要進(jìn)行各項(xiàng)驗(yàn)證，飛機(jī)整個(gè)適航取證科目有數(shù)百項(xiàng)，強(qiáng)度試驗(yàn)還只是其中一部分。C919飛機(jī)驗(yàn)證所經(jīng)受的所有考驗(yàn)都是為了保證其在翱翔藍(lán)天時(shí)矯健而穩(wěn)定?！?/p>

大型客機(jī)要進(jìn)行哪些試驗(yàn)試飛？從首飛到取得型號(hào)合格證，一款新型大型客機(jī)要開展研發(fā)試飛、表明符合性試飛及型號(hào)合格審定試飛等，要完成高溫、高濕、高寒、大側(cè)風(fēng)、濺水、最小離地速度、失速、顫振等1000多項(xiàng)符合性驗(yàn)證試驗(yàn)。

研發(fā)試飛，一般由型號(hào)合格證申請(qǐng)人自行開展，以調(diào)整飛機(jī)狀態(tài)、獲取工程數(shù)據(jù)、完善設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)為主要目的，中國民航局不審查研發(fā)試飛。表明符合性試飛，是由申請(qǐng)人按照向中國民航局報(bào)批的型號(hào)合格審定試飛大綱和試飛程序開展試飛，并提交表明符合性試飛報(bào)告，表明飛機(jī)對(duì)于適航規(guī)章的符合性。在中國民航局簽發(fā)了型號(hào)檢查核準(zhǔn)書（TIA）后開始型號(hào)合格審定試飛，中國民航局試飛員或試飛工程師會(huì)直接執(zhí)機(jī)飛行。型號(hào)合格審定試飛分為重復(fù)試飛和并行試飛兩大類。重復(fù)試飛是指中國民航局通過對(duì)申請(qǐng)人試飛結(jié)果的審查，選擇審定重復(fù)試飛試驗(yàn)內(nèi)容，用以確認(rèn)申請(qǐng)人提交的試飛結(jié)果的有效性；并行試飛是指將申請(qǐng)人表明符合性試飛和中國民航局審定試飛同時(shí)進(jìn)行，一般用于實(shí)施難度大、風(fēng)險(xiǎn)高的科目或非常簡單、沒有必要重復(fù)進(jìn)行的科目。

同試飛一樣，地面符合性驗(yàn)證試驗(yàn)也是適航驗(yàn)證的重要組成部分。這些試驗(yàn)包括強(qiáng)度試驗(yàn)、系統(tǒng)集成試驗(yàn)、機(jī)上地面試驗(yàn)、工程模擬器試驗(yàn)、設(shè)備鑒定試驗(yàn)等。每一個(gè)大試驗(yàn)科目下面又分許多子試驗(yàn)科目。如強(qiáng)度試驗(yàn)就包括了全機(jī)靜力試驗(yàn)、全機(jī)疲勞試驗(yàn)、鳥撞試驗(yàn)等；全機(jī)靜力試驗(yàn)又包含了最大垂直力著陸試驗(yàn)、增壓艙增壓試驗(yàn)、襟翼、縫翼等活動(dòng)面靜力試驗(yàn)、吊掛靜力試驗(yàn)、主起落架連接區(qū)靜力試驗(yàn)等。

我國自主研制的ARJ21噴氣支線客機(jī)在完成了300項(xiàng)地面試驗(yàn)科目、528個(gè)驗(yàn)證試飛科目，累計(jì)試飛2942架次、5258飛行小時(shí)，398條適航條款關(guān)閉、3418份符合性報(bào)告得到審批后才取得了中國民航局頒發(fā)的型號(hào)合格證。國產(chǎn)大型客機(jī)C919也要走過這樣一條適航取證之路，才能夠交付給用戶。

五指成拳方有力

“從ARJ21到C919，強(qiáng)度試驗(yàn)走過十多年歷程，有成功的經(jīng)驗(yàn)，也有失敗的教訓(xùn)，試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，最關(guān)鍵、最脆弱的地方往往是接口，也就是飛機(jī)部件的銜接處。飛機(jī)如此，團(tuán)隊(duì)也是如此。總結(jié)下來就是一句話：沒有協(xié)同合作，試驗(yàn)難題就攻克不了，這是強(qiáng)度試驗(yàn)中的哲學(xué)?！敝炝謩傉f。

上飛院的強(qiáng)度部，中國航空工業(yè)飛機(jī)強(qiáng)度研究所，中國民航局強(qiáng)度審查組，隸屬于不同的管理體系，有著不同的責(zé)任分工，卻從來沒有相互推諉，而是擰成一股繩，各司其職、各盡其能，共同推進(jìn)試驗(yàn)項(xiàng)目。

“一起經(jīng)歷了ARJ21飛機(jī)的2.5g重大挫折后涅槃重生，彼此之間的信任、默契、合作成為共同攻克難關(guān)的法寶。經(jīng)過這么多年的磨合，團(tuán)隊(duì)之間的氣質(zhì)和精神都很像，齊心協(xié)力，一條心、一口氣，把活干好！”中國民航上海審定中心結(jié)構(gòu)強(qiáng)度室主任張迎春說。

飛機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，從飛機(jī)構(gòu)造上講，航電、液壓、動(dòng)力諸多系統(tǒng)需要相互銜接，從參與單位上看，不僅有國內(nèi)外企業(yè)，還涉及管理部門、研究機(jī)構(gòu)，沒有協(xié)同寸步難行。“工業(yè)精神就是協(xié)作精神，任何一個(gè)板塊都不可能割裂存在。合作的質(zhì)量和高度決定了我們的事業(yè)能否成功。個(gè)體要過硬，整體更要過硬！大飛機(jī)是這樣，其他事業(yè)也是這樣?！敝炝謩傉f。

共同的事業(yè)聚集五湖四海，共同的征程讓人百煉成鋼。從零起步、從無到有，國產(chǎn)大型客機(jī)研制正在汗水、淚水和一雙雙緊握的手中不可阻擋地向前。