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《中国适航报告》之攻坚克难的“操刀手”
来源:中国民航网2017-01-18 16:31:00

坚持原则 攻克技术难关

在ARJ21-700飞机型号合格适航审定的过程中,中国民航适航“国家队”攻克了自动飞行保护系统试验、全机高能电磁场辐射试验、闪电防护间接效应试验等技术难关,为首款国产涡扇喷气飞机顺利飞上蓝天奠定了坚实基础。而负责这些重大课题的“操刀手”便是适航“国家队”电子电气、软件专业审查组的领军人物孙安宏。

2006年,ARJ21-700飞机型号合格审查进入攻坚阶段。适航审查“国家队”更新理念,从制订“审定计划”入手,各专业审查组殚精竭虑、夜以继日地拟订了63份计划。这其中,电子电气、软件专业组就有31份计划,几乎占了全机审定计划的1/2,足见其分量之重。

“审定计划”究竟是什么?为何孙安宏组长要特别强调这个计划呢?“审定计划”的英文是“Certification Plan”,业内将其简称为“CP”,它是国际同行普遍使用的适航审定工具。

CP由申请人与适航当局联合制定,且伴随着项目的进展迭代实施。一旦双方在CP里共同确定的项目全部开展完成,并取得了满意的结果,也就表明相关专业或系统的审定工作已有明确的结论,作为全机审定工作系统工程的一部分就算完成了。

反过来说,如果双方在实施CP的过程中分歧很大,设定的指标不能按期完成,或者许多预期的指标都达不到,那么这个专业或系统的适航审定工作就出现问题了,它也会大大延长整个飞机的取证时间。这也是电子电气、软件专业审查组在制定本专业CP时,要充分考虑到申请人经验不足和局方人力资源不十分充裕等因素并细分各专业的原因。

除此之外,孙安宏特别强调,适航审查不是搞轰轰烈烈的突击或运动,它需要秉承“过程正确,结果正确;结果正确,过程未必正确”这样一种“必须确保过程验证工作到位”的适航审查理念。

随着科学技术的快速发展,飞机自控飞行的本领也越来越强。上世纪80年代,空客A320飞机首飞成功。人们注意到,这是一架没有传统杆盘的新型飞机,飞行员只需要简单按一下侧杆上的按钮就可以启动自动管理系统,其界面能够提供航向、速度、高度、爬升和下降率等数字指示。在这种自动飞行模式下,飞机从起飞到着陆完全不需要飞行员手动操作,如此神奇、先进和高安全性的电传操纵自动飞行系统,使空客公司得以与波音公司并驾齐驱,开启了双雄争霸航空市场的新时代。

虽然ARJ21-700飞机尚未达到这种自动飞行的水平,但是它采用了“主制造商+供应商研制”的先进模式,自主进行主体设计,拥有自主知识产权,通过竞标完成全球采购,并选择国际一流水准的知名公司作为供应商。

正确审慎选择供应商是ARJ21-700飞机研发成功的关键。在进行适航审查时,问题接踵而至。孙安宏在与申请人中国商飞的对应部门总师接触后,发现申请人虽然采购了产品,但却根本得不到产品的核心技术,而且与飞机系统总体设计要求相比,无论是产品型别,还是其与系统性能指标的适配性,都存在较大差距。此外,由于飞机研发与局方审定间隔了二三年时间,设计时选用的产品如今已开始更新,怎么办?

这是一块难啃的“硬骨头”。对于从南京航空航天大学探测制导与控制技术专业硕士研究生毕业的孙安宏来说,无疑是严峻考验。

在孙安宏看来,发现问题之后,绝不能降低审定标准,需要严格按照《中国民用航空规章》第25部运输类飞机适航标准(CCAR-25)办事。例如,一个自动飞行中要用到的计算机系统产品已经落后,在性能上达不到“需求”标准,孙安宏便和申请人一起,与供应商反复研讨,迫使其改进软件设计,最终采用了较先进的技术,以满足用户需求,前前后后折腾了整整1年4个月才啃下这块“硬骨头”,使ARJ21-700飞机的自动飞行系统趋于完善。

此外,飞机全机闪电防护效应(包含直接效应和间接效应)试验和全机高能电磁场辐射试验也是两块难啃的“硬骨头”。飞机在飞行过程中,常常会遭遇雷电环境和强电磁场辐射,这对现代飞机的研制和审定来讲是特殊考验,如何加以防护,是不容回避的重大课题。

在规章条款中虽然有明确的标准,但并没有量化的数据。孙安宏带领审查组人员,一个一个地做试验,取得数据,并反复进行分析研究。

得不到原始技术资料,他们就到供应商生产现场去审查,让对方一一进行解释说明,不遗漏任何一个细节。供应商从孙安宏的认真态度和所提出问题的专业深度,见识了中国民航适航审查员的水准和能力。

循序渐进 12年勇闯新路

在采访适航“国家队”的其他审查员时,大家都认为,ARJ21-700飞机的电子电气、软件专业审查难度非常大,面对的是国际一流的航电和机载设备供应商,他们的产品和技术是当前业界最高端、最先进的,并被波音公司和空客公司所选用。而我们是第一次选用并集成其设备,必须通过严格的适航审查。没有现成的技术资料,没有实践经验,一切都要靠自己摸索,困难一个接一个,面对不断出现的“拦路虎”,只能凭借着一股韧劲儿闯出一条新路。

孙安宏说:“12年适航审查漫漫长路,我们最深的感悟就是,只有扎扎实实地按审定计划做,从设备级、系统级到全机级,一步一个台阶去落实,才能最终攻克难关,填补空白,这就是创新。”

此外,ARJ21-700飞机研制项目开我国民机产业的多项先河,其研制和审定的宝贵经验值得我们好好总结、研究和传承。

孙安宏是江苏盐城人,研究生毕业时,上海和广州两大城市都向他招手,最终他选择了上海,并于1990年4月12日走进民航上海航空器审定中心,这也是我国第一个运输类飞机审定中心。

该中心是我国民机适航审定事业的开创者、已故的中国民航局前副局长沈元康先生倡议成立的,最初的适航审查对象是由陕西飞机制造厂生产的运8F和运8C飞机。

虽然从事该项目审查的时间不长(后该项目的审查工作被移交给西安航空器审定中心),但孙安宏深深体会到了国产民机事业前行的艰难和不易。1990年4月18日,我国宣布上海浦东对外开放,个人命运与国家发展风雨同舟。到上海之后,孙安宏先去上海飞机制造厂实习。当时,中美合作组装MD82/90飞机搞得如火如荼。后来,麦道公司与波音公司合并,孙安宏担任了波音737-NG飞机水平尾翼的日常生产监督适航检查组组长,历时达2年多。

该项目是由中国民航局受FAA(美国联邦航空局)委托向上海航空工业集团公司进行转包的。在此期间,孙安宏不仅学习和见证了世界最先进的民用飞机制造标准及水平,而且也通过与美国波音公司生产现场技术专家和FAA项目主管检查员在一起工作,使自己的适航知识增加、眼界开阔。

此后,在历时12年的ARJ21-700飞机型号合格审查工作中,他担任电子电气、软件专业组航电条线负责人。作为民航华东地区管理局适航审定处处长,他还积极协调辖区内其他的适航监察员资源和航空公司机务维修、安全管理方面的专家资源,为ARJ21-700飞机适航审定提供技术支持和帮助。

前不久,笔者得到消息,民航华东地区管理局党委推荐孙安宏从局适航审定处处长的岗位到中国商飞公司基础能力中心任职,这意味着他要离开公务员队伍。孙安宏说:“我怀念中国民航适航‘国家队’,从事ARJ21-700飞机适航审查的这段岁月是我人生中最难忘、最充实的时光。到中国商飞公司工作则是继续为我国的大飞机事业添砖加瓦。这就意味着我人生中最宝贵的年华都交给了我国的民机事业。为此,我感到骄傲和自豪。”

子承父业 难忘航空情结

接下来,笔者还要讲述一个航空发动机家庭的故事。故事的主人公叫李新,他是民航上海适航审定中心动力装置室主任、ARJ21-700飞机型号合格审查组动力装置专业组组长。

李新的爱人贠红,是中国航发商用航空发动机公司的型号总质量师。夫妻两人同出一门,均毕业于西北工业大学航空发动机专业,本科毕业时更双双获得“校优秀毕业生”称号。

作为中国航空工业的老前辈,李新的父亲1965年毕业于赫赫有名的哈尔滨军事工程学院空军工程系发动机专业。随后,他在中国中小型航空发动机研发基地——株洲中国航空动力研究所——辛勤工作了大半生。40多年来,其测绘、设计的航空发动机涡轮、燃烧室和整机达20个型号,先后获得国家科技进步奖、航空工业部科技进步奖、北京国际发明展览会奖以及当代发明专利展览会金奖等多个奖项,填补了多项国产发动机技术空白。李新的母亲是位于湖南省株洲市的中国南方航空动力机械公司的高级工程师,在航空发动机零部件加工工艺这一领域默默耕耘了30多个春秋。

拳拳赤子心 殷殷报国情

在父母的熏陶之下,李新研究生毕业后,在厦门航空公司辛勤工作了13年。

为了追梦中国大飞机,2007年10月,李新调到中国民航上海航空器适航审定中心工作。李新的爱人贠红,为此毅然放弃了在厦门舒适温馨的生活。用她自己的话说:“到上海的头一两年,几乎是咬着牙挺过来的。”

刚到上海时,李新的孩子因为不适应快节奏、高强度的生活,经常哭着闹着要回厦门。为了配合李新,让其尽快适应新的工作环境和高频率的出差,贠红一边要克服刚在外企工作的困难,一边要承担起年幼孩子的日常起居和接送任务。

2008年,李新进入中国民航ARJ21-700飞机适航审查“国家队”,踏踏实实地从普通审查员开始干起。2010年7月,李新挑起了动力装置专业审查组组长的重担。

凭借扎实的航空发动机专业理论功底和在美国国家试飞员学院培训学习的经历,李新带领郭允龙、赵松、李红琳、李锐、韩冰冰、张海涛等专业组全体组员,发扬“敢啃硬骨头”的精神,迎难而上,勇于攻关,先后攻克了溅水试验、短舱防冰、燃油箱防爆、全机防火等一批重点、难点专题审定技术难关,圆满完成了ARJ21-700飞机型号合格审查工作。

同时,李新还承担了全机防火审查工作,协调并主导解决了发动机构型控制、发动机反推意外打开等多项综合性难题。

细微之处 消除蛛丝马迹

发动机是飞机的“心脏”。它既是动力源,同时也是火源。飞机上的燃油、润滑油和液压油都属于可燃液体,一旦发生泄漏,如果不能迅速将其排出机体外,极易引发火灾,后果不堪设想。而全机排液和防火试验的最终目的就是防火,以防止灾难性后果的发生。

在最初的符合性验证规划中,申请人没有考虑进行全机可燃液体泄漏区排液试验(包括地面和飞行试验)。李新认为,这是一个事关飞行安全的大问题。在2010年~2012年期间,他与申请人反复进行沟通和讨论,促使申请人最终决定增加全机排液试验验证项目。

全机排液试验变更设计难度之大,项目之多,均属国内首次。在业内人士看来,大面积的全机排液试验,填补了国产民机可燃液体排液防火设计和验证的技术空白,通过变更设计,从根本上解决了飞机防火安全问题,为大飞机C919的全机排液防火积累了宝贵经验。此外,李新还主持了多项防火燃烧试验。试验结果表明,防火硅胶封严安装在15分钟的火焰冲击下出现了扭曲变形,无法满足防火要求。为此,李新果断地说“NO”,令在场的供应商雇员也感慨道:“中国民航适航审查人员如此细心认真,让我们不得不佩服。”随后,供应商不得不立即变更设计。

“适航审查员的天职就是于细微之处发现蛛丝马迹,决不允许一丝火苗从铆钉和密封垫圈的缝隙中蹿出。”李新说。

最终,李新啃下了全机排液这块“硬骨头”,从源头上圆满解决了发动机和飞机的安全防火问题。

迎难而上 求解技术难题

在担任动力装置专业审查组组长后,李新深知自己肩上的担子更重了。为此,他发扬“敢啃硬骨头”的精神,迎难而上,带领全组成员细心诊断,精心审查,处理和解决了在发动机动力装置符合性验证过程中出现的各种问题,圆满完成了适航审定任务。

举例来说,ARJ21-700飞机101架机在模拟单发起飞的试飞过程中,飞机离地前,右侧发动机从起飞推力快速收到慢车推力(模拟单发失效)时,反推力装置被意外打开。

李新意识到,这是其反推手柄设计不符合条款要求的结果。为此,他要求并督促申请人和油门台供应商柯林斯(Collins)对油门台反推机械锁进行了设计更改。2014年1月9日,审查组批准了申请人提交的发动机反推意外打开问题关闭报告。

另外,ARJ21-700飞机自2003年进行型号合格审定以来,为了配合飞机取证需要,陆续有8台研制批发动机(美国GE公司CF34-10A16)交付申请人中国商飞使用,并分别安装在101架机和104架机等4架原型机上。

此后,该型发动机于2010年7月取得了FAA颁发的FAR33部发动机型号(联邦航空条例第33部航空发动机适航标准)合格证。

这8台研制批发动机均为发动机型号合格证颁发前的构型状态(与FAR33发动机型号设计批准构型之间存在100余项差异),其构型差异以及在适航管理等方面存在的问题,引起李新的关注,并被列为有待解决的重大技术问题之一。

后经CAAC与FAA通力合作,并得到FAA发动机审查方的支持,2013年9月12日,审查组批准了申请人提交的ARJ21-700飞机发动机构型问题关闭报告。

正是依靠这种不断发现问题和解决问题的刻苦钻研精神,ARJ21-700飞机的验证试验/试飞工作才得以持续向前推进。

(刘斌 作者系中国作家协会会员、编审,中国作协2015年重点作品扶持项目《中国大飞机》作者)

2008年11月28日,我国自主研发的新一代支线客机ARJ21-700飞机在上海大场机场首飞。(江东 东方IC)

2011年3月,在嘉峪关进行的ARJ21-700飞机发动机进气畸变地面试验。

2011年3月,在嘉峪关进行的ARJ21-700飞机发动机进气畸变地面试验。

责任编辑:邢路
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