帕特里克·杜·切是空客公司最資深的飛行測(cè)試工程師。每個(gè)月里總有那么幾天,走進(jìn)辦公室后,帕特里克要脫下西裝領(lǐng)帶,穿上一套防火內(nèi)衣,再套上一身明黃色的飛行制服和一雙結(jié)實(shí)的黑色靴子。然后,他走出辦公室,走上法國(guó)南部圖盧茲?rùn)C(jī)場(chǎng)的停機(jī)坪。在眾多剛噴過(guò)漆的A320機(jī)群中,有一架A350-XWB非常顯眼,它是這類(lèi)飛機(jī)中的第一架。飛機(jī)機(jī)身光滑,除了機(jī)身兩側(cè)帶有的字母和機(jī)尾的空客標(biāo)識(shí)外,幾乎是全白色的,它的官方稱(chēng)謂是MSN001。2013年5月,空客公司舉辦了一個(gè)只有員工參加的儀式,組裝線(xiàn)上負(fù)責(zé)最后工序的工人終于完成了自己的工作,正式將首架A350-XWB交付給飛行測(cè)試部,或者用杜·切的話(huà)說(shuō)就是,“他們把它交給了我?!?/p>
作為飛行工程師和測(cè)試部負(fù)責(zé)人,杜·切說(shuō)自己并不愛(ài)冒險(xiǎn),但他必須選擇最有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試,比如測(cè)試飛機(jī)各項(xiàng)性能的極限。在那些極限狀態(tài)下,任何一個(gè)小的漏洞都有可能造成機(jī)毀人亡。自去年6月以來(lái),杜·切和他的同事們要么以最大的設(shè)計(jì)時(shí)速來(lái)駕駛A350;要么在空中嘗試航空動(dòng)力失速狀態(tài);要么以最慢的速度起飛,以至于機(jī)尾都拖地了。
每次試飛,機(jī)組由2名飛行員和3名工程師組成,機(jī)艙中安裝了一批電腦,數(shù)據(jù)通過(guò)眾多感應(yīng)裝置不斷匯集進(jìn)入電腦,工程師的任務(wù)就是監(jiān)測(cè)那些數(shù)據(jù)。杜·切的工作臺(tái)位于駕駛室右側(cè)副駕的后面。所有座位上都有降落傘。一旦發(fā)生狀況,機(jī)組成員將立刻來(lái)到前行李艙上部,拉動(dòng)一個(gè)扳手,引發(fā)局部爆炸,機(jī)身右側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)大洞,他們就可以從這里跳下飛機(jī)。不過(guò),這只是理論。試飛員師弗蘭克·查普曼說(shuō):“如果飛機(jī)真的驟降失去控制,你還可能逃生嗎?”他聳了聳肩。
空客公司必須向自己、監(jiān)管當(dāng)局和它的客戶(hù)證明,A350機(jī)型不但性能良好,而且還達(dá)到了精益求精的地步。從設(shè)計(jì)到制造,空客公司在A350上整整花了8年(制造完成后,空客還將用一年半的時(shí)間對(duì)飛機(jī)進(jìn)行全方位測(cè)試,確保萬(wàn)無(wú)一失)。A350是第一架由輕量材質(zhì)建造的噴氣式客機(jī),由數(shù)百萬(wàn)個(gè)零部件組成,并受數(shù)百萬(wàn)條計(jì)算機(jī)編碼支配。
一架現(xiàn)代的民用客機(jī)是一套半自動(dòng)的體系。飛機(jī)上的電子神經(jīng)系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測(cè)內(nèi)、外部數(shù)以千計(jì)的參數(shù),自動(dòng)與全球?qū)Ш骄W(wǎng)絡(luò)和維修網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系,并判斷機(jī)師是否安全飛行。當(dāng)機(jī)師拉操縱桿時(shí),并不真的在拉位于機(jī)尾的提升器,而是在向飛機(jī)的電腦發(fā)出請(qǐng)求,電腦然后決定在多大程度上移動(dòng)方向舵和其他控制界面。如果機(jī)師試圖以危險(xiǎn)的方式駕駛飛機(jī),比如進(jìn)行航空動(dòng)力失速,電腦是不會(huì)允許這樣的操作的。A350機(jī)型的系統(tǒng)集成負(fù)責(zé)人馬克·卡森說(shuō):“和30年前相比,現(xiàn)代飛機(jī)的操控已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)智能的水平,就像傻瓜相機(jī)一樣。”
對(duì)現(xiàn)代飛機(jī)的制造者來(lái)說(shuō),最大的挑戰(zhàn)是,在一個(gè)如此復(fù)雜的體系里,有太多的漏洞可以存在。比如,駕駛室內(nèi)一處報(bào)警燈開(kāi)始閃爍,它可能是在提示機(jī)師,引擎出了問(wèn)題,但也有可能是預(yù)警系統(tǒng)本身出了毛病,發(fā)出錯(cuò)誤的信號(hào)。它會(huì)導(dǎo)致飛行偏離航線(xiàn)或延誤,代價(jià)是極其高昂的。
為了找出飛機(jī)可能存在的瑕疵,空客公司的技術(shù)人員不得不依賴(lài)復(fù)雜的電腦系統(tǒng)。可這些系統(tǒng)本身就可能招致問(wèn)題。比如被稱(chēng)為“空中客車(chē)”的A380巨型客機(jī)就完全是在電腦上被設(shè)計(jì)出來(lái)的。可在A380的設(shè)計(jì)過(guò)程中,人們沒(méi)有留意到,空客在德國(guó)和法國(guó)的工作人員使用的設(shè)計(jì)軟件版本不一樣。當(dāng)設(shè)計(jì)全部完成,組裝工人開(kāi)始安裝成捆的電線(xiàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)德國(guó)技術(shù)人員計(jì)算出的需要布滿(mǎn)機(jī)身的電線(xiàn)數(shù)量,與用法國(guó)技術(shù)人員設(shè)計(jì)的機(jī)身根本不匹配。結(jié)果,數(shù)英里長(zhǎng)的電線(xiàn)都白裝了,不得不全部扯下來(lái),重新再來(lái)。
開(kāi)發(fā)A380的慘痛經(jīng)歷,使空客沒(méi)有動(dòng)力從頭再開(kāi)發(fā)一種全新機(jī)型。2004年,波音公司宣布開(kāi)發(fā)“夢(mèng)想飛機(jī)”(Dreamliner)的計(jì)劃后,空客不得不做出應(yīng)對(duì)?!皦?mèng)想飛機(jī)”可搭載230至330名乘客,它將是空客A330型雙過(guò)道客機(jī)的直接威脅,后者于1992年首航,問(wèn)世后非常成功??湛妥畛醯南敕?,是提升A330機(jī)翼的航空動(dòng)力,提高它引擎的效能。改裝后的A330于2004年面世,但并未吸引多少客戶(hù),人們對(duì)于性能略有提升的A330并不感冒。市場(chǎng)告訴空客的設(shè)計(jì)師們,這不是客戶(hù)想要的,客戶(hù)要一種全新的設(shè)計(jì)!
這一次,空客沒(méi)有采用謹(jǐn)慎、漸進(jìn)的升級(jí)換代,而是設(shè)計(jì)了一系列超效能飛機(jī),從276個(gè)座位的,到369個(gè)座位的,僅開(kāi)發(fā)成本就超過(guò)了100億美元。
為了避免錯(cuò)誤計(jì)算A380電線(xiàn)長(zhǎng)度這樣的失誤再次出現(xiàn),空客在全球所有分公司都采用了標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)軟件。不僅如此,空客還開(kāi)發(fā)出一套用于設(shè)計(jì)飛機(jī)的單一電子系統(tǒng),被稱(chēng)為“電子模擬”(DMU),每位設(shè)計(jì)師都可以隨時(shí)隨地使用它,任何一位設(shè)計(jì)師對(duì)飛機(jī)做出的一丁點(diǎn)兒改動(dòng),其他所有人都可以立刻看到。
所有的飛機(jī)在早期設(shè)計(jì)階段都充滿(mǎn)了不確定性。飛機(jī)材質(zhì)足夠輕、足夠結(jié)實(shí)嗎?零部件的性能能達(dá)到設(shè)計(jì)者所希望的嗎?飛機(jī)的各個(gè)部件之間有沒(méi)有沖突?真的飛上天后,它的表現(xiàn)和模擬飛行預(yù)測(cè)的究竟會(huì)不會(huì)一致?
為了制造飛機(jī),空客采用了一種叫“測(cè)量金字塔”的流程,以便系統(tǒng)地、一點(diǎn)一點(diǎn)地排查一切漏洞?!敖鹱炙钡牡撞看碓O(shè)計(jì)階段,這個(gè)階段一切都是未知。接下來(lái)是測(cè)試原材料,然后是零部件,再然后是每個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試,最后是整架飛機(jī)。有了這一番嚴(yán)格檢測(cè),再?gòu)?fù)雜的機(jī)器也能被完全掌控。
但在實(shí)際操作中,這意味著要進(jìn)行各種虛擬測(cè)試,無(wú)法進(jìn)行虛擬測(cè)試的飛機(jī)主體結(jié)構(gòu)則必須制造出試驗(yàn)品。比如,在圖盧茲制造機(jī)身筒,在威爾士布勞頓制造機(jī)翼翼盒示范器,在英格蘭菲爾頓搭建起落裝置試驗(yàn)臺(tái),在漢堡搭建模擬客艙。
其實(shí),飛機(jī)大量的制造工作不是由空客,而是由它無(wú)數(shù)的供應(yīng)商完成的。與其說(shuō)空客公司是一家飛機(jī)制造商,不如說(shuō)它是一個(gè)飛機(jī)組裝者:空客只是建立飛機(jī)的一套整體方案,然后把設(shè)計(jì)和零部件生產(chǎn)統(tǒng)統(tǒng)外包,最后再將各個(gè)部件組裝起來(lái)。在長(zhǎng)達(dá)8年的設(shè)計(jì)過(guò)程中,有7000名工程師參與了A350的設(shè)計(jì)與制造,但其中至少有一半根本不是空客的員工。
接近這座測(cè)試“金字塔”頂端的,是一種用飛機(jī)骨架進(jìn)行的真實(shí)條件下的模擬試驗(yàn),它被稱(chēng)為“鐵鳥(niǎo)”。“鐵鳥(niǎo)”被置于一座腳手架的下方,它包括一架真實(shí)飛機(jī)的所有內(nèi)部零件,連同電子和液壓系統(tǒng)在內(nèi),它與一個(gè)飛行模擬器相連?!拌F鳥(niǎo)”可以準(zhǔn)確地模擬出飛機(jī)在飛行過(guò)程中,各條管道和電線(xiàn)內(nèi)部是如何運(yùn)行的。使用“鐵鳥(niǎo)”的目的不只是讓所有系統(tǒng)真正在一起工作磨合,更能讓制造者們觀察到,當(dāng)某單個(gè)零件壞了、使用過(guò)度或被不當(dāng)操作時(shí),整架飛機(jī)是如何反應(yīng)的。畢竟,那才是真實(shí)世界里所要發(fā)生的。正如杜·切所說(shuō)的:“每一架飛在天上的飛機(jī)內(nèi)部,都正在出著這樣那樣的問(wèn)題?!?/p>
讓我們回到空客在圖盧茲的飛機(jī)制造廠,一架與實(shí)物大小一樣的機(jī)身停在那里。它的一側(cè)機(jī)翼被纜繩不斷向上拉伸,一座液壓夯錘把機(jī)尾也壓向某一側(cè)。這樣“折磨”機(jī)身的目的是使飛機(jī)像它需要的那樣結(jié)實(shí)。A350靜態(tài)測(cè)試項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人彼得·伯施解釋說(shuō):“我們不想飛機(jī)身上有一丁點(diǎn)兒沒(méi)有用處的重量。”
在德國(guó)漢堡和埃爾丁的測(cè)試廠里,A350機(jī)身的許多部分被反復(fù)擺弄到變形為止,來(lái)測(cè)試機(jī)身能承受多大程度的金屬疲勞性損害,就像來(lái)回折曲別針看它多久會(huì)斷開(kāi)一樣。要知道,這樣的損毀曾導(dǎo)致了上世紀(jì)50年代三架哈維蘭彗星型客機(jī)在飛行中解體的悲劇。同樣的問(wèn)題也給A380飛機(jī)帶來(lái)過(guò)很大麻煩。2011年和2012年,在這種超大客機(jī)的機(jī)翼上發(fā)現(xiàn)裂縫,使得歐洲主管當(dāng)局下令所有A380全部停飛進(jìn)行細(xì)致檢查。為了使上述狀況發(fā)生在A350機(jī)型上的可能性降到最低,埃爾丁測(cè)試廠讓機(jī)身的多個(gè)部分經(jīng)歷了超過(guò)8萬(wàn)次起飛和著陸的反復(fù)模擬測(cè)試。
從某種意義上講,真正的測(cè)試要到A350機(jī)型獲得認(rèn)證后才開(kāi)始。服役的頭兩年,也是一架飛機(jī)問(wèn)題暴露的時(shí)候。這是簡(jiǎn)單的算術(shù)。一旦該機(jī)型以機(jī)隊(duì)的形式投入運(yùn)行,機(jī)隊(duì)這個(gè)整體將累積飛行小時(shí),這個(gè)速度將比最激進(jìn)的測(cè)試計(jì)劃還要快幾百倍。真正的飛行將積累很多經(jīng)驗(yàn),并發(fā)現(xiàn)飛機(jī)制造者無(wú)法發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。這段較早的時(shí)期在新機(jī)型建立聲譽(yù)上至關(guān)重要。
相反的,一旦發(fā)生過(guò)問(wèn)題,即使彌補(bǔ)后再次證明了飛機(jī)的可靠性,也不會(huì)令客戶(hù)接踵而至。當(dāng)A380的種種問(wèn)題解決后,它經(jīng)歷了罕見(jiàn)的無(wú)問(wèn)題飛行階段。可空客卻發(fā)現(xiàn),它的買(mǎi)家比想像中少得多,至今還沒(méi)有為公司盈利。
空客的高層表示,A350機(jī)型將是一次更安全的賭博。空客預(yù)期,在未來(lái)20年,各航空公司會(huì)大量采購(gòu)擁有250至350個(gè)座位的大型客機(jī),其訂單將接近7000份。以當(dāng)前的價(jià)格計(jì)算,這將是價(jià)值2萬(wàn)億美元的生意。
目前,A350表現(xiàn)良好。截至2013年底,空客已收到來(lái)自37個(gè)客戶(hù)的817份訂單。與此同時(shí),波音公司推出777X機(jī)型卻不是一個(gè)全新的設(shè)計(jì),而是以20世紀(jì)90年代的一架老飛機(jī)為藍(lán)本,配上新的機(jī)翼和引擎??湛头矫鏄?lè)觀地表示,這條路他們?cè)缇妥哌^(guò)了,根本行不通??蛻?hù)要全新的機(jī)型,不會(huì)要改良的。
杜·切辦公室對(duì)面是一座L型的飛機(jī)庫(kù),在這個(gè)100英尺高的空間里停著一副飛機(jī)骨架,機(jī)尾對(duì)著大門(mén)。它是測(cè)試飛機(jī)中的最后一架,它剛剛裝上機(jī)翼,還在等待安裝引擎。飛機(jī)中段兩側(cè)搭著黃色腳手架,工人們有的在場(chǎng)地上走來(lái)走去,有的在腳手架內(nèi)爬上爬下。
所有測(cè)試結(jié)束后,空客將在這里建造飛機(jī)。隨著這個(gè)流程越來(lái)越接近“金字塔”的各個(gè)層級(jí),材料被做成裝置,裝置被連接入子系統(tǒng),子系統(tǒng)被包裝為系統(tǒng)。有的零件在自己運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一切正常,但當(dāng)被組裝到一起運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),也許就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。在整個(gè)過(guò)程中,其目的是盡早消除這些缺陷,以便在最后階段出現(xiàn)的是最高級(jí)別的問(wèn)題。
站在“金字塔”頂峰的“最終集成者”,用杜·切的話(huà)說(shuō),就是一架真正的飛機(jī)。當(dāng)真正的機(jī)翼和機(jī)身升至高空時(shí),總會(huì)有意想不到的情況發(fā)生。例如,在早前的試飛計(jì)劃中,坐在A350中部的工程師在某次飛行階段,聽(tīng)見(jiàn)嗡嗡的響聲,多方尋找原因未果。最后,一名工程師建議,機(jī)翼上的密封條應(yīng)當(dāng)換成更結(jié)實(shí)的材質(zhì)。果然,噪音消失了。
MSN001和它較新的姊妹機(jī)MSN003,已經(jīng)完成大約1000小時(shí)試飛,整個(gè)測(cè)試飛行的計(jì)劃是2500小時(shí)。在未來(lái)4個(gè)月內(nèi),會(huì)再有3架飛機(jī)加入測(cè)試機(jī)隊(duì),測(cè)試內(nèi)容將擴(kuò)大到機(jī)艙娛樂(lè)系統(tǒng)、航空電子設(shè)備,以及在極端溫度下飛機(jī)的性能。
雖然試飛中那些最高風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目,大部分在飛行的最初幾個(gè)月已經(jīng)完成了,但有一個(gè)重要的測(cè)試必須要等待天氣,因?yàn)槔咸熳兓媚獪y(cè)。所以,在這個(gè)初春晴朗的日子,杜·切看著窗外湛藍(lán)的天空嘆了口氣。廣闊的高壓氣旋掛在歐洲上空,阻止了杜·切試飛需要的雷雨天氣。他的目的是飛到暴風(fēng)雨的邊緣,讓機(jī)翼和機(jī)身表面結(jié)冰,在機(jī)身重量增加和航空效能喪失的情況下,觀察飛機(jī)的反應(yīng)。這個(gè)測(cè)試非常符合杜·切個(gè)人對(duì)“有意思”一詞的定義。
他說(shuō):“這么做是要使飛機(jī)處于非常不適的境地,你極有可能毀掉這架飛機(jī),因?yàn)樵谀抢锢讚魰?huì)很多很多?!钡拧で杏悬c(diǎn)迫不及待地想飛到那里去。
[譯自美國(guó)《彭博商業(yè)周刊》]
空客采用了“金字塔”式的飛機(jī)制造流程。“金字塔”的底部代表設(shè)計(jì)階段,各個(gè)層級(jí)分別是材料被做成裝置,裝置被連接入子系統(tǒng),子系統(tǒng)被包裝為系統(tǒng)。站在“金字塔”頂峰的就是一架完整的飛機(jī)。
飛機(jī)制造完成后,試飛員和工程師要在試飛中不斷測(cè)試飛機(jī)各項(xiàng)性能的極限。在那些極限狀態(tài)下,任何一個(gè)小的漏洞都有可能造成機(jī)毀人亡。
空客資深飛行測(cè)試工程師杜·切說(shuō):“每一架飛在天上的飛機(jī)內(nèi)部,都正在出著這樣那樣的問(wèn)題?!?/p>