劉濟美

2014年的最后一個星期二——12月30日下午3時，中國民用航空總局局長李家祥向中航商用飛機有限公司（以下簡稱“商飛公司”）董事長金壯龍頒發(fā)了中國首張自主研制噴氣客機的型號合格證。

長達11年又3個月的適航審查、超過6年的試驗試飛，至此全部結(jié)束，ARJ21-700飛機成為中國第一款具備航線運營資質(zhì)的噴氣式支線客機。

300項驗證試驗、285個表明符合性試飛科目、32本試飛大綱以及厚度高達30米的3418份符合性驗證報告……這些數(shù)字背后，是為填補中國在商用飛機研制領域的技術(shù)空白，而經(jīng)受的挫折與挑戰(zhàn)。

在5258個試飛小時中，幾乎每一分鐘，被譽為“刀尖舞者”的試飛團隊都用生命創(chuàng)造著“零的突破”。

在2942個試飛架次中，每一次起飛都是逼近危險邊緣的探索，既要保證飛機與自身的安全，又要獲得設計人員滿意的試驗數(shù)據(jù)。

每一次著陸都填補著中國民機適航審查試飛技術(shù)的空白，也為中國民機適航審查體系的完善與發(fā)展留下新坐標。

到適航審查結(jié)束，ARJ21-700飛機共突破了100多項技術(shù)難關，解決制約適航的技術(shù)難題130多個，同時也為中國大飛機C919飛機的適航積累了經(jīng)驗。

“當我們走完一個完整的民機研制歷程之后發(fā)現(xiàn)，驗證一架飛機，尤其是按照適航標準的要求來驗證飛機，是一件異常艱難的事?！鄙虾ｏw機設計研究院院長郭博智告訴《瞭望東方周刊》，“在設計與制造階段，每一天都能看見飛機明顯的變化，甚至一些問題也可以暫時忽略。但在驗證階段，所有之前忽略的問題、每一項錯誤都會體現(xiàn)出來，尤其是那些考驗設計師能力的細節(jié)問題?！?h3>最嚴酷的適航標準

從事民機研制的人都知道這樣一句話：研制什么飛機聽市場的，如何研制飛機卻要聽適航的。

適航是適航性的簡稱，是保證飛機安全性的最低標準。每一名飛機設計師都不敢小覷適航條款的重要性，以及航空產(chǎn)品獲得型號合格證的艱難程度。

11年來，參加ARJ21項目的每一個人都在思考同一個問題：驗證一架飛機到底有多難？

ARJ21-700型飛機型號合格審定委員會委員錢惠德介紹說：“ARJ21-700在航線飛行中使用的速度是0.82馬赫數(shù)，而在驗證試飛中，它最終飛到了0.89馬赫數(shù)，充分驗證了飛機的安全裕度?！?/p>

“ARJ21-700飛機機頭結(jié)構(gòu)的設計必須保證飛機在與1.8公斤的鳥相撞后，仍能繼續(xù)安全飛行和著陸?！憋w機強度專業(yè)副總設計師朱廣榮說。

而按照要求，ARJ21-700飛機應急撤離地面演示試驗中，黑夜條件中機上90名乘客和4名機組人員要在90秒內(nèi)從兩個可用應急出口使用滑梯安全撤離至地面。

上海飛機設計研究院ARJ21項目管理部部長王飛介紹說：“我們的試驗用時僅57 秒，遠遠小于適航條款的要求。”

ARJ21項目中流傳著一組數(shù)據(jù)，形象說明了試飛商用飛機的風險性與驗證難度。

據(jù)不完全統(tǒng)計，在造成人員傷亡的民航飛行事故中，約有17%左右是飛機失速導致的，失速試飛也一直被視作民用飛機風險最高的試飛科目。

受國外供應商的影響，ARJ21-700先后進行了12輪失速試飛，用了8220次失速來尋找“安全性”和“經(jīng)濟性”的最佳平衡點。

往往一個飛行架次就必須嘗試四五十次失速，甚至與死神擦肩而過，用生命驗證了ARJ21-700的失速特性以及失速警告裕度，這在國際同類機型試飛中絕無僅有。

另據(jù)統(tǒng)計，先進航空發(fā)動機的空中停車概率約為每30萬飛行小時一次。

假設一名旅客每周飛行約兩小時，要經(jīng)過3000年才能遇到一次發(fā)動機空停的風險。對于航線飛行員來說，若以全部3萬小時的飛行時間來計算，要經(jīng)歷10個飛行生涯才能遇到一次這樣的致命風險。

然而，試飛團隊經(jīng)常要在一個架次內(nèi)就執(zhí)行數(shù)十次空中或者地面起飛滑跑閉機驗證，有些科目還要疊加不利的重量、重心以及高原機場起降等嚴酷條件。

在ARJ21-700飛機型號合格審定審查組試飛、性能專業(yè)組組長周成剛看來，這些最嚴酷的試驗條件只有一個目的：充分驗證飛機的安全性。

用試驗數(shù)據(jù)建立共識

上海飛機設計研究院副院長、ARJ21項目行政指揮李玲認為，與世界知名的飛機制造商相比，商飛公司作為沒有型號研制經(jīng)驗的申請人，面臨著缺少工程經(jīng)驗數(shù)據(jù)所帶來的挑戰(zhàn)，“我們不得不做更多的試驗來積累工程數(shù)據(jù)，取得信任?！?/p>

2012年6月19日，在中國飛行試驗研究院的跑道上開始進行中國首例按照“CCAR25部”進行的全機級進氣道濺水試驗。

這項試驗也引起了國內(nèi)大型運輸機研制廠商的關注。

“之前我國在此領域沒有任何工程數(shù)據(jù)和經(jīng)驗可以借鑒?！盇RJ21-700飛機動力裝置專業(yè)副總設計師常紅依然清晰記得兩年前的細節(jié)，“波音公司用4個小時完成的試驗，ARJ21-700飛機卻用了9天?！?/p>

對于商飛公司和第一次參與此項試驗的審查代表們來說，如何確定與取舍試驗點，成為他們共同面對的挑戰(zhàn)，也成為此項試驗有效與否的關鍵所在。

“波音公司在進行同類試驗時只進行6至8個點的測試，而我們規(guī)劃了11個點，飛機還要從50節(jié)一直增速到140節(jié)抬前輪的速度?！鄙虾ｏw機設計研究院鄭辰介紹說，“我們之前沒有這種工程積累，拿不出可以支撐對臨界狀態(tài)判斷的直接證據(jù)。在這種情況下，不得不加大試驗的速度區(qū)間，用更多試驗數(shù)據(jù)來表明符合性。直接影響就是加大了試驗風險，拖延了時間，同時帶來了研制成本的增加?！?/p>

ARJ21-700靜力試驗共計28項，全機工況5項，其中4項全部都做到了極限載荷。

“因為缺少數(shù)據(jù)積累，適航要求最好全部做到極限載荷試驗，以驗證我們的計算與分析能力?！敝鞆V榮解釋說，“這給試驗規(guī)劃帶來了極大難處，我們只有一架靜力試驗機，卻要完成4項全機極限載荷試驗，所以必須對試驗的情況充分判斷，合理安排試驗次序，才能保證這一架靜力試驗機能將所有的極限載荷試驗全部承擔下來?！?

有些試驗不僅是國內(nèi)首次進行，在國際上也尚屬首例。

2014年5月20日上午，中國首例按照國際適航標準進行的飛機主起落架艙內(nèi)輪胎爆破試驗，在曙光橡膠工業(yè)研究設計院獲得成功。

此項試驗采用的是國際上最為嚴酷的“X”型爆破方式：輪胎爆破瞬間僅為11毫秒，所釋放的能量卻相當于在主起落架艙內(nèi)引爆2顆手雷。

與國際上普遍采用的試驗模式相比，“X”型爆破釋放的能量要高30倍。

這是一個國家的試飛

試飛空域限制、缺少試驗條件、沒有滿足條款要求的氣象條件……在ARJ21-700飛機長達6年的試驗試飛過程中，幾乎每一項都受到各種因素的制約。

商飛公司試飛中心副主任譚祥升負責的試驗科目，大多數(shù)都是“靠天吃飯”。

在他看來，外界與其抱怨ARJ21-700飛機的試飛周期世界最長，不如更多關注支撐國產(chǎn)民機試驗與試飛環(huán)境建設，“某種程度上，這并不是一款飛機的試飛，而是一個國家的試飛?！?/p>

2013年3月27日，ARJ21-700飛機再次飛抵嘉峪關機場，這是這架飛機第四次在此執(zhí)行大側(cè)風試飛任務。

自然結(jié)冰試飛與大側(cè)風試飛是最為艱難的兩個試飛科目——對氣象條件都有著極為嚴格甚至苛刻的規(guī)定與限制。

“我們需要的是垂直于跑道、不起揚沙，而且風速能穩(wěn)定在23.5節(jié)到28節(jié)的大側(cè)風?！壁w克良說。

譚祥升感慨：“4年來我們一直在尋求更為嚴酷的試驗條件，但在我們國家，能夠滿足這種氣象條件的跑道目前只有一條?！本褪羌斡P的空軍某機場。

2010年到2013年，ARJ21-700飛機累計143天的大側(cè)風試飛期間，側(cè)風飛行時間僅有28小時46分鐘，其余時間都在等待。

這種尷尬的試飛現(xiàn)狀卻正是中國民機試飛條件與能力的真實體現(xiàn)。

ARJ21-700飛機型號合格審定審查組試飛、性能專業(yè)試飛工程師屈展文介紹說：“在美國和俄羅斯都有很多專門用于試驗試飛的機場，一般都有好幾條交叉跑道，‘米字形跑道也并不少見。典型的就是美國愛德華茲空軍基地，擁有4000英尺到3.9萬英尺長度不等的跑道21條，在此進行試驗的飛機在遇到大風天氣時，可以根據(jù)風向選擇需要的跑道。”

去北美捕捉極端條件

國際上也有跨國試飛，波音787飛機和空客A380飛機都在冰島進行了大側(cè)風試飛，以節(jié)省試飛成本與時間。

2014年4月28日，ARJ21-700飛機完成了遠赴北美五大湖區(qū)的萬里“追云”之旅。這是它第一次環(huán)球飛行，目的是完成另一個關鍵試飛科目——自然結(jié)冰試飛，以驗證其在自然條件下仍具備安全飛行與運營的能力。

同樣的試飛，巴西航空工業(yè)公司ERJ190飛機僅用了7天，美國波音777飛機是17個月，ARJ21-700飛機是4年……

按照中國民航規(guī)章和美國聯(lián)邦航空條例的相關規(guī)定，商用飛機進行自然結(jié)冰試驗的氣象條件必須滿足：連續(xù)最大結(jié)冰試驗時液態(tài)水含量在每立方米0至0.8克，水滴直徑在15至40微米;間斷最大結(jié)冰試驗時液態(tài)水含量在每立方米0至3.0克，水滴直徑在15至50微米，尤其是后者更屬于極其罕見的極端氣象條件。

“這是對北美地區(qū)結(jié)冰氣象云層統(tǒng)計后得到的數(shù)據(jù)。我們在烏魯木齊苦尋了4年，幾乎沒有捕捉到這樣的氣象。ARJ21-700飛機不得不到數(shù)據(jù)誕生地進行自然結(jié)冰試飛。”商飛公司副總經(jīng)理趙越讓說，“這樣直接影響了進入市場的時間表。”

“在此之前，ARJ21-700飛機從來沒有飛過這么遠的距離。從哈爾濱到底特律河畔的溫莎城，1.4萬公里的飛行途中，要經(jīng)歷大風、低溫、暴風雪以及越洋等諸多考驗?！绷_榮懷非常清楚這一路的風險，“雖然有些晚，但ARJ21-700飛機必將飛向世界，這是我們必須接受的挑戰(zhàn)?！?/p>

ARJ21-700飛機經(jīng)歷了高溫、高寒、大側(cè)風與自然結(jié)冰等極端氣象條件的52項考驗。試驗隊曾堅守在零下40攝氏度的呼倫貝爾海拉爾機場和零上55攝氏度的長沙大坨鋪機場;還有幾次進出側(cè)風風速高至每秒10米的嘉峪關鼎新機場;在海拔2842米的青海格爾木機場創(chuàng)下了一天試飛10個架次的高效記錄。

“即使經(jīng)歷一系列意想不到的挫折，但是我們解決了所有問題，包括那些‘不可能完成的任務。”在金壯龍看來，ARJ21項目的真正價值在于積累了商用飛機研制的完整經(jīng)驗，建立了一個完整的民機試驗試飛體系。與此同時，中國民航總局也具有了與世界同行同等的適航審定能力，而這一切的實現(xiàn)都離不開ARJ21-700飛機。

或許，可以將所有參與ARJ項目的研制人員，看做是中國民機產(chǎn)業(yè)的“盜火者”。

但愿從此這星星之火可以燎原，也正如中國民用航空局適航司司長殷時軍在ARJ21-700型飛機型號合格審定委員會（TCB）最終會議上所說，“我希望這不是ARJ21項目的結(jié)束，而是系列化的開始，我希望，這個數(shù)字會是1000架……”