試飛是飛機(jī)適航驗(yàn)證的重要方式之一,目的是把一款新飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)摸遍、摸透,找出飛機(jī)在特殊條件或狀態(tài)下的性能極限,確定安全飛行的邊界“紅線”。只有試飛過關(guān)了,新飛機(jī)才能投入航線運(yùn)營。而失速是民用飛機(jī)在航線飛行中極力避免出現(xiàn)的危險(xiǎn)狀態(tài),飛機(jī)失速后,隨之而來的就是掉高度、抖振、滾轉(zhuǎn)甚至失控。防止飛機(jī)失速一直是民用飛機(jī)設(shè)計(jì)的一大技術(shù)難題,同樣也是C919大型客機(jī)取證審定期間的重要驗(yàn)證科目。作為“試飛國家隊(duì)”的航空工業(yè)試飛中心,是承擔(dān)C919飛機(jī)失速試飛的主力軍。今天我們就一起來認(rèn)識這樣一群勇闖藍(lán)天的試飛精英。
航空工業(yè)試飛中心C919大型客機(jī)試飛工程師 杜毅潔:這是飛行中的C919飛機(jī),現(xiàn)在我們看到的這些不銹鋼的圓筒,里面都放著水,這是水配重系統(tǒng),是調(diào)整飛機(jī)的重量重心的。這兒有一個應(yīng)急離機(jī)出口,當(dāng)飛機(jī)發(fā)生問題的時(shí)候,這里有一個小小的炸藥包會把這個門炸開。這個位置就是我的工作崗位,在這個地方我們能看到很多的監(jiān)控畫面,我們就在這個地方去監(jiān)控飛機(jī)的參數(shù)。
在這架僅用于飛行試驗(yàn)的飛機(jī)里,機(jī)長趙鵬和同事正在忙著進(jìn)行失速試飛前的準(zhǔn)備。水配重系統(tǒng)、測試機(jī)柜、電腦,密密麻麻的測試線纜,幾張飛行工程師的座椅,用于試飛的C919客機(jī),跟我們平時(shí)乘坐的飛機(jī)大不一樣。
失速,是飛機(jī)迎角增大到一定程度,導(dǎo)致飛機(jī)的姿態(tài)迅速變化、飛行高度快速降低或飛機(jī)過度振動,并最終導(dǎo)致飛機(jī)失控的一種現(xiàn)象。飛機(jī)失速時(shí)會急劇下降,在十幾秒之內(nèi),掉高度少則一兩百米,多則上千米,因此,失速是挑戰(zhàn)極限的試飛科目之一。
航空工業(yè)試飛中心副主任 C919大型客機(jī)試飛機(jī)長 趙鵬:它這個極限主要體現(xiàn)到在真實(shí)的大氣環(huán)境當(dāng)中,可能每一秒鐘你現(xiàn)在是可控的,不代表下一秒是可控的,如果發(fā)生了我們前期非預(yù)期的滾轉(zhuǎn)和偏航,如果改出不好飛機(jī)是很容易超載的,飛機(jī)機(jī)體會出現(xiàn)裂紋、斷裂甚至解體,你再有本事你可能一個機(jī)翼掉了,還是比較難以回來了。
在航空工業(yè)試飛中心,機(jī)長趙明禹因?yàn)锳RJ21飛機(jī)試飛期間,飛失速次數(shù)最多,被同事稱為“失速哥”;機(jī)長趙生則因?yàn)樯瞄L飛自然結(jié)冰,被稱為“結(jié)冰哥”。而趙鵬,年輕試飛員都叫他“六邊形戰(zhàn)士”。
航空工業(yè)試飛中心C919大型客機(jī)試飛員 劉帥:國外評價(jià)咱們中國乒乓球,說馬龍是“六邊形戰(zhàn)士”,沒有缺陷,趙院(趙鵬)就相當(dāng)于這樣人,太完美了。
同事眼中的“六邊形戰(zhàn)士”趙鵬,是ARJ21飛機(jī)的首席試飛員,也是C919飛機(jī)的試飛機(jī)長,曾先后試飛過ARJ21、波音、空客等30多個飛機(jī)機(jī)型,安全飛行超過一萬小時(shí)。 2007年,趙鵬赴美國進(jìn)行了幾個月的學(xué)習(xí)培訓(xùn)。學(xué)習(xí)期間,他扎實(shí)的理論功底和過硬的駕駛技術(shù)引起了美國國家試飛員學(xué)校負(fù)責(zé)人的關(guān)注,經(jīng)他推薦,趙鵬成為中國首位被國際試飛員協(xié)會認(rèn)定的國際試飛員。
這些貼在機(jī)翼上的絲線,是檢驗(yàn)飛機(jī)是否進(jìn)入失速狀態(tài)的信號之一。它們會隨著氣流運(yùn)動,如果氣流正常,絲線會向后飄;如果機(jī)翼表面發(fā)生氣流分離,絲線就會亂飛或者卷曲,這也意味著,飛機(jī)進(jìn)入了失速狀態(tài)。
航空工業(yè)試飛中心C919大型客機(jī)試飛工程師 杜毅潔:絲線開始變化的時(shí)候,當(dāng)時(shí)我就給趙院說了一句,看見氣流分離了,聲音很高。等我們飛機(jī)平穩(wěn)了之后,趙明禹隊(duì)長他問趙院說剛才杜毅潔說了一句什么?然后趙院說她看見氣流分離了,我當(dāng)時(shí)都能感覺到趙院的語氣,你看她這么大驚小怪的樣子,很沒有見過世面的感覺。
在失速試飛中“沒見過世面”的杜毅潔,2006年碩士畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)航空發(fā)動機(jī)專業(yè),2013年,被航空工業(yè)試飛中心公派到法國國家航空航天學(xué)院學(xué)習(xí)一年多。即使是在歐洲,能當(dāng)上試飛工程師的女性也是鳳毛麟角。
航空工業(yè)試飛中心C919大型客機(jī)試飛工程師 杜毅潔:我是覺得非常幸運(yùn),也很感謝。我2019年的時(shí)候,38歲,我覺得我很普通,而且是一個中年女性的這么一個角色,單位能讓我去做這個事情,給我信任,包括飛行機(jī)組給我這種信任,給我這種幫助。
剛?cè)胄袝r(shí),在杜毅潔這個試飛領(lǐng)域的“菜鳥”的眼中,身經(jīng)百戰(zhàn)的趙鵬無論遇到什么事情,都是那么從容。
航空工業(yè)試飛中心C919大型客機(jī)試飛工程師 杜毅潔:我有時(shí)候就說我說趙院(趙鵬)你們就像老虎獅子一樣的,那個狀態(tài)就是那樣子的,很松弛的,但是我就總像一只兔子一樣的,尤其是最開始的時(shí)候,我遇到一點(diǎn)問題其實(shí)是非?;艔埖?。
飛機(jī)在失速后可能出現(xiàn)滾轉(zhuǎn),過大的滾轉(zhuǎn)對飛行安全危害很大。因此,在開展失速試飛前必須先進(jìn)行大滾轉(zhuǎn)試驗(yàn),驗(yàn)證飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)改出能力極限,以應(yīng)對失速試飛中可能出現(xiàn)的極端情況。由于設(shè)計(jì)的進(jìn)步,C919飛機(jī)的控制律設(shè)定了保護(hù),正常情況下,滾轉(zhuǎn)坡度不會超過66度。但是在失速試飛中,機(jī)組需要探索飛機(jī)能力的邊界。
工程師經(jīng)過分析認(rèn)為,90度是一個很有代表性的臨界坡度,從60度開始,到70度、85度,趙鵬開始逐步逼近90度滾轉(zhuǎn)的極限。
航空工業(yè)試飛中心副主任 C919大型客機(jī)試飛機(jī)長 趙鵬:只有在試飛的時(shí)候,為了規(guī)避失速帶來的風(fēng)險(xiǎn),才去做這樣的機(jī)動動作,而飛航班不可能去做這樣的,我把飛機(jī)做一個90度,乘客也受不了。我們做的105度,感覺到飛機(jī)依然是可控的,心中有數(shù)。
通過小火箭發(fā)射引導(dǎo),從飛機(jī)尾部打出來的失速傘,是根據(jù)國際慣例進(jìn)行失速試飛的標(biāo)配。
航空工業(yè)試飛中心副主任 C919大型客機(jī)試飛機(jī)長 趙鵬:我們需要在尾部放一個傘,把飛機(jī)從這種急滾轉(zhuǎn)盤旋下降的這樣一個狀態(tài)下改出來,然后飛機(jī)退出俯沖,這也是最后救命的辦法。
C919飛機(jī)進(jìn)入中國民航局審定試飛程序以后,一場爭論困擾了整個試飛團(tuán)隊(duì)。在飛101架機(jī)的時(shí)候,為了試飛安全,航空工業(yè)試飛中心給飛機(jī)安裝了失速傘。但是,民航局審定試飛任務(wù)要用103架機(jī)來完成,103架機(jī)要不要裝失速傘?如果裝失速傘,整個項(xiàng)目進(jìn)度可能會拖延半年。而不裝,萬一在試飛過程中出了安全事故,責(zé)任誰來承擔(dān)?
航空工業(yè)試飛中心C919大型客機(jī)試飛總師 周占廷:這就是相當(dāng)于你這個車前面有個安全氣囊,你說裝不裝?有的人說了,我開了一輩子車,安全氣囊從來沒用過,我裝那干啥?對吧?如果你不裝,萬一出現(xiàn)了事故,那對型號來講就是災(zāi)難性的。
根據(jù)任務(wù)安排,局方審定試飛最遲要在2022年9月前全部完成。此時(shí),大部分局方審定的試飛科目還沒有開始飛。時(shí)間不等人。如何抉擇考驗(yàn)著決策者的智慧和擔(dān)當(dāng)。
航空工業(yè)試飛中心C919大型客機(jī)試飛總師 周占廷:因?yàn)槊媾R很多抉擇,有的時(shí)候是安全和進(jìn)度的抉擇,你到底是保安全還是保進(jìn)度。有的時(shí)候是長期利益和短期利益的抉擇,你到底是往前趕快地走,還是停下來,把這個事兒弄清楚,更有利于長遠(yuǎn)。沒有掉過淚,但是淚水都是咽到肚里面。
鏡頭前每一次看似順利的起飛背后,每一步都采取了很多預(yù)防措施來把風(fēng)險(xiǎn)降到最低。2014年,C919飛機(jī)還沒有首飛,航空工業(yè)試飛中心就派出了近百人的科研人員常駐上海,跟中國商飛一起為試飛進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì),測試改裝。C919飛機(jī)早期規(guī)劃的測試參數(shù)是5萬左右,但在試飛過程中,這一數(shù)字最終增加為9萬多個。每個參數(shù)記錄下來后都要分析處理,并找出它的規(guī)律。
航空工業(yè)試飛中心C919大型客機(jī)試飛總師 周占廷:飛機(jī)如果出現(xiàn)一些不安全的特性,我們要實(shí)事求是地把它的特性記錄下來,不能造假。我們對數(shù)據(jù)、對我們的結(jié)論是要負(fù)責(zé)的,要經(jīng)得起歷史的檢驗(yàn)。再過幾十年,大家都認(rèn)為你當(dāng)時(shí)做的是正確的。
正是因?yàn)橛辛嗽鷮?shí)的數(shù)據(jù)積累,在經(jīng)過充分的技術(shù)分析后,試飛團(tuán)隊(duì)和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)達(dá)成了一致:在103架機(jī)失速試飛時(shí)不裝失速傘,為后續(xù)的試飛節(jié)約了半年時(shí)間。
航空工業(yè)試飛中心C919大型客機(jī)試飛副總師 丁軍亮:一定要有技術(shù)自信,101架機(jī)我們已經(jīng)完全摸透了飛機(jī)的失速特性,103架機(jī)雖然和它構(gòu)型上有區(qū)別,但是我們會通過地面實(shí)驗(yàn),通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),能提前模擬仿真,進(jìn)行一個計(jì)算分析。
不裝失速傘,為后續(xù)的試飛節(jié)約了半年時(shí)間。2021年12月24日,中國民航局失速審定試飛拉開序幕,到2022年1月19日,在25天試飛里累計(jì)進(jìn)入失速148次,試飛結(jié)果達(dá)到了取證適航標(biāo)準(zhǔn)。
作為中國首位國際試飛員協(xié)會的會員,也是飛波音和空客十年以上的飛行員,對C919飛機(jī)的未來,趙鵬信心滿滿。
航空工業(yè)試飛中心副主任 C919大型客機(jī)試飛機(jī)長 趙鵬:在同行之間如果去介紹一款飛機(jī)是好還是不好,最典型的語言可能就是wonderful aircraft,那么到底是不是wonderful?我們?nèi)×俗C之后,很快能走向世界各地。那個時(shí)候等世界各國的飛行員在操縱我們的C919的時(shí)候,也發(fā)自內(nèi)心地說出wonderful,我覺得真正的力量是不需要更多語言的。