作者:陈彬 来源:中国科学报 发布时间:2022/5/26 15:20:38
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让国产大飞机飞出技术“黑箱”

 

5月14日,南京城天气晴朗。

南京航空航天大学操场上人声鼎沸,因新冠肺炎疫情而中断三年的南航运动会田径比赛在这一天如约而至。

与此同时,距离南航400公里外的上海浦东机场,一架编号为B-001J的C919大飞机从第4跑道起飞,并于9时54分安全降落。这标志着中国商飞公司即将交付首家用户的首架C919大飞机首次飞行试验圆满完成。

14年前,中国人大飞机的圆梦之旅正式起航,南航也与C919结下了不解之缘。在C919的研制过程中,南航教师和科研人员先后参与了大飞机项目的总体、气动、强度、材料、航电、飞控、动力、环控、防冰、四性、适航众多环节的科研工作,共承担140余个项目,经费过亿元。

“参与人员最多的高校”

时间回到14年前。

2008年5月11日,中国商用飞机有限责任公司在上海挂牌成立,标志着圆中国人大飞机梦想的大飞机之路正式起步。

为配合中国商飞做好大型客机初步技术经济可行性论证工作,南航受邀遴选出29名骨干教师,直接参加中国商飞大型客机联合工程队,其中18名教师有半年时间都在上海参加方案论证工作。“在全国为数不多的参与高校中,南航是参与人员最多的高校。”南航联合工程队领队、航空学院教授熊克说。

在论证工作结束后,联合工程队中的很多老师继续参与了国产大飞机的研制,研究成果为C919大型客机型号研制提供技术支撑。

这其中就包括了长期从事飞机安全性和适航性研究的南航民航学院教授孙有朝。

在民机研制领域有这样一句话——研制什么飞机听市场的,如何研制却要听适航的。在这方面,C919的设计严格按照CCAR25-R4标准,这一标准比空客A320当时取证时采用的标准先进了20年,这也意味着C919适航取证更具挑战性。

孙有朝团队承担了二十余项与C919安全性适航相关的项目,几乎涵盖了大飞机设计、制造、运营、维修的全寿命周期。因此,当自己为之奋斗多年的大飞机迈出交付使用的重要一步时,他的欣慰与激动难以抑制。

“这是一个里程碑式的节点。”孙有朝告诉《中国科学报》。这意味着我国的科研人员针对大型飞机的研制,走完了从自主设计、自主研制到自主适航取证全过程。这对于我国未来大型客机的研发和系列化发展,无疑起到重要的基础作用。

当问及感受时,孙有朝想到的是大飞机研发的未来。和他“心有灵犀”的,还有负责C919模拟冰试飞项目的该校航空学院教授周光明和教师蔡登安。

“飞机在低温气象中,表面极易发生结冰现象,对飞行安全造成威胁。因此,结冰试飞工作极为重要。自然结冰试飞是一项高风险试飞科目。按规定,试飞前进行模拟冰试飞,以摸清飞机带冰特性,进行临界冰型性能的适航验证。”蔡登安如此介绍他们的研究内容。

“压力很大。”周光明告诉《中国科学报》,“模拟冰试飞是一个长期的工作,并不会因为此次C919的试飞成功而告一段落。更重要的是,我们肯定不会仅限于C919的研制,未来还会有大型宽体客机等,可以说任重道远。”

不过,“好在这些年的工作已经为我们打下了很好的基础”。蔡登安说。

“站起来挡风!”

为了打下这份“基础”,每一位身在其中的科研人员都付出了艰辛的努力,有些甚至是难以想象的。

“大飞机研制是一个高度复杂的系统工程。对于我们来说,开始阶段无异于面对一个技术‘黑箱’。要让国产大飞机飞出这个‘黑箱’,凭的是我们一步一步的摸索。”孙有朝说。

技术上的困难自不必说。对孙有朝而言,由于飞机内部的某些机载系统依然需要国外供应商提供,因此,“在大飞机的研制过程中,如何与国外合作者沟通协调,使其能够按时供应相关技术设备,有时可能会消耗更多的时间和精力”。

如果说孙有朝的困难在于“技术协调”,那么周光明、蔡登安团队面临的最大“非技术”问题,则在于大飞机试飞本身的不确定性。

模拟冰试飞工作虽然是大飞机适航取证的重要一环,但飞机何时试飞却是由很多因素决定的,团队成员对此并不能完全控制,加之C919的试飞地点分散在上海、江西、山东、陕西四地,这使得“我们有时甚至只有两天改装时间,必须在规定期限内完成安装,给我们的工作带来了很大的困难”。

2021年是C919适航取证关键年。当年4月,团队接到任务,需要第二天将新冰型安装完毕并安全试飞。“这等于要在20个小时内完成原本48小时的工作量。”蔡登安说。

接到任务的1小时内,团队就与现场工作人员沟通,迅速确定改装方案,现场改装随即开始。但也就在此时,停机坪上刮起大风,操作工具随时可能被风吹走。

“站起来挡风!”

一声令下,团队成员深夜顶着寒冷的大风,搭起人墙为操作人员遮风,保障改装顺利进行。直到凌晨5点,当全部操作步骤完成后,所有人都瘫坐在地。最终,这一紧急改装任务于第二天中午顺利完成,飞机于当天下午成功试飞。

回想这些年工作中遇到的困难,周光明在唏嘘的同时,也很感谢研究、制造以及试飞机构的配合。“如果没有团队配合,我们很难把这些问题顺利解决,这也是我们最终造出大飞机的重要保障。”

“我看到了这种传承”

孙有朝告诉《中国科学报》,虽然我们开展飞机适航方面的研究已经有几十年的历史,但相关人才的系统培养却是伴随着大飞机项目的推进而开始的。

2010年,也就是大飞机项目立项两年后,南航设立了航空器适航技术专业(后改名“飞行器适航技术专业”),并组建了本硕连读的适航培优班,每届选拔约30名学生,充实到适航专业人才队伍中。

“通过大飞机项目,国内高校慢慢构建了一个从本科到博士的完整培养体系,并且实际构建起了安全性适航的相关学科体系,这可以算作是大飞机项目对相关学科发展作出的重要贡献。”孙有朝说。

在大飞机研制的科研团队中,这种人才的培养与传承处处可见。

值得一提的是,早在12年前蔡登安还在读本科时,作为导师的周光明就开始带领他接触试飞项目。目前,这个不大的课题组里,已经是“三代同堂”了。一年前那个寒冷的夜晚,在排成一排为施工改造挡风的人墙中,就有蔡登安的学生。

能够亲自参与大飞机项目的研发过程,对于这些年轻学子而言,本身就是一种激励。正如亲身参与了C919飞机模拟冰试飞现场改造工作的南航研究生熊信发所言,“以前看到的都是航空航天馆里的模型,这次让我摸到了真正的大飞机,再辛苦都值得”。

蔡登安告诉《中国科学报》,除了航空报国的情怀,导师对他影响最大的是其洒脱超凡的性格,以及勇于探索高难度工程实践问题的精神。在大飞机的团队中,他也在用实际行动,努力影响着他的学生。“通过大飞机项目,我已经从自己的学生身上,越发明显地看到了这种传承。这让我非常欣慰。”他说。

 
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