ARJ21-700：向世界证明中国制造客机是可靠的

2015-01-18 10:54:00 

环球网

　　温莎当地时间2014年4月8日18时28分，ARJ21-700飞机安全降落在温莎机场，为ARJ21-700飞机历时4年的自然结冰试飞画上了圆满的句号。合影中很多人的手势代表着试验中飞机的结冰厚度达到了3英寸。

　　记者刘济美

　　【环球军事/航空报道】1998年，中国商用飞机历史上最大的国际合作项目AE-100项目宣布解散时，参加过中德民机合作项目MPC-75与AE-100项目的中国商用飞机设计人员在北京告别。当时，面对中国商用飞机产业吉凶未卜的前途，他们极其悲壮地喝了一次酒，几十号人站在北京的星空下掩面痛哭，心里怎么也不明白，祖国的天空怎么就飞不起来属于中国人自己的商用客机……

　　2014年12月26日19时，在经过了6个小时的推迟后，ARJ21-700飞机型号合格审定委员会(TCB)最终会议终于在民航干部管理学院召开。21名委员会成员在会上做出了一个可以载入历史的决策：接受ARJ21-700飞机审查组可以颁发型号合格证(TC)的建议，并将请求中国民航局为拥有中国自主知识产权的首架喷气式支线客机——ARJ21-700飞机颁发型号合格证。

　　这意味着长达11年3个月的适航审定工作全部结束，ARJ21-700飞机符合《运输类飞机适航标准》，它也成为中国第一款具备航线运营资质的喷气式支线客机。对此，ARJ21-700飞机型号合格审定委员会成员、民航科学技术研究院适航研究所所长路遥在会上表示：我对ARJ21-700飞机的适航性充满信心!

　　15年后，同样是在北京的星空下，中国商用飞机公司副总经理罗荣怀不无感慨的说：“中国民机人终于用自己的能力与坚持让属于中国人自己的商用客机翱翔在祖国的天空!”

　　2014年12月30日，中国民用航空局局长李家祥乘坐ARJ21-700飞机105架机从上海飞往北京，他在接受记者采访时表示：我要向世界宣告，中国研制的喷气式客机是安全可靠的，是可以信任的。

　　按照世界最严酷的适航标准进行验证

　　从事民机研制的人都知道这样一句话：研制什么飞机听市场的，如何研制飞机却要听适航的。适航是适航性的简称，它并不是出于理论或者学术研究的需要，也不是出于设计、制造飞机的需要，而是出于为维护公众利益、维护公众安全立法的需要。即使适航条款是保证飞机安全性的最低标准，但是，世界航空领域的每一名飞机设计师都不敢小觑适航条款的重要性，以及航空产品获得型号合格证的艰难程度。

　　ARJ21-700飞机是严格按照CCAR25-R3进行设计的新型支线客机，国内还没有哪一架飞机是按照这样严酷的适航标准进行设计与验证，因此，ARJ21-700飞机安全性标准比其他飞机都要高，同时适航取证的难度也更充满挑战。

　　11年来，参加ARJ21项目的每一个人都在思考着同一个问题：验证一架飞机到底有多难？而每一个人得出的答案却各不相同。

　　ARJ21-700型飞机型号合格审定委员会委员钱惠德介绍说：“ARJ21-700在航线飞行中使用的速度是0.82马赫数，而在验证试飞中，它最终飞到了0.89马赫数，充分验证了飞机的安全裕度。”

　　“根据适航规章CCAR25.571(e)(1)的要求，ARJ21-700飞机机头结构的设计必须保证飞机在与1.8Kg(4磅)的鸟相撞之后，仍能继续安全飞行和着陆。”ARJ21-700飞机强度专业副总设计师朱广荣说。

　　按照CCAR25.803(c)条款和附录J 的要求，在ARJ21-700 飞机应急撤离地面演示试验中，机上90 名乘客和4 名机组人员要在黑夜条件下，90秒内完成2 个可用的应急出口使用滑梯从飞机安全撤离至地面。上海飞机设计研究院ARJ21项目管理部部长王飞介绍说：“我们的试验用时仅57 秒，远远小于适航条款的要求。”

　　ARJ21-700飞机最小离地速度试飞是为了验证飞机在极限姿态下离地之后仍然可以控制，给制定飞机正常起飞速度留出足够的安全余量。ARJ21-700飞机首席试飞员赵鹏介绍说：“在试飞中要求尾部从开始触地到离地之间，尾部在50%的时间之内必须保持接触地面，在离地之后飞机的姿态不应降低，这对飞行员提出了极高的要求。”

　　对于ARJ21-700飞机型号合格审定审查组的成员来说，ARJ21-700飞机398条适航审定适用条款的背后，体现的是中美两国在商用航空领域近百年的差距，这既体现在适航审定技术上，也体现在体系上，更表现在观念上。而对于ARJ21项目的申请人来说，300项验证试验、285个表明符合性试飞科目、33本试飞大纲以及厚度高达30米的3418份符合性验证报告，这些数字的背后，则意味着要填补国家在商用飞机研制领域的技术空白，经受意想不到的挫折与挑战。

　　在5258个飞行小时中，几乎每一分钟，被誉为锻造中国之翼的“刀尖舞者”的试飞团队都在用生命创造着“零的突破”;在2942个试飞驾次中，每一次起飞都是逼近危险边缘的探索，既要保证飞机与自身的安全，又要获得设计人员满意的试验数据，而每一次着陆都填补着中国民机适航审定试飞技术的空白，也为中国民机适航审定体系的完善与发展留下新的坐标。

　　在ARJ21项目中流传着一组数据，它形象的说明了试飞商用飞机的风险性与验证的难度。

　　据不完全统计，在造成人员伤亡的民航飞行事故中，约有17%左右是飞机失速导致的，可见失速对于飞机安全的影响，失速试飞也一直被看做是民用飞机风险最高的试飞科目。

　　受国外供应商的影响，ARJ21-700先后进行了12轮失速试飞，用了8220次失速来寻找“安全性”和”经济性”的最佳平衡点，往往一个飞行架次就必须尝试四、五十次的失速，甚至与死神擦肩而过，用生命验证了ARJ21-700的失速特性以及失速警告裕度，这在国际同类机型试飞中绝无仅有。

　　航空发动机在空中停车所带来的风险众所周知，据统计，先进航空发动机的空中停车概率约为每30万飞行小时一次。假设一名旅客每周飞行两小时左右，要经过3000年才能遇到一次发动机空停的风险。对于航线飞行员来说，若以三万小时的飞行时间来计算，他要经历十个飞行生涯才能遇到一次这样的致命风险。

　　然而，申请人与局方试飞团队经常要在一个架次内就执行数十次的空中或者地面起飞滑跑过程中关闭发动机的验证，有些科目还要叠加不利的重量、重心以及高原机场起降等严酷条件。

　　在ARJ21-700飞机型号合格审定审查组试飞、性能专业组组长周成刚看来：“很多的试验与试飞之所以选择在最严酷的试验条件下进行，只有一个目的，就是要按照适航条款的要求充分验证ARJ21-700飞机的安全性。”

　　17名美国联邦航空局ARJ21-700飞机“影子审查员”所挑选的54项MOA项目的审查结果将直接决定着ARJ21-700飞机获得中美适航证的速度与进入市场的时间。

　　用试验数据建立共识

　　在上海飞机设计研究院副院长、ARJ21项目行政指挥李玲看来，与世界知名的飞机制造商相比，作为没有型号研制经验的申请人，ARJ21项目面临着缺少工程经验数据所带来的挑战，“我们不得不做更多的试验来积累工程数据，来取得局方的信任。”

　　2012年6月19日，从凌晨开始，中国飞行试验研究院的跑道上就陆续驶来各种车辆，除了参加试验的科技人员，更多是来观摩我国首例按照CCAR25部条款进行的全机级进气道溅水试验。

　　在当时，如何组织这项试验，以及试验的结果怎样，不仅牵动着ARJ21-700飞机型号申请人的心，甚至也引起了国内大型运输机研制厂商的关注。“因为在此之前，我国在此领域没有任何的工程数据和经验可以借鉴。”ARJ21-700飞机动力装置专业副总设计师常红依然清晰的记得两年前试验的细节，“波音公司用4个小时完成的试验，ARJ21-700飞机却用了9天的时间。”

　　ARJ21-700飞机型号合格审定审查组动力装置专业组审查代表李红琳解释说，“此项试验的目标是在临界飞机速度下，也就是飞机轮胎溅起的水完全覆盖发动机进气道的速度下来检验发动机的工作状态是否稳定，没有产生任何异常现象，所以，对临界速度的判断成为试验首要解决的问题。”

　　然而，对于缺少工程经验的申请人和第一次参与审定此项试验的审查代表们来说，如何对试验点进行确定与取舍，成为他们共同面对的挑战，也成为此项试验有效与否的关键所在。

　　“波音公司在进行同类试验时只进行6-8个点的测试，而我们规划了11个取证试验点，飞机还要从50节一直增速到140节抬前轮的速度。”上海飞机设计研究院郑辰介绍说，“我们目前没有这种工程积累，拿不出可以支撑我们对于临界状态判断的直接证据，在这种情况下，我们不得不加大试验的速度区间，用更多的试验数据来表明符合性，而这样带来的直接影响就是加大了试验的风险，拖延了时间，同时带来了研制成本的增加。”

　　多增加一个试验点就意味着多增加一份试验的风险，没有人知道在下一秒中会发生什么。然而，作为中国民机事业的先行者，这是ARJ21-700飞机在整个获得型号合格证的过程中所要承担也必须承担的压力与风险。

在全机稳定俯仰2.5G静力试验中，机翼承受最大载荷时翼尖位移达到1.8米。

　　ARJ21-700静力试验共计28项，其中全机工况5项，其中4项全部都做到了极限载荷。全世界没有任何一架飞机在全机静力试验中，所有的工况全部做到了极限载荷，也没有哪一架飞机像ARJ21-700飞机02架静力试验机这样，承担了如此繁重而严酷的试验任务。

　　“这是我们的第一个项目，因为缺少数据积累，CAAC要求最好全部做到极限载荷试验，以验证我们的计算与分析能力。”朱广荣解释说：“事实上，这给试验规划带来了极大的难处，我们只有一架静力试验机，却要完成4项全机极限载荷试验，所以，我们必须对试验的情况充分判断，合理的安排试验的次序，才能保证这一架静力试验机能将所有的极限载荷试验全部承担下来。”

　　有些试验不仅是国内首次进行，在国际上也尚属首例。

　　2014年5月20日上午，我国首例按照国际适航标准进行的飞机主起落架舱内轮胎爆破试验在曙光橡胶工业研究设计院获得成功，对提高我国航空器飞行安全具有重要意义。

　　此项试验采用的是国际上最为严酷的“X”型爆破方式，轮胎爆破瞬间仅为11毫秒，所释放的能量却相当于在主起落架舱内引爆2颗手雷。最初申请人选择了国际上普遍采用的喷流锥模型进行试验，但是，最新的EASA咨询通告认为，斜交轮胎在发生轮胎爆破时将产生“X”型爆破模式，它所释放的能量是喷流锥模式的30倍。

　　上海审定中心结构强度室副主任黄少麟表示：随着技术的积累，我们不排除在未来的试验中采用国际上通用的试验方式，通过采集轮胎爆破能量的分布，进行强度校核计算，以验证适航条款的符合性，从而降低申请人的试验成本与周期。

　　“当我们走完一个完整的民机研制历程之后，我们会发现，验证一架飞机尤其是按照适航标准的要求来验证飞机是一件异常艰难的事情。”上海飞机设计研究院院长郭博智介绍说：“在设计与制造阶段，每一天你都可以看见飞机明显的变化，甚至一些问题也可以暂时忽略，但是在验证阶段，所有你之前忽略的问题还有每一项错误，都要体现出来，尤其是那些考验设计师能力的细节问题，而此时，要在装有上百个测试设备，上千个系统中捕捉问题，解决问题无疑会使你焦头烂额……”

　　在11年3个月的适航审定过程中，ARJ21-700飞机共突破了100多项技术难关，解决制约适航取证的技术难题130多个，同时也为C919飞机的适航取证积累了经验。正是因为这些填补国内技术空白的试验、试飞，ARJ21-700飞机也被看做是C919大型客机的“先行者”与“趟路者”。

　　最小离地速度试飞是为了验证飞机在极限姿态下离地之后仍然可以控制，给制定飞机正常起飞速度留出足够的安全余量。

　　某种程度上这是一个国家的试飞

　　ARJ21-700飞机最小飞行机组试飞的目的主要是通过多个机组的主观评价和生理参数测量，来衡量和评估在不同试验场景下，机组成员对相关器件的可达性和操作的简易性，以及最小机组(2人制)的工作量是否满足适航规章要求。

　　然而，从ARJ21-700飞机到达成都双流机场，到能够进行试飞，试验队等待了9天的时间，在此期间，为了能够让ARJ21-700飞机尽快的飞起来，很多协调工作甚至需要依靠地方政府的力量。

　　当时，为了“确保成都双流国际机场航班运行正常有序”的原则，同时遵循“航班飞行优先于校飞任务，校飞任务优先于试飞任务”的总原则，ARJ21-700飞机的试飞只能在凌晨2点至6点这段期间进行，然而，这与条款要求的“繁忙机场”似乎又有着明显的出入。

　　试飞空域限制、缺少试验条件、没有满足条款要求的气象条件……在ARJ21-700飞机长达6年的试验试飞过程中，几乎每一项试飞都受到这些因素的制约。中国商飞试飞中心副主任谭祥升负责的试验科目大多数都是靠天吃饭的，在他看来，外界与其抱怨ARJ21-700飞机的试飞周期是世界上最长的，不如更多的关注支撑国产民机试验与试飞的环境建设，“某种程度上，这并不是一款飞机的试飞，而是一个国家的试飞!”

　　2013年3月27日，ARJ21-700飞机102架机再次飞抵嘉峪关机场,这是这架飞机第4次在此执行大侧风试飞任务。在业内人士看来，自然结冰试飞与大侧风试飞是ARJ21-700飞机进行的最为艰难的两个试飞科目，因为这两项试验都对气象条件有着极为严格甚至苛刻的规定与限制，很大程度上，任务的完成更依赖于天公作美!

　　“我们需要的是垂直于跑道，同时不起扬沙，而且风速能稳定维持在23.5-28节的大侧风。”在赵克良看来，“正是这些对气象条件的苛刻规定与限制成为ARJ21-700飞机大侧风试飞的难度所在。”

　　谭翔升感慨的说：“4年来我们一直在寻求更为严酷的试验条件，但在我们国家，能够满足这种气象条件的跑道目前只有一条——空军某机场。”

　　根据数据显示，在ARJ21-700飞机累计143天(2010年-2013年)的大侧风试飞期间，侧风飞行时间仅有28小时46分钟，其余的时间都在等待!

　　在这4年间，大侧风试验队守候在国内唯一的一条具备侧风条件的跑道上，捕捉着幽灵般出没的大侧风，不断的寻找着更为严酷的试验条件，这种尴尬的试飞现状在某种程度上却正是我国民机试飞条件与能力的真实体现。

　　ARJ21-700飞机型号合格审定审查组试飞、性能专业试飞工程师屈展文介绍说：“在美国和俄罗斯都有很多专门用于试验试飞的机场，这些机场一般都有好几条交叉跑道，‘米’子形跑道也并不少见，典型的就是美国爱德华兹空军基地，拥有有4000英尺到39000英尺长度不等的跑道21条，在此进行试验的飞机在遇到大风天气时，可以根据风向选择需要的跑道进行试验，甚至还可以协调跨国间的试飞，像波音787飞机和空客A380飞机就都是在冰岛进行的大侧风试飞，这比ARJ21-700飞机的情况要灵活很多，自然也会更节省试飞成本与时间。”

　　2014年4月28日，ARJ21-700飞机降落在阎良机场，完成了远赴北美五大湖区的万里“追云”之旅，这是它第一次环球飞行，目的是完成获得适航证前最关键的一项试飞科目——自然结冰试飞，以验证ARJ21-700飞机在自然条件下仍具备安全飞行与运营的能力。

　　同样的试飞，巴西航空工业公司ERJ190飞机仅用了7天时间，美国波音777飞机也只用了17个月时间，而中国ARJ21-700飞机已经用了4年时间……

　　任何一部适航法规都不可能忽视结冰对飞行安全带来的影响，根据美国联邦航空管理局(FAA)最新数据显示，每年大约有8起因结冰导致的飞行事故，我国最严重的一次事故发生在2006年6月3日，中国空军一架军用运输机在多次穿越结冰区域时飞机失控坠毁，机上40人全部遇难。

　　按照中国民航规章CAAC25部和美国联邦航空条例FAR25部的规定，商用飞机进行自然结冰试验的气象条件必须满足：连续最大结冰试验时液态水含量在每立方米0-0.8克，水滴直径在15-40微米;间断最大结冰试验时液态水含量在每立方米0-3.0克，水滴直径在15-50微米，尤其是后者更属于极其罕见的极端气象条件。

　　“这是FAA对北美地区结冰气象云层统计后得到的数据，而我们在乌鲁木齐苦寻了4年，几乎没有捕捉到这样的气象，所以，ARJ21-700飞机不得不选择到条款判据的诞生地进行自然结冰试飞。”中国商飞副总经理赵越让说：“在当时，试验的结果直接影响ARJ21-700飞机进入市场的时间表。”

　　“做出这个决策并不轻松，在此之前，ARJ21-700飞机从来没有飞过这么远的距离，从哈尔滨到底特律河畔的温莎城，14000公里的飞行途中要经历大风、低温、暴风雪以及越洋飞行等诸多情况的考验。”罗荣怀非常清楚这一路的风险所在，“虽然有些晚，但是ARJ21-700飞机必将飞向世界，这是我们必须接受的挑战。”

　　参与ARJ21-700飞机北美自然结冰试飞的加拿大NTI公司地面维护负责人Klaus Markgraf表示：我仔仔细细地观察了ARJ21-700飞机104架机，特别喜欢它宽敞舒适的内部空间，这绝对是个好卖点，我认为这款飞机将成为支线客机中的翘楚。

　　在6年的试验试飞过程中，ARJ21-700飞机经历了高温、高寒、大侧风与自然结冰等极端气象条件的52项考验，为了获得在各种极端严酷条件下的飞行性能和系统工作特性，试验队坚守在零下40摄氏度的呼伦贝尔海拉尔机场;在零上55摄氏度的长沙大坨铺机场追逐烈日;三进飞沙走石，侧风风速高至10米/秒的嘉峪关鼎新机场;在空气稀薄，海拨高度达到2842米的青海格尔木机场创下了一天试飞10个驾次的高效记录……

　　“即使我们经历了一系列意想不到的挫折，但是我们解决了所有问题，包括那些我们认为不可能完成的任务。”在中国商飞公司董事长金壮龙看来，ARJ21项目的真正价值在于积累了商用飞机研制的完整经验，建立了一个完整的民机试验试飞体系，与此同时，CAAC也具有了与世界同行同等的适航审定能力，而这一切的实现都离不开这架飞机——ARJ21-700飞机。

　　或许，历史可以将所有参与ARJ项目的研制人员看做是中国民机产业的“盗火者”!但愿，从此这星星之火可以燎原，也正如中国民用航空局适航司司长殷时军在ARJ21-700型飞机型号合格审定委员会(TCB)最终会议上所说，“我希望这不是ARJ21项目的结束，而是系列化的开始，我希望，这个数字会是1000架……”(完)