攻堅克難的“操刀手”
——記適航專業審查組領軍者孫安宏、李新
劉斌
編者按
歷經十余載,國産ARJ21新支線飛機終於飛上藍天,即將為我國民航業的發展譜寫新的樂章。作為中國自主研製成功的首款渦扇噴氣飛機,它經由中國民航局第一次完整、嚴格地按國際標準進行適航審定,並頒發了型號合格證。
對於國産民機製造和適航審定工作,習近平總書記近期也作出重要批示:國産ARJ21支線飛機取得型號合格證,是我國航空工業發展史上的重要里程碑,廣大參研參試和適航審定人員為此付出了艱辛努力。研製大飛機承載著幾代中國人的夢想,前面的路還很長,挑戰還很多、很嚴峻。習近平總書記要求繼續弘揚航空報國精神,總結經驗,迎難而上,在做好ARJ21飛機後續工作的同時,全力推進C919大型客機項目,讓中國自主研製的大飛機早日在藍天上翱翔,成為彰顯中國裝備製造實力的新名片。
在中國民機事業艱難前行的過程中,您是否想知道,中國民航適航“國家隊”究竟是如何團結拼搏、攻堅克難,與中國商飛共同打造中國大飛機的先遣機——ARJ21-700的?本報特別推出專版,將陸續選載由著名報告文學作家、中國作家協會會員劉斌采寫的長篇報告文學《中國適航報告》。
堅持原則 攻克技術難關
在ARJ21-700飛機型號合格適航審定的過程中,中國民航適航“國家隊”攻克了自動飛行保護系統試驗、全機高能電磁場輻射試驗、閃電防護間接效應試驗等技術難關,為首款國産渦扇噴氣飛機順利飛上藍天奠定了堅實基礎。而負責這些重大課題的“操刀手”便是適航“國家隊”電子電氣、軟體專業審查組的領軍人物孫安宏。
2006年,ARJ21-700飛機型號合格審查進入攻堅階段。適航審查“國家隊”更新理念,從制訂“審定計劃”入手,各專業審查組殫精竭慮、夜以繼日地擬訂了63份計劃。這其中,電子電氣、軟體專業組就有31份計劃,幾乎佔了全機審定計劃的1/2,足見其分量之重。
“審定計劃”究竟是什麼?為何孫安宏組長要特別強調這個計劃呢?“審定計劃”的英文是“Certification Plan”,業內將其簡稱為“CP”,它是國際同行普遍使用的適航審定工具。
CP由申請人與適航當局聯合製定,且伴隨著項目的進展迭代實施。一旦雙方在CP裏共同確定的項目全部開展完成,並取得了滿意的結果,也就表明相關專業或系統的審定工作已有明確的結論,作為全機審定工作系統工程的一部分就算完成了。
反過來説,如果雙方在實施CP的過程中分歧很大,設定的指標不能按期完成,或者許多預期的指標都達不到,那麼這個專業或系統的適航審定工作就出現問題了,它也會大大延長整個飛機的取證時間。這也是電子電氣、軟體專業審查組在制定本專業CP時,要充分考慮到申請人經驗不足和局方人力資源不十分充裕等因素並細分各專業的原因。
除此之外,孫安宏特別強調,適航審查不是搞轟轟烈烈的突擊或運動,它需要秉承“過程正確,結果正確;結果正確,過程未必正確”這樣一種“必須確保過程驗證工作到位”的適航審查理念。
隨著科學技術的快速發展,飛機自控飛行的本領也越來越強。上世紀80年代,空客A320飛機首飛成功。人們注意到,這是一架沒有傳統桿盤的新型飛機,飛行員只需要簡單按一下側桿上的按鈕就可以啟動自動管理系統,其界面能夠提供航向、速度、高度、爬升和下降率等數字指示。在這種自動飛行模式下,飛機從起飛到著陸完全不需要飛行員手動操作,如此神奇、先進和高安全性的電傳操縱自動飛行系統,使空客公司得以與波音公司並駕齊驅,開啟了雙雄爭霸航空市場的新時代。
雖然ARJ21-700飛機尚未達到這種自動飛行的水準,但是它採用了“主製造商+供應商研製”的先進模式,自主進行主體設計,擁有自主智慧財産權,通過競標完成全球採購,並選擇國際一流水準的知名公司作為供應商。
正確審慎選擇供應商是ARJ21-700飛機研發成功的關鍵。在進行適航審查時,問題接踵而至。孫安宏在與申請人中國商飛的對應部門總師接觸後,發現申請人雖然採購了産品,但卻根本得不到産品的核心技術,而且與飛機系統總體設計要求相比,無論是産品型別,還是其與系統性能指標的適配性,都存在較大差距。此外,由於飛機研發與局方審定間隔了二三年時間,設計時選用的産品如今已開始更新,怎麼辦?
這是一塊難啃的“硬骨頭”。對於從南京航空航太大學探測制導與控制技術專業碩士研究生畢業的孫安宏來説,無疑是嚴峻考驗。
在孫安宏看來,發現問題之後,絕不能降低審定標準,需要嚴格按照《中國民用航空規章》第25部運輸類飛機適航標準(CCAR-25)辦事。例如,一個自動飛行中要用到的電腦系統産品已經落後,在性能上達不到“需求”標準,孫安宏便和申請人一起,與供應商反覆研討,迫使其改進軟體設計,最終採用了較先進的技術,以滿足用戶需求,前前後後折騰了整整1年4個月才啃下這塊“硬骨頭”,使ARJ21-700飛機的自動飛行系統趨於完善。
此外,飛機全機閃電防護效應(包含直接效應和間接效應)試驗和全機高能電磁場輻射試驗也是兩塊難啃的“硬骨頭”。飛機在飛行過程中,常常會遭遇雷電環境和強電磁場輻射,這對現代飛機的研製和審定來講是特殊考驗,如何加以防護,是不容回避的重大課題。
在規章條款中雖然有明確的標準,但並沒有量化的數據。孫安宏帶領審查組人員,一個一個地做試驗,取得數據,並反覆進行分析研究。
得不到原始技術資料,他們就到供應商生産現場去審查,讓對方一一進行解釋説明,不遺漏任何一個細節。供應商從孫安宏的認真態度和所提出問題的專業深度,見識了中國民航適航審查員的水準和能力。
循序漸進 12年勇闖新路
在採訪適航“國家隊”的其他審查員時,大家都認為,ARJ21-700飛機的電子電氣、軟體專業審查難度非常大,面對的是國際一流的航電和機載設備供應商,他們的産品和技術是當前業界最高端、最先進的,並被波音公司和空客公司所選用。而我們是第一次選用並整合其設備,必須通過嚴格的適航審查。沒有現成的技術資料,沒有實踐經驗,一切都要靠自己摸索,困難一個接一個,面對不斷出現的“攔路虎”,只能憑藉著一股韌勁兒闖出一條新路。
孫安宏説:“12年適航審查漫漫長路,我們最深的感悟就是,只有扎紮實實地按審定計劃做,從設備級、系統級到全機級,一步一個臺階去落實,才能最終攻克難關,填補空白,這就是創新。”
此外,ARJ21-700飛機研製項目開我國民機産業的多項先河,其研製和審定的寶貴經驗值得我們好好總結、研究和傳承。
孫安宏是江蘇鹽城人,研究生畢業時,上海和廣州兩大城市都向他招手,最終他選擇了上海,並於1990年4月12日走進民航上海航空器審定中心,這也是我國第一個運輸類飛機審定中心。
該中心是我國民機適航審定事業的開創者、已故的中國民航局前副局長沈元康先生倡議成立的,最初的適航審查對像是由陜西飛機製造廠生産的運8F和運8C飛機。
雖然從事該項目審查的時間不長(後該項目的審查工作被移交給西安航空器審定中心),但孫安宏深深體會到了國産民機事業前行的艱難和不易。1990年4月18日,我國宣佈上海浦東對外開放,個人命運與國家發展風雨同舟。到上海之後,孫安宏先去上海飛機製造廠實習。當時,中美合作組裝MD82/90飛機搞得如火如荼。後來,麥道公司與波音公司合併,孫安宏擔任了波音737-NG飛機水準尾翼的日常生産監督適航檢查組組長,歷時達2年多。
該項目是由中國民航局受FAA(美國聯邦航空局)委託向上海航空工業集團公司進行轉包的。在此期間,孫安宏不僅學習和見證了世界最先進的民用飛機製造標準及水準,而且也通過與美國波音公司生産現場技術專家和FAA項目主管檢查員在一起工作,使自己的適航知識增加、眼界開闊。
此後,在歷時12年的ARJ21-700飛機型號合格審查工作中,他擔任電子電氣、軟體專業組航電條線負責人。作為民航華東地區管理局適航審定處處長,他還積極協調轄區內其他的適航監察員資源和航空公司機務維修、安全管理方面的專家資源,為ARJ21-700飛機適航審定提供技術支援和幫助。
前不久,筆者得到消息,民航華東地區管理局黨委推薦孫安宏從局適航審定處處長的崗位到中國商飛公司基礎能力中心任職,這意味著他要離開公務員隊伍。孫安宏説:“我懷念中國民航適航‘國家隊’,從事ARJ21-700飛機適航審查的這段歲月是我人生中最難忘、最充實的時光。到中國商飛公司工作則是繼續為我國的大飛機事業添磚加瓦。這就意味著我人生中最寶貴的年華都交給了我國的民機事業。為此,我感到驕傲和自豪。”
子承父業 難忘航空情結
接下來,筆者還要講述一個航空發動機家庭的故事。故事的主人公叫李新,他是民航上海適航審定中心動力裝置室主任、ARJ21-700飛機型號合格審查組動力裝置專業組組長。
李新的愛人贠紅,是中國航發商用航空發動機公司的型號總品質師。夫妻兩人同出一門,均畢業于西北工業大學航空發動機專業,本科畢業時更雙雙獲得“校優秀畢業生”稱號。
作為中國航空工業的老前輩,李新的父親1965年畢業于赫赫有名的哈爾濱軍事工程學院空軍工程系發動機專業。隨後,他在中國中小型航空發動機研發基地——株洲中國航空動力研究所——辛勤工作了大半生。40多年來,其測繪、設計的航空發動機渦輪、燃燒室和整機達20個型號,先後獲得國家科技進步獎、航空工業部科技進步獎、北京國際發明展覽會獎以及當代發明專利展覽會金獎等多個獎項,填補了多項國産發動機技術空白。李新的母親是位於湖南省株洲市的中國南方航空動力機械公司的高級工程師,在航空發動機零部件加工工藝這一領域默默耕耘了30多個春秋。
拳拳赤子心 殷殷報國情
在父母的熏陶之下,李新研究生畢業後,在廈門航空公司辛勤工作了13年。
為了追夢中國大飛機,2007年10月,李新調到中國民航上海航空器適航審定中心工作。李新的愛人贠紅,為此毅然放棄了在廈門舒適溫馨的生活。用她自己的話説:“到上海的頭一兩年,幾乎是咬著牙挺過來的。”
剛到上海時,李新的孩子因為不適應快節奏、高強度的生活,經常哭著鬧著要回廈門。為了配合李新,讓其儘快適應新的工作環境和高頻率的出差,贠紅一邊要克服剛在外企工作的困難,一邊要承擔起年幼孩子的日常起居和接送任務。
2008年,李新進入中國民航ARJ21-700飛機適航審查“國家隊”,踏踏實實地從普通審查員開始幹起。2010年7月,李新挑起了動力裝置專業審查組組長的重擔。
憑藉紮實的航空發動機專業理論功底和在美國國家試飛員學院培訓學習的經歷,李新帶領郭允龍、趙松、李紅琳、李銳、韓冰冰、張海濤等專業組全體組員,發揚“敢啃硬骨頭”的精神,迎難而上,勇於攻關,先後攻克了濺水試驗、短艙防冰、燃油箱防爆、全機防火等一批重點、難點專題審定技術難關,圓滿完成了ARJ21-700飛機型號合格審查工作。
同時,李新還承擔了全機防火審查工作,協調並主導解決了發動機構型控制、發動機反推意外打開等多項綜合性難題。
細微之處 消除蛛絲馬跡
發動機是飛機的“心臟”。它既是動力源,同時也是火源。飛機上的燃油、潤滑油和液壓油都屬於可燃液體,一旦發生泄漏,如果不能迅速將其排出機體外,極易引發火災,後果不堪設想。而全機排液和防火試驗的最終目的就是防火,以防止災難性後果的發生。
在最初的符合性驗證規劃中,申請人沒有考慮進行全機可燃液體泄漏區排液試驗(包括地面和飛行試驗)。李新認為,這是一個事關飛行安全的大問題。在2010年~2012年期間,他與申請人反覆進行溝通和討論,促使申請人最終決定增加全機排液試驗驗證項目。
全機排液試驗變更設計難度之大,項目之多,均屬國內首次。在業內人士看來,大面積的全機排液試驗,填補了國産民機可燃液體排液防火設計和驗證的技術空白,通過變更設計,從根本上解決了飛機防火安全問題,為大飛機C919的全機排液防火積累了寶貴經驗。此外,李新還主持了多項防火燃燒試驗。試驗結果表明,防火硅膠封嚴安裝在15分鐘的火焰衝擊下出現了扭曲變形,無法滿足防火要求。為此,李新果斷地説“NO”,令在場的供應商僱員也感慨道:“中國民航適航審查人員如此細心認真,讓我們不得不佩服。”隨後,供應商不得不立即變更設計。
“適航審查員的天職就是于細微之處發現蛛絲馬跡,決不允許一絲火苗從鉚釘和密封墊圈的縫隙中躥出。”李新説。
最終,李新啃下了全機排液這塊“硬骨頭”,從源頭上圓滿解決了發動機和飛機的安全防火問題。
迎難而上 求解技術難題
在擔任動力裝置專業審查組組長後,李新深知自己肩上的擔子更重了。為此,他發揚“敢啃硬骨頭”的精神,迎難而上,帶領全組成員細心診斷,精心審查,處理和解決了在發動機動力裝置符合性驗證過程中出現的各種問題,圓滿完成了適航審定任務。
舉例來説,ARJ21-700飛機101架機在模擬單發起飛的試飛過程中,飛機離地前,右側發動機從起飛推力快速收到慢車推力(模擬單發失效)時,反推力裝置被意外打開。
李新意識到,這是其反推手柄設計不符合條款要求的結果。為此,他要求並督促申請人和油門臺供應商柯林斯(Collins)對油門臺反推機械鎖進行了設計更改。2014年1月9日,審查組批准了申請人提交的發動機反推意外打開問題關閉報告。
另外,ARJ21-700飛機自2003年進行型號合格審定以來,為了配合飛機取證需要,陸續有8台研製批發動機(美國GE公司CF34-10A16)交付申請人中國商飛使用,並分別安裝在101架機和104架機等4架原型機上。
此後,該型發動機于2010年7月取得了FAA頒發的FAR33部發動機型號(聯邦航空條例第33部航空發動機適航標準)合格證。
這8台研製批發動機均為發動機型號合格證頒發前的構型狀態(與FAR33發動機型號設計批准構型之間存在100余項差異),其構型差異以及在適航管理等方面存在的問題,引起李新的關注,並被列為有待解決的重大技術問題之一。
後經CAAC與FAA通力合作,並得到FAA發動機審查方的支援,2013年9月12日,審查組批准了申請人提交的ARJ21-700飛機發動機構型問題關閉報告。
正是依靠這種不斷發現問題和解決問題的刻苦鑽研精神,ARJ21-700飛機的驗證試驗/試飛工作才得以持續向前推進。
(作者係中國作家協會會員、編審,中國作協2015年重點作品扶持項目《中國大飛機》作者)
2008年11月28日,我國自主研發的新一代支線客機ARJ21-700飛機在上海大場機場首飛。(江東 東方IC)
2011年3月,在嘉峪關進行的ARJ21-700飛機發動機進氣畸變地面試驗。
2014年11月,ARJ21-700飛機發動機艙滅火劑濃度審定飛行試驗正在進行。
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