仰望星空凝神聚力
——記試飛、性能專業審查組組長周成剛
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,要全力推進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》。
細節見人品
周成剛是西南管理局適航審定處副處長,ARJ21-700飛機型號合格審查組試飛、性能專業組組長。慈祥和善的面容,充滿智慧的頭腦,他的故事既平凡又動人。我們就從美國莫哈維國家試飛員學院談起吧。
美國加利福尼亞州的愛德華空軍基地聞名遐邇,世界上第一架太空梭“哥倫比亞號”就曾在此著陸,“發現號”太空梭結束14天太空之旅後也在這裡降落。距這裡50公里開外的莫哈維美國國家試飛員學院也名聲遠播。2002年,中國民航派出第二批6人到這裡進行試飛員/試飛工程師培訓,周成剛有幸成為組員之一。他初來乍到,不經意間養成了一種習慣,清晨早起,遠眺湛藍的天空,必須要深深呼吸幾口清新的空氣;晚上臨睡前,也一定要仰望浩渺的星空,任憑思緒信馬由韁地自由賓士一番。他讚嘆美國人選擇了這塊沙漠盆地,陽光明媚,空氣乾燥,氣流和緩,是天賜的飛行員試飛寶地。
美國教官經驗豐富,但是帶有濃重地方口音的講課讓6位才俊聽起來還是頗費些氣力的,好在隊友朱學峰的英語聽力強,有他做“二傳手”,大家的學習順風順水。上午實際操作試飛,下午上理論課,緊張且充實。6每人平均有國內航空名校的理論功底,基礎紮實,這是優勢。6個同窗兄弟互相交流探討,學起來事半功倍。
周成剛的學習成績出色,看不出半點費力的樣子,大家便推舉他當“司務長”兼“廚師長”。當過兵的人都知道,“司務長”就是管伙食的頭兒,不僅要跑超市採購油、鹽、醬、醋,還得親自煎、炒、烹、炸。從小練就的川味家常菜手藝有了用武之地,每天周成剛都能換著樣地炒出幾道可口的川味菜肴,幾個人吃得滿口流香。如今回憶起來,大家異口同聲地稱讚:周處長菜做得好,在於精細。他的為人、做事應從莫哈維的“廚師長”經歷談起。
正所謂做大事要看細節,細節見人品。
風雲話當年
周成剛的經歷讓人肅然起敬。你曾目睹過人民空軍戰鷹掠過天空的雄姿嗎?你在珠海航展上見過“八一”飛行表演隊壯美的空中芭蕾嗎?在那些叱吒風雲、威震長空的戰鷹中,曾有一款型號叫殲-7EB的飛機,周成剛當年就擔任研製這款表演飛機的總體室專業組組長。上世紀80年代末,周成剛從南京航空學院(空氣動力係)畢業後回到了家鄉四川,在中航工業成都飛機製造廠一幹就是13個年頭。回憶往事,他無比自豪,能為研發製造殲-7EB、殲-10等軍機貢獻智慧和力量,他感到十分欣慰。
新世紀開始的時候,周成剛從飛機製造大型企業來到民航政府管理部門,2001年7月28日,他正式到民航西南管理局審定處上班。有著生産一線的豐富經驗,再開始做民航飛機的飛行與性能適航管理,可以説周成剛得心應手。不久之後,作為民航局選派的第一批試飛工程師,他飛越大洋彼岸接受培訓。學成歸來,他立即進入ARJ21-700飛機型號合格審查“國家隊”,先後擔任試飛、性能專業組副組長、組長,挑起了中國首架渦扇噴氣新支線飛機適航審查的重擔。2008年11月28日,ARJ21-700首飛成功。在首飛前幾年,周成剛率領專業審查組忙得不可開交,主要做了三方面工作:一是審查評估申請人飛機風洞試驗、飛機空氣動力特性和飛機操穩性能品質,二是審查評估飛機飛行手冊,三是飛機駕駛艙的設計評審。這三方面的工作都是第一次,其中飛機的風洞試驗至關重要,為了取得充分的有效數據,審查評估中,從四川綿陽到北國哈爾濱,從首都北京到遼寧瀋陽,從荷蘭到義大利,該做的工作都做了。特別是做冰風洞試驗,以前只在國內聽説過。但是,國內沒有冰風洞實驗室,沒見過冰風洞的模樣,不知道模型怎樣設置,更不清楚冰風洞試驗程式,完全是創新性的工作。在身臨其境後,周成剛深受震撼,大開眼界,很快便熟悉了國外冰風洞試驗室的冷卻系統、水滴噴霧系統。周成剛協助申請人設計計算軟體,製作了1:7的飛機模型,模擬飛機真實結冰狀況,將數字轉換成圖形,再做分析比較,然後模擬出所有飛行狀態下的冰形,逐步將其添加到飛機上,試驗操作穩定性能,為審定試飛自然結冰科目蒐集了充分的理論對比有效數據。
在駕駛艙設計評估審查中,他堅持CCAR-25部規章條款,與申請人進行了長達一年多時間的論證。為了達到標準,難免唇槍舌戰,以促使其變更設計,擴大了機頭空間,改變了玻璃形狀,申請人則通過改進完善,使設計更加科學完美。
漫漫長路路難行
在ARJ21-700飛機型號適航審定中,周成剛帶領試飛、性能組主要做了哪些工作?現在就來梳理一下。適航審定試飛前,首先做了冰風洞試驗。飛機在空中飛行,與空氣相對運動。做風洞試驗,是把飛機按比例縮小後放在一個洞中,用空氣壓縮機産生風力吹向飛機,進而測試飛機所受3個方向力與力距的變化。冰風洞試驗是模擬飛機在自然結冰狀態下,測量有關的試驗數據,與真實條件下的自然結冰狀態做分析比較,確保飛行安全。周成剛帶領試飛、性能組做冰風洞試驗時,做了47個飛機姿態(不同氣象條件下),而在正常飛行時只需要飛一二個姿態。
他們先把飛行姿態擺出來,試飛時碰到幾種姿態,就飛幾種姿態,然後與冰風洞試驗來做對比,用試飛的結果來驗證冰風洞試驗結果的準確性。
試飛時,要從中找到一種最臨界的飛行姿態,在飛機起飛、爬升、巡航、著陸等襟翼構形條件下,找出對飛機影響最大的模擬冰形。冰風洞試驗與飛機真實條件下的自然結冰飛行是有差距的,真實自然結冰是在短時間內飛機結滿了冰,模擬冰形則是受人工控制的。為了保證安全,每項試飛試驗事先要做許多準備工作,要做機上分析、風洞試驗,用軟體模擬結冰情況。他們一切從頭開始,機上軟體沒有,冰風洞實驗室沒有,做了模擬冰形後,就在飛機上做加裝試驗,一點一點添加,加一點,試飛一次。分成7段,不斷往上加,一直到把整個機翼貼滿,直到感覺飛行操作穩定品質評估充分,最後才試飛做真實自然結冰試驗。
他們對試飛大綱、飛行手冊做詳細的具體評估時,按CCAR-25部規章條款,一條一條,使大綱科學先進可操作。錢惠德掌管全面,周成剛具體負責,揭裕文、趙濤、張彤、徐駿馳以及張海濤、屈展文、吳浩文按專業特長各司其職,然後集思廣益。
第三項主要工作就是深入評估試飛科目,進行風險等級劃分,制訂風險管理控制方案,編寫試飛任務單、現場會簽單,使審定試飛程式化、精細化,確保萬無一失。
出師順利話首飛
2011年11月,中國民航適航“國家隊”批准了試飛大綱和試飛任務單。2012年2月28日,開始了局方審定試飛,試飛員張放駕機,ARJ21-700飛機型號合格審查委員會主任、民航局適航司司長殷時軍到場督陣,錢惠德、周成剛等在試飛任務單上會簽後,試飛開始,科目是空速校準。這是一個十分重要的試飛科目,需要根據飛機不同姿態、不同重量、不同飛行環境下的空速指數,校準空速系統及用其他方式測得的空速間差異。申請人選擇了前支桿空速校準器,周成剛代表局方適航審查組建議用“拖推”方式,就是將一根軟管通過一個錐形孔伸到飛機外面,飛機降落後再將軟管回收到機艙內。錐形孔較為複雜,要通過增壓區,從垂尾拉出去,申請人不願用,堅持用“前支桿”方式,然而空速總是偏差大,飛機姿態偏差也大,數據不能達到規章條款要求,無法校準空速。後來,在採用“拖推”方式後,效果非常好,空速校準的數據準確,達到了規章條款要求。
完成大側風試飛
大側風試飛的目的是讓飛機在大側風條件下,可以正常起飛和著陸,並取得有效數據。
我國機場跑道一般都是南北方向的,自然風向通常是西北風或東南風,很少有正南正北方向的風,適應風向試飛需要有側風。試飛在嘉峪關附近一座機場進行,要求風向垂直于起飛著陸方向,風力能達到40公里/小時~50公里/小時最好。那天大側風來了,風速為46公里/小時,相當於每秒13米左右,相當大了。
風小滿足不了需求,風大把沙塵揚起,試飛員看不清前方跑道,趙志強飛了兩次,張惠中也去了。在22.7公里/小時的正側風條件下試飛,後來又在50多公里/小時的正側風條件下試飛,均取得了有效數據。正常情況下,空管部門是不會允許飛機在這麼大風速條件下起降的,超過一定風速,機場就會關閉。
適航審定試飛是為了考查飛機性能,今後能讓商業飛機有更大的安全裕度。同時,在大側風試飛中還能發現飛機系統存在的問題,便於改進和完善設計,因而只有在試飛當中才能進行檢驗,不進行大側風實際試飛,問題就發現不了。
在起飛前遇到大側風時,飛機可以不起飛,但是飛機著陸時遇上大側風怎麼辦?這個試飛科目的難度在於,飛機著陸時天氣是否會出現突然變化無法預測。起飛或飛行時天氣還好,突然變臉,狂風驟起,沙塵瀰漫,如何著陸?發動機如果進沙子,感測器被堵塞,飛行安全將受到威脅。有的國家在海邊建有交叉跑道,可以選擇起飛著陸方向。海邊空氣清新,沒有沙塵。國內沒有這個條件,在戈壁灘上的機場試飛比國外困難大得多,中國民航適航“國家隊”去了3次,但申請人也去了幾次。試飛效果一直不理想。周成剛説,一定要堅持達到規章要求。這對試飛員考驗較大,要不要飛?試飛工程師徐駿馳、吳浩文在飛行中不停地測風向、風速,不停地向塔臺報告,對於順風數據,都要進行綜合判斷。
周成剛在前期做好準備工作,對試飛大綱、試飛科目進行透徹分析,對申請人試飛結果進行認真評定和安全評估。組織試飛員、試飛工程師和申請人反反覆復研究,經常面臨的難題是風力和風向不穩定,一會兒風速快,一會兒風速慢,飛機飛行搖搖擺擺,很不安全。
飛機在天上飛,周成剛在地面監控車上,心也懸起來,眼睛死死地盯著顯示屏上的指針,一旦發現測試數據不對,要馬上下達指令,指揮試飛員在空中重飛。就這樣一遍又一遍監控核查,甚至降落後再起飛,直至試飛成功,所有測試數據有效。
難忘的13個晝夜
ARJ21-700飛機赴北美加拿大溫莎“趕考”,進行自然結冰試驗試飛,此時中國民航適航“國家隊”的領隊兼總指揮是周成剛。
隊員有試飛員趙志強、試飛工程師徐駿馳,相關專業組審查代表李瑛、路遙、李紅琳、楊子洲。前後13個晝夜,每天清晨5時起床,分析前一天試飛採集的數據是否有效。申請人更辛苦,他們要通宵工作,淩晨二三時才能把數據處理完,5時交到中國民航審查組周成剛手中。周成剛處長會馬上召開審查組會議,分析具體數據,決定第二天需不需要重新試飛。李瑛負責檢查飛機構形狀態,測試設備狀況;路遙負責環控系統和風擋雨刷;李紅琳負責動力系統及燃油系統;楊子洲負責電子電器系統、結冰感測器等;徐駿馳負責試飛大綱評估、試飛任務單編制以及風險評估單編寫,且試飛中要在機上記錄各種飛行數據,還要觀察判斷飛機結冰時的液態水含量、水滴直徑,通過舷窗觀察機翼等部位結冰情況,協助申請人拍照錄影。試飛員趙志強的責任和任務就更重了,要操縱飛機追雲逐冰,捕捉結冰雲團,還要觀察自然結冰對飛機造成的影響以及對風擋雨刷的影響;周成剛則負責全面監控指揮。
4月8日,飛機起飛時晴空萬里,飛到預定空域時,突然遇到麻煩,通訊系統中斷,與地面聯繫不上了。人們當時想了很多辦法,機上的通信是通過塔臺對公眾開放的,通過網路監聽,飛行員可以與塔臺進行通信聯絡,周成剛便通過塔臺的網路收聽飛機資訊,了解飛機位置和飛行動作情況。自然結冰是最大的高風險科目,通信系統失靈,又是在國外,大家都很緊張。通過塔臺與飛機聯繫上之後,間接知道了飛機情況,許多科目還沒完成,此時天色已晚,就準備第二天再飛,但在返回途中,趙志強發現了結冰冰層,於是果斷一衝,試飛大功告成。
虛懷若谷的心裏話
2016年2月的一天,周成剛從法國出差回來,我抓住機會在北京採訪了他,談了一些基本情況後,便單刀直入:你身為試飛、性能專業組組長,在飛機放飛評審單上簽字時,是怎樣的心情?他笑了,笑得很輕鬆。正要回答,手機鈴聲響了,是他夫人從成都打來的:女兒晚上來看望他,周成剛淡淡地回了一句:好吧。便把電話挂上了。我開玩笑,出差半個月了,怎麼不向“領導”詳細報告報告?他笑著説,老夫老妻了。“要不要去接一下女兒,我們換個時間再談?”我説。他仍笑著説:“女兒在中國農業大學上大三,她會找到這裡的。”接著他平靜地回答我的提問:放飛簽字責任重大,試飛工程師、試飛員認可後,我作為性能、試飛專業組代表簽字,然後上交到錢惠德大組長那裏,由他最後拍板。還好,幾年緊張的審定試飛把所有審定的科目都完成了,收集了有效數據。講到這裡,周成剛臉上露出了十分欣慰且自然輕鬆的笑容。毫無一絲剛從萬里之遙飛回來的倦意。
手機鈴聲又響了,是周成剛女兒打進來的:“爸,我已到了大院門口。”周成剛聽到女兒甜甜的聲音,笑得更開心了,站起身來走到窗前,一邊張望,一邊用濃重的川音説:“直行右拐到西客樓3106房間。”講完後頗為得意地對我説:“女兒從小就獨立,上小學坐公交車,上中學住校,考大學她自己選專業,要學現代農業科學,一點兒不用大人操心。這不,從海淀到順義,換地鐵轉公交,又要步行兩裏路。我沒有什麼後顧之憂,只是夫人患糖尿病、高血壓多年,我常年出差,對她照顧太少了,心裏歉疚。”
周成剛説,12年來,中國民航適航“國家隊”每位成員都付出了許多,家家都有一本難念的經。為了中國大飛機事業,為了ARJ21-700取得型號合格證,應該舍小家為國家,但是他不贊成不顧家庭、妻子和孩子的做法,對國家盡忠,對家也要盡責。
不知不覺,夜幕降臨,星空燦爛,與周成剛傾心暢談,如見他的心靈,如一泓清泉,玉宇澄明。
(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)
ARJ21-700飛機研製團隊、CAAC審查組以及FAA影子審查組成員合影留念。(中國商飛公司新聞中心供圖)
周成剛在檢查飛機狀況。
周成剛在美國接受培訓。
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