驚心動魄的2.5g極限載荷靜力試驗

　　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》。

　　鮮血凝成的條款

　　適航條款是鮮血凝成的條款，適航規章是付出生命代價換來的規章。美國FAA總結了世界上大小空難的案例，不斷豐富和完善適航內容，提出了一系列飛機製造過程中的試驗、試飛條款規章，建立了人類民用航空文明中比較完整的適航體系。可以説，世界民用航空發展史是一部踏血前行的開拓史。從萊特兄弟發明世界上第一架飛機開始，一個殘酷而又不得不面對的事實便擺到了人類面前，世界民用航空史上許多重大技術突破以及適航規章條款的産生，都付出了鮮血和生命的沉痛代價。

　　中國航空之父、第一飛行大家馮如曾發誓：吾要以身家性命研製飛機，學成這一絕藝報效祖國，茍無成，毋寧死！但終因飛機失速，血濺長空。

　　英國航空發明家德·哈維蘭設計了世界上第一款噴氣客機——彗星號，1952年5月2日首航倫敦至羅馬，大獲成功，轟動全球。但是後來空難接二連三地發生，1953年5月2日，一架“彗星”客機從印度加爾各答起飛，爬升到2000米高度時，突遇強大氣流，飛機劇烈顛簸，導致飛機結構無法承受巨大應力而在空中解體，機組成員和旅客共有43人喪生。這是人類進入噴氣時代後，商業客機的第一起重大空難。1954年新年過後第10天，一架“彗星”客機在地中海上空8000米高度飛行，通訊突然中斷，6分鐘後，飛機從地面空中管制中心的雷達螢幕上消失。目擊的漁民稱：飛機在空中解體，機體碎片和人從天而降。沒過幾日，又一架“彗星”號飛機在地中海上空解體，機組和旅客共21人無一生還。“彗星”3起隕落事件，震動了世界。英國丘吉爾首相下令，不惜一切代價，查清飛機空中解體的原因。英國海軍出動艦船，打撈出幾乎全部的飛機殘骸，拼接復原後放進水槽進行9000小時壓力試驗，最後發現了飛機解體背後的“殺手”竟是被人們忽略的金屬疲勞。客艙舷窗是方形結構，飛機在多次起落中，由於空氣壓力和溫度變化，在舷窗拐角處産生裂紋，裂紋迅速延伸到機身各部，最終導致飛機機體斷裂。

　　從此，金屬疲勞對飛機安全的嚴重威脅引起了航空界高度重視，在後來的飛機設計製造中，進行飛機疲勞試驗成為必做的重要安全試驗內容，美國FAA把“彗星”的教訓全部寫入了適航規章條款。

　　如今顯得平靜的試驗現場

　　2016年1月21日，古城西安氣溫驟降，雪花紛飛，閻良航空城披上了薄薄的銀裝。在ARJ21-700飛機型號合格審查組結構強度、客艙安全專業組副組長，西北地區管理局適航審定處副處長馬健和中國航空強度研究院唐吉運副總經理的陪同下，我走進了中國試飛研究院的一座試驗廠房，推開小門，豁然開朗。迎面是鮮艷的五星紅旗，兩條醒目的標語寫道：“中國夢，強國夢，眾志成城，奮鬥圓夢；航空人，航空魂，繼往開來，一鳴驚人”“鯤鵬展翅，亮劍長空，振奮國人心；強度取力，鏖戰始終，書寫強國志”。

　　大廳內，一架ARJ21-700型飛機在做全機疲勞試驗。走到高架上的ARJ21-700型飛機近前，只見它被“五花大綁”，機身上佈滿了載入吊件，貼滿了感測器的應變片，載入作動筒在電腦指令控制下添載入荷，精確地測量數據。

　　此時此刻，試驗在平靜地進行。而6年前，這裡卻上演了一場關係到ARJ21-700型飛機能否走下去的驚心動魄的大戲。

　　當年發生的意外情況

　　2009年12月1日，ARJ21-700飛機進行全機穩定俯仰（2.5g）工況極限載荷試驗。審查組的馬健、袁曉峰等審查代表在場，中國商飛公司的設計團隊人員在場，美國FAA“影子審查”的專家在場，人們情緒異常緊張，渴望試驗成功。當載入到85%極限載荷時，從機身中傳出一聲“咔”的響聲，人們的心頓時收縮起來。載入繼續，過了87%極限載荷，在開始向88%極限載荷繼續施加的一剎那，機身附近傳出更劇烈的響聲，卸載保護系統瞬間啟動，試驗中止並卸載，及時有效地保護了試驗件。大廳裏頓時一片死寂，人們靜默無語，心情十分沉重。

　　試驗必然會面臨兩種結果，或者達到適航條款要求，或者不符合適航條款要求。

　　審查組組長吳堅、副組長邱得到消息後立即趕到了現場。12月2日，ARJ21-700飛機型號合格審定委員會主任、民航局適航司殷時軍司長聞訊後，緊急乘早班飛機到達西安，中國商飛公司有關領導也火速趕到閻良。大家對載入到85%和87%極限載荷時發齣劇烈聲響的部位進行了認真、仔細地檢查，發現龍骨架延伸段上緣條向右側彎曲，與壁板連接部位構件斷裂，龍骨梁下蓋板的第一個鉚釘處斷裂，蓋板變形，與中後機身下部連接的翼身整流罩支架部分零件變形。

　　殷時軍司長在閻良待了5天，大、小會議也開了5天。他與審查組、中國商飛、試飛院和西飛公司的相關人員以及美國FAA專家共同討論分析問題並搜尋原因，尋找多種解決方案。美國FAA專家説：“試驗出現問題是正常的，美國曾經出現過更嚴重的問題，‘影子審查’是看你們解決問題的能力，看你們怎樣從困境中走出來。”

　　12月3日，中國商飛公司董事長張慶偉及副總經理羅榮懷、吳光輝、賀東風在中航工業集團公司總經理林左鳴陪同下，趕到現場，查看了解情況。張慶偉董事長鼓勵大家在挫折面前，挺起腰桿，總結經驗教訓，嚴格遵循適航要求，攻堅克難，樹立信心，堅決把項目進行到底。

　　堅定信心重頭再來

　　審查組與申請方不斷溝通，一起分析情況搜尋原因，並互相鼓勵，減輕壓力，堅定信心，共同攻克難關。大家心裏明白：這一關過不去，ARJ21-700型新支線飛機就飛不起來。

　　在此後的七八個月時間裏，申請人中國商飛公司終於查出了龍骨樑上緣條結構上的一些設計缺陷，重新調整參數，變更設計，加強了龍骨梁下緣條與壁板連接部位的強度和側向穩定度。

　　承擔ARJ21-700型飛機全機靜力試驗的中航工業強度研究院第八研究所曾在國家多項重點型號強度試驗中建立功勳，具有豐富的試驗經驗和精湛的科研技術。在後來的試驗中他們採用了垂直弦平面載入新技術，以及新的載入方法和調零方法，使測量數據更真實、精確。邱、馬健對此表示認可。

　　重頭再來，中國適航“國家隊”加大了行動力度，在西安飛機公司車間和中航工業強度研究院試驗現場，開辦適航培訓班，講授適航驗證試驗技術和適航規章條款。

　　接著又先後做了新舊龍骨梁承載模擬試驗、全機故障恢復試驗以及6次限制載荷試驗，這在國外也是從來沒有過的。中航工業強度研究院的科研試驗人員、申請方中國商飛的設計團隊和中國適航“國家隊”審查代表團結奮戰，嚴格試驗，付出了艱苦的努力。

　　激動人心的時刻

　　2010年6月28日晚7時40分，修復後的ARJ21-700型飛機再次迎來了全機穩定俯仰（2.5g）工況極限載荷試驗。國務院大型飛機重大專項領導小組副組長、申請方中國商飛公司的董事長張慶偉來了，中國航空工業集團公司總經理林左鳴來了，中國民航局的張紅鷹、殷時軍來了，ARJ21-700新支線飛機項目總指揮羅榮懷、中國商飛公司副總經理賀東風來了，美國FAA影子審查的專家也來了，大家心情激動、充滿喜悅，穿上了大紅T恤衫，一掃心中陰霾，喜氣洋洋地來到試驗大廳，共同見證中國首架渦扇噴氣ARJ21-700新支線客機走向成功的歷史時刻。

　　時間一分一秒地過去，人們按捺不住激動的心情，心跳在加快。當極限載荷載入到67%時，突然加不上去了，頓時，領導們的表情變得嚴肅起來，張紅鷹、殷時軍臉色顯得異常冷峻，人們的心再次收緊，這種現象是完全沒有料到的，問題出在哪？試驗單位緊急搜尋原因，原來是載入作動筒行程裝置出現故障，於是馬上調整，故障很快排除，載入繼續。人們松了一口氣，正所謂“開弓沒有回頭箭”。載入過了67%，極限載荷繼續以5%、10%的比例增加，原則上必須加到100%不發生異常，才算達到適航規章條款要求。過了80%的極限載荷，繼續；到了極限載荷的87%，人們的心又“咯噔”一下；靜候片刻，極限載荷過了87%，到了90%，人們激動了；極限載荷到了95%，大廳裏響起了掌聲；載入到98%，人們再也按捺不住激動的心情，掌聲更加熱烈。最後，到了100%極限載荷，試驗大廳沸騰了，全場歡呼聲、掌聲響成一片，許多人熱淚流淌。多少個日日夜夜的奮戰，多少壓力的困擾，終於隨著突破全機穩定俯仰（2.5g）極限載荷試驗大關，畫上了句號。ARJ21-700飛機經過驚心動魄的這一刻，終於度過難關，繼續向前邁進了。

　　當晚，國務院發來了賀電。當領導宣讀這份賀電時，試驗大廳頓時成了歡樂的海洋。從全機穩定俯仰（2.5g）極限載荷試驗一開始，美國FAA專家就密切關注這個舉足輕重的重大試驗，他們著重了解中國適航審查代表處理問題時的態度和解決問題的方法，只看不説，像“影子”一樣陪伴身邊。當試驗出現問題時，他們會突然出現，考察中國適航審查代表對適航理念的認知，對適航規章條款的理解，並根據審查代表分析、解決實際問題的臨場處置表現，分別亮出紅、黃、綠燈。邱組長、馬健副組長以及袁曉峰、江國華、宗捷、徐逸樂、路遙、吳嘉勉、黃少麟、張柱國和委任代表們的辛勤工作得到了認可，美國FAA專家在這一影子試驗的審查中亮了綠燈。

　　在影子審查過程中，馬健作為結構、強度、客艙安全專業組的中方聯絡人，負責與美國FAA專家溝通和協調處理遇到的各種問題，解答美方提出的各種質疑。早在上世紀90年代，馬健就參與了中美聯合審查運7-200X的工作，熟悉東西方文化特點與差異。這次在ARJ21-700型飛機的靜力試驗、疲勞試驗、顫振試飛、載荷試飛等影子審查過程中，她應對從容，表現出中國適航審查代表專業、沉著的優良素質。在全機靜力試驗中，審查組提出機翼應採用斜載入的載荷施加方式，申請人通過分析論證，採納應用，重新設計了設備，作為國內首例被寫入試驗大綱，對第二次全機穩定俯仰（2.5g）極限載荷試驗的成功做出了貢獻，不僅解決了載入不均勻的技術難題，也使申請人大幅度提升了試驗水準，使試驗結果更真實、更精確。

　　在審查飛機內外襟翼時，馬健和審查代表提出要有應急斷離措施，確保機翼油箱的完整可靠，避免油箱因受損漏油引起火情。申請人按此要求，進行了設計更改，得到美國FAA專家認可。在顫振試飛方案審查中，馬健發現國外專家推薦的關於顫振的試驗方法早已被局方廢止，便直率提出該方法不可採用。申請人提交的顫振試飛大綱僅規劃兩個高度的試驗點不夠，不能完整表述飛機的顫振特性，審查組提出要充分考慮飛機在高、中、低三個不同高度下的試驗狀況。申請人採納了審查組的這些意見，在試飛大綱中將典型試飛高度增加至4個，充分驗證了飛機在不同高度下的顫振特性，美國FAA專家也毫不遲疑地亮了綠燈。

　　載荷試飛“有驚無險”

　　ARJ21-700型飛機載荷試飛，可以説是“有驚無險”。載荷試飛與極限載荷關係密切，飛機通過風洞試驗確定了載荷，還要進行結構載荷計算測試和地面試驗，最後再經過載荷試飛。ARJ21-700型飛機載荷試飛的目的就是要驗證它能否滿足CCAR-25部有關條款的要求，同時獲取典型載荷數據。從2014年8月13日開始，飛機進行了長達3個月的載荷試飛，安排在適航審查的最後階段。

　　大家都很擔心，萬一載荷試飛採集的載荷數值大於理論設計值怎麼辦？萬一結果不理想，涉及飛機所有的靜力試驗都要重頭再來，加大理論載荷設計值。

　　情況緊急，申請方主管適航的領導趙越讓率載荷設計團隊一行30多人駐紮閻良，每天的聯席早會上，他的眼睛佈滿紅紅的血絲，一眼望去，人們就知道他又是徹夜未眠。那段時間，他每天淩晨3點就到現場，組織試飛準備。試飛大綱做得很細，審查代表袁曉峰負責此項審定，他被申請方嚴謹、專業的工作態度所感動。申請方試飛大綱中在飛行包線內密集地選取了上百個具有代表性的點，全部覆蓋了主要工況，充分採集數據，準確驗證飛機載荷。試飛結果表明，在允許飛行包線（範圍最大）的80%內，飛行載荷小于理論設計載荷1.5倍，這是適航規章條款可接受的結果，載荷試飛獲得成功。

　　載荷試飛中遇到了許多意想不到的問題，一些工況無法測準，局部也有差錯。袁曉峰等審查代表“嚴”字當前，嚴格把控，代表公眾利益，不輕易放過任何一個疑問，同時也為申請人著想，在做技術分析判斷時，認真聽取意見，宣講規章條款，互相支援，共同成長。

　　袁曉峰説：“適航審查責任重大，角色光榮。飛機設計者有成就感，我們幫申請人獲得成功，雖然在幕後，但非常自豪。審查目的不是為難申請人，而是要幫助他們強化適航意識，找出辦法，共同解決難題，符合規章條款，在挑戰中一起前行。”

　　（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2.5g極限載荷靜力試驗現場。（中國商飛公司新聞中心供圖）

ARJ21－700飛機極限載荷靜力試驗審查會。

馬健在頒證儀式上。