商飞交付首架ARJ21-700 中国民机商业航空时代来临

2015-11-29 13:33:00 环球网 刘济美 分享
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  11月29日,中国商飞公司向全球首家用户成都航空交付了注册号为“B-3321”的首架ARJ21-700飞机,这不仅为ARJ21项目12年的研制之路画上了句号,也意味着国产民机商业航空时代的来临。

  ARJ21-700项目总指挥罗荣怀说:“无论是探索商用飞机完整的研制经验,还是打造中国具有与欧美航空强国同等水平的商用飞机适航审定能力,所有这一切的改变,都从ARJ21-700飞机开始。”

  解开民机安全性密码——10-9

  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,如何研制飞机听适航的,而其中的核心就是要解开民机安全性的密码——10-9。

  10-9是ARJ21-700飞机采用的安全性标准,也是国际航空器适航审定的标准,代表飞机在每飞行1小时内因系统发生故障造成飞机灾难性事件的平均概率是10-9,意味为“极不可能”。

  那么,究竟什么是10-9?

  “对于飞机设计师来说,10-9是设计出来的;对于负责航空器适航审定的局方来说,10-9是验证出来的;而对于公众来说,10-9是选择航空出行的安全保障。”上海飞机设计研究院院长郭博智说。

  假如,一个人每周一次往返于北京和上海之间,军机的安全性设计标准是20年发生一次机毁人亡的事故;商用飞机的安全性适航标准是2000年发生一次机毁人亡事故;而目前商用飞机技术水平实际能够达到的是6000年发生一次机毁人亡事故。

  之所以选择以10-9作为标准,因为这是公众、飞机制造商与航空运营商都能接受的行业安全水平,是飞机安全性与经济性的最佳平衡点。

  “适航条款的标准若高于10-9则会造成飞机研制成本过于昂贵,导致公众坐不起飞机,从而限制了航空业的发展。”中国商飞公司副总经理赵越让解释说,“而低于这个标准则意味着在祖孙三代人中,必然有一个人会遭遇空难,这也是公众无法接受的。所以说,10-9是百年商业航空用血的教训换来的安全性标准,也是民机航空产业可持续发展的基石。”

  虽然在这12年间,社会对于ARJ21-700飞机安全性的争议始终没用停止过,但是中国商飞的每一名飞机设计师、中国民用航空局的每一名适航审查代表却都对此充满信心。上海适航审定中心欧阳旭坡说:“因为,ARJ21-700飞机的安全性是设计赋予、制造实现、并被适航验证所确认的。”

  “在ARJ21-700飞机的设计制造过程中,我们对飞机假设的所有失效状态都用工程分析的方法进行了评估,小到飞机的每一根导线、每一条管路以及每一个接插件,大到飞机的每个系统,以及系统综合后的整架飞机,并且建立了完整的安全性评估体系,这在国内商用飞机的研制中尚属首次。”上海飞机设计研究院飞机可靠性安全性专业飞机设计师郭强介绍说,“所有这些方法的探索与建立,都是从ARJ21这架飞机开始的。”

  系统集成能力始终被看做是飞机制造商的核心竞争力,10-9也成为检验这种能力的标准。

  “能否将所有的飞机失效状态找全,分析清楚,而且确定这些失效状态是真实发生的,这个过程中还要始终保证实现飞机安全性与经济性的平衡点。”ARJ21-700飞机副总设计师修忠信表示,“所以,对于飞机设计师来说,10-9是设计出来的,也是ARJ21-700飞机自主知识产权的体现。”

  在ARJ21-700飞机研制的12年间,FAA与CAAC陆续出台了一系列新的适航条款和修正案,例如,要求飞机安装风切变探测系统、防撞系统以及近地告警系统。中国商飞适航管理部高级顾问鲍盼麒介绍说:“20年前,不会有这些条款,它们的出现在提升安全性的同时,也抬高了进入商用航空领域的门槛,无疑也对ARJ21-700飞机的研制提出了挑战。”

  “从2006年到2014年,ARJ21的审定基础经历了5次升级,审定条款也变得越来越严酷,由于ARJ21-700飞机设计所采用的适航要求是目前国际上最新的适航要求,所以大部分条款的验证在国内都缺少完整的可借鉴的方法和程序。”ARJ21-700飞机副总设计师徐有成介绍说,“这就意味着飞机研制的周期越长,带来的挑战也就越多,付出的成本也就越高。”

  “虽然10-9是以行业标准的形式存在,但归根结底,它代表的是企业的技术实力与道德心。”罗荣怀介绍说。

  走出“试飞深水区”

  2011年4月份开始,阎良试飞现场几乎所有的高层会议都围绕着一个主题:打开试飞包线,加快试飞进度,ARJ21项目进入了“试飞深水区”。

  “最初规划了1200多架次,计划用36个月来完成试飞取证,但到2014年获得适航证的时候,ARJ21-700飞机已经飞了2942架次,5258飞行小时,用了6年的时间,远远超出了我们最初的规划,这说明我们对技术成熟度把握的并不好。”中国商飞支线项目部杨艳红制定了第一份“ARJ21-700飞机科目制约关系图”,她说:“当时,别说掌握民机试飞规律,就连很多试飞科目间的内在关系和逻辑顺序都需要我们自己去摸索,没有可以借鉴的经验,而国外对于这些技术实质上也是封锁的。”

  国外商用飞机的试飞首先会突破颤振与失速,代表着左右边界的两个高风险试飞科目,从而打开试飞的包线。“而我们当时试飞包线就是打不开,很多科目受此影响都无法如期开展,而飞机的构型也总是无法冻结。”中国商飞支线项目部副部长白永宽介绍说:“所有这些都说明我们对试飞阶段的划分、每个阶段的技术成熟度和试飞规律把握的都不够。”

  在ARJ21-700飞机之前,我国并没有专业的民机试飞机构,也缺乏成熟的民机试飞组织模式与管理模式,所有的经验都来自于军机试飞,就连局方的首支试飞员团队也是在这个过程中建立起来的。但是,军机试飞与商用飞机的试飞又截然不同,无论是验证方法、验证程序还是角色分工上都有很大差别。

  “例如,民机的失速试飞,需要寻找飞机经济性与安全性的最佳平衡点,而军机的失速试飞,则更注重安全性。”ARJ21-700飞机副总设计师赵克良说:“受国外供应商的影响,ARJ21-700先后进行了4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,所以,民机试飞对精度要求更高。”

  “事实上,寻找这个平衡点是很难的,气动性设计的好的飞机,飞机的性能与操纵稳定性之间达成平衡的范围较宽,很容易做到兼顾飞机的经济性和安全性,如果范围窄,则需要优化失速保护系统的各项指标或性能,例如,推杆速率、推杆行程和系统延迟时间等,以便在满足安全的同时提升飞机的性能,以便保证满足飞机的经济性指标,不然ARJ21飞机会失去市场竞争力。”上海飞机设计研究院操稳专业付琳解释说,“这不仅是对我们飞机设计师的考验,也是对试飞员的考验,在ARJ21-700飞机之前,我们从来没有在这个领域走得如此深远。”

  事实上,按照适航条款的要求来验证一架飞机是异常艰难的,挑战不仅仅来自这些试飞技术、验证方法与审定程序上,就连那些用于模拟极端气象条件的大型试验室我们国家也没有,而在欧美国家,不仅有麦金勒气候实验室,能够产生各种气候环境,可以在极端条件下进行系统试验,温度从-76.1℃到76.7℃,保证暴露于恶劣环境中的复杂系统达到最大的可靠性和工作能力,也有一些小型而专业化的技术公司普遍服务于飞机制造商。

  在ARJ21项目中有一组数据,虽然很多试验试飞科目都是以差距的形式体现,但是最终颠覆的则是理念。

  发动机进气道溅水试验:波音公司用4个小时完成试验;ARJ21-700飞机用了9天的时间;自然结冰试飞:巴西航空工业公司ERJ190飞机仅用7天的时间;波音777飞机用了17个月的时间;ARJ21-700飞机用了4年时间;进入TIA(型号核准书)的时间:波音787飞机用4个月获得TIA(2009年12月-2010年4月);ARJ21-700飞机用了4年获得TIA。

  “某种程度上,这不仅是对ARJ21-700飞机的一次大考,也是对中国局方适航审定能力的一次检验。”罗荣怀说,“好在,我们共同走出了‘试飞深水区’。”

  商业成功先从赢得客户开始

  2014年11月,中国民航局飞标司航空器评审处(AEG)组织的ARJ21-700飞机驾驶员型别等级测试(T5测试)暂时中止了,这为ARJ21-700飞机的交付运营蒙上了一层阴影。

  获得型号合格证代表了ARJ21飞机的安全性,但是安全的飞机并不代表是适合航线运营的,这里面最大的差距是如何满足运营的要求。ARJ21-700飞机设计师赵春玲介绍说,“但是在当时,我们并不能完全理解这个概念,理解飞行员的需求,在经过了长达13个月的设计优化之后,我们强化了驾驶舱设计理念对具体设计的指导和统领,完善了用理念指导设计、再用设计符合理念的闭环控制流程。”

  成熟的飞机制造商一般都会拥有两支飞行员队伍,一支是探索航空器性能的试飞员队伍,他们要用工程的语言向飞机设计师描述航空器在空中的表现。而另外一支是作为飞机设计师与航空公司桥梁的技术飞行员队伍,他们与试飞员恰恰相反,是要将工程的语言转化为飞行员与航空公司运营的语言。

  佟宇是中国商飞客服中心的首位技术飞行员:“只有当这两支飞行员团队都建立起来的时候,才意味着申请人具备了民机研制的完整体系与实践经验。”

  在与参加ARJ21-700飞机T5测试的航线飞行员一起工作了13个月后,上海飞机设计研究院性能操稳专业飞机设计师付琳对10-9有了新的认识:“工程上,10-9意味着‘极不可能事件’,而在飞行员眼中则普遍没有‘小概率事件’,飞行过程中只要发生失效,对于机组与乘客来说就等于1,是生死大事!作为飞机设计师,10-9决不是冷冰冰的理论数据,它是科技与生命,是设计与安全的体现!”

  “在所有的改变中,唯有观念的改变是最漫长而又痛苦的。”佟宇说,“但是,一旦飞机设计师们真正意识到商业成功先从赢得客户开始,他们解决问题的能力与速度同样是令人印象深刻的。”

  11月8日,在经过13个月的培训与测试后,中国商飞上海飞机客户服务有限公司总经理徐庆宏向参加ARJ21-700飞机T5测试的飞行员颁发了训练合格证,这意味着ARJ21-700飞机终于拥有了全球首批获得执照的航线飞行员。随后, ARJ21-700飞机FSB(飞行标准委员会)主席韦达宣布 “ARJ21,可以起飞”!

  原中航商飞公司总经理汤小平经历过中国商用飞机发展过程中的所有痛苦,他说:“中国始终没有一个能够真正进入市场竞争的飞机项目,而最令我痛苦的是来自于国内航空公司,乃至国际市场对中国飞机制造商能力的不信任。”

  长久以来,这种不信任造成了中国航空公司与中国飞机制造商之间情感的割裂。在很多航空业内人士眼中,成都航空与ARJ21飞机的联姻更多是出于企业重组的需求,但在成都航空总经理隋明光看来,选择成为国产民机首家用户的意义在于参与民机战略上的合作。

  正如当年泛美航空创造了波音747飞机不朽的传奇一样,一个好的航空公司会推动一架经典飞机的诞生与发展,成都航空也将促成ARJ21系列飞机深刻的变化。隋明光说:“虽然,我们还不知道ARJ21飞机飞向世界究竟还有多远,但不管怎样,我们与中国商飞都做好了起飞的准备。”

  2008-2014年,中国民航净增运输飞机1231架,而这其中,国产民机的市场占有率仅有1%。

  2014年,美国著名智库兰德公司发布了一份题为《中国航空政策对其商用航空制造业的影响》的评估报告,报告中指出,美欧至少应该采取以下措施以确保在商用航空领域的竞争力:

  美国政府应该与欧美开展双边谈判,阻止空客和波音公司继续将采购中国制造的零部件作为一项市场竞争工具;促使与中国开展业务合作的国内公司自愿报告对中国的投资政策是否受到中国产业政策的影响,并提交影响程度说明;继续在双边论坛好世界贸易组织上向中国施压,以使其放弃推动特定产业发展的产业政策;监控C919后继机的发展,并迅速通过WTO和双边会谈,回应中国政府所采取的补贴和其他支持其进入外国市场的措施。

  最后兰德公司还在报告中奉劝中国政府应该仔细评估其当前支持商用航空制造业的政策,放弃对“国家队”的支持,将精力放在建立公平、友好的商业环境上,以获得更大的政府投资收益。

  显然,中国在商用飞机领域的发展和展现出的竞争力已经对欧美飞机制造商产生了威胁,虽然兰德公司的研究人员不愿意承认,但是中国现行的民机产业政策无疑是有效的推动了产业的发展。

  或许,工业的魅力就在其复杂性,相信在很长一段时间,“飞机订单”仍然是拉动中美、中欧关系的重要筹码,在这种情况下,获得中国民机的“1”席之地艰难程度可想而知。除了工业基础、核心技术、管理水平、国家意志,我们更需要找到“中国民机产业”突围与崛起的模式,这种复杂性考验着国家的智慧,也考验着民机从业者的耐心。

  11月11日上午,由日本三菱飞机公司设计生产的MRJ支线飞机在经历了5次推迟之后,在名古屋机场成功首飞。11月28日,ARJ21-700飞机正式交付成都航空公司,针对支线航空市场的竞争一下子热闹起来。

  “改变,从ARJ21-700开始。”赵越让说:“这既是我们自身的改变,也是对商用飞机市场的改变,毕竟比赛才刚刚开始!”(完)

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