这些C909的关键试验,每次都是非胜不可的拉锯战
作者:jiaru来源:航空知识发表时间:2025-07-18 10:56:17浏览量:45
过去,中国民机产业对商业飞机的国际适航标准是不熟悉的。但是要让中国造民机走向世界、获得市场成功,就必须按照国际标准进行适航认证。适航认证再难,要求再苛刻,这一关都必须过,因为飞机所需借鉴的国际适航标准,是人类航空的经验集成。 为什么说国产C909飞机的安全性是国际水准?因为它经过了国际适航标准的全面考验。相关试验很多,列举几个故事,看看中国航空人是怎么精益求精的。
逆转 2.5g静力试验
2009年12月1日,C909飞机(当时飞机还叫ARJ21)01架静力试验机被吊上阎良中国飞行试验研究院456机库的龙门架,准备进行“全机稳定俯仰极限载荷静力试验”,以模拟飞机在急速俯冲和拉升时,机身、机翼和尾翼承受的垂直弯曲载荷。由于一般商用飞机在航线飞行时载荷不会超过2.5g,因此这一试验的载荷被设定在2.5g,故也简称为“2.5g试验”。12月1日下午,试验开始。18时30分,载荷加到85%。此时机翼翼尖翘起了1.8米,飞机不断传来金属的“咔咔”声。随着载荷继续增加,突然在飞机中后段传来金属断裂声,紧接着龙骨梁的位置发出一声巨响,试验中止。监视器上90度上跳的曲线,代表着试验失败。按照时任项目总指挥罗荣怀的说法,“龙骨梁延伸段与中后机身连接处上缘条已经失稳破坏。下缘条与壁板连接处的构件已经断裂”,银白色的断面在胶带和测量线中显得格外明显。
12月29日,调查组给出了初步结论:试验失败是由于飞机中后机身下部连接部位龙骨梁714框后延伸段结构设计的刚度和强度不够,且未做侧向失稳强度校核;龙骨梁延伸段与后段机身长桁和蒙皮连接件选用错误。中国民航局(CAAC)也随后召开了适航审查会议,基本同意项目组提出的龙骨梁设计更改方案和静力试验机修复方案。为了迅速掌握国际适航标准,中美民航达成协议,美国联邦航空局(FAA)负责对项目进行影子审查。但起初,中方的这些提议并没有获得FAA的认可。
2010年2月1日,FAA正式启动C909的“影子审查”工作,并将2.5g试验作为第一个审查项目。在第一次审查会上,FAA提出了15个问题,其中最核心问题是:01架试验机的结构还能否完成后续试验?“你们什么时候投入一架新试验机?”时任C909项目副总指挥的郭博智在遇到CAAC审查代表时总被问及这句话。投入新飞机固然可以省去很多技术评估工作,但C909项目的进度和试验成本也会受到很大影响。“我们的设计人员是有能力对01架试验机能够代表构型继续完成后续试验做出科学证明的”,郭博智说。
进行静力试验的C909飞机01号机,超过16000个传感器被用胶带粘贴在飞机表面,在对飞机施加载荷时,这些传感器可以准确记录该部位的形变情况。中国商飞/供图
为了证明项目组计算分析的准确性,CAAC要求他们对2.5g试验进行故障复现。2010年5月,在456机库进行了旧龙骨梁部件验证试验,试验准确地再现了旧龙骨梁的破坏模式,获得了CAAC的试验许可。
2010年6月28日,随着456机库里再次响起“加载……检查……”的口令,2.5g试验重新开始。当播音员喊道:“加载至100%,保持3秒……”,雷鸣般的掌声响彻全场。显示屏上醒目的红色“100%”,代表着试验取得成功。外界的质疑和嘲讽在这一刻被打破。虽然仅仅是完成了一项试验,但跨越的是一个技术的门槛,逆转的是承袭了半个世纪的试验理念。
争议 溅水试验
2012年6月19日,C909溅水试验在中国飞行试验研究院进行。这是国内首次按照中国民航CCAR25部条款进行的商用飞机溅水试验,与此同时,整个试验过程也要接受FAA“影子审查组”的全程目击。虽然这不会像那些高风险试验那样,有机毁人亡的风险,但仍是国家II类风险科目。飞机需要以最大120节的速度冲过长100米,宽8米,深12.7毫米的积水池,一方面,飞机的主要部件要耐得住冲击,即便有部件破损也不能带来安全隐患。更重要的是,发动机不能出现熄火、喘振以及振动异常的情况,否则将被直接判定试验失败。
工作人员在C909飞机发动机进气道,机翼以及空速管上都涂上了水溶性的红色涂料,审查代表可以通过涂料被冲刷的情况来判断溅水情况。当C909飞机以120节的速度冲进水池时,飞机轮胎溅起的水足有10米高,已经超过飞机平尾的高度。大量融合了红色涂料的水雾从发动机里甩了出来。但试验全程中,发动机没有出现任何异常响声,这成为试验成功与否的关键判据。
进行溅水试验的C909飞机,可以清晰看到喷溅的水中有红色涂料。中国商飞/供图
6月28日,审查代表宣布:“发动机工作状态稳定,基本判断溅水试验是合格的。”但在之后,FAA用一封邮件推翻了之前的判断。理由是,当时FAA关于溅水试验的咨询通告版本比较陈旧。更新的欧洲航空局(EASA)相关条款中,要求飞机应避免轮胎卷起的水直接进入发动机。而在C909的溅水试验中,轮胎卷起的水大部分进入了发动机,所以试验不合格。FAA的说法有一定道理,毕竟C909在实际运营中,轮胎卷起的任何物体进入发动机都会造成事故。所谓适航审定,其根本意义就在于避免任何可能的事故隐患。但这样的审定结果也多少让人感到郁闷。即便是发动机供应商——美国GE公司,也认为溅水试验是成功的。尤其是尾吊布局的飞机,发动机完全不进水是不可能的。即便如此,在试验结束后不久,全国的飞机轮胎专家都被邀请到C909项目组研究解决办法。最终,设计人员在主起落架上安装了一个挡水翻边儿,问题顺利解决了。
追云 结冰试验
几乎所有的飞机制造商都将自然结冰试飞看作是一项艰难的任务,因为试飞对气象条件有着近乎苛刻的规定与限制。按照CCAR25部和FAA条例FAR25部的规定,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克,水滴直径在15—50微米。这相当于让飞机在一个“空中湖泊”飞行。相对于其他试飞科目,结冰试验最折磨人的是要“等冰来”。“2011年,试验团队在乌鲁木齐苦守了27天,一个结冰气象条件都没有遇到过”,C909总设计师陈勇无奈地表示。2012年3月4日,C909再次降落在地窝堡机场,准备进行结冰试飞,然而“等冰来”的过程依旧不顺利。
C909飞机在加拿大进行结冰试飞时,飞机左侧翼梢小翼正在结冰。中国商飞/供图
3月13日傍晚,气象预报显示地窝堡机场200千米范围内可能存在结冰气象,但如此高风险的试飞科目不可能选在夜间进行。3月15日,地窝堡机场以北250千米空域处出现了一次轻度结冰气象,但这一距离已经超过遥测车的功率范围,结冰试飞属国家Ⅰ类风险试飞科目,如果超过遥测车监控范围就必须中止试飞。3月17日,地窝堡机场西北方向再次出现结冰气象,然而由于空军军机执行任务,该空域临时管制。等空军活动结束后,空域内水含量已经低于试飞要求,试飞只能再次取消。直到3月19日,乌鲁木齐再次迎来了一场仅能维持3小时的结冰气象,云层中的液态水含量最高曾超过了标准值的3倍。C909顺势起飞,刚刚进入900米高度时就出现了结冰告警信号,不到10分钟,平尾和机翼前缘的结冰就达到1.5英寸(3.81厘米),尽管如此,试飞中冰层堆积厚度仍小于大纲规定的2英尺(约5厘米)要求。当C909降落在地窝堡机场时,机头上还保留着1.4千克重的冰块,这也是C909项目国内4年自然结冰试飞过程中仅有的一次“触冰”飞行。
进度的缓慢推进让C909项目高层意识到在国内完成自然结冰试飞的困难和局限性。为了提高试飞效率,2014年3月28日,C909万里奔赴加拿大温莎,开始了中国民机研制历史上第一次越洋“追云”的征程。3月29日,C909就首次在没有地面监控的情况下进行了在加拿大的首次试飞。截至4月5日,在累计20小时13分的试飞中,C909飞机已完成11项试飞科目。4月8日,最后一项风险性最大的操稳试飞也顺利完成,飞机安全降落在温莎机场。至此,C909历时4年的自然结冰试飞,画上了圆满的句号。
免责声明:航化网出于分享有价值信息和促进知识传播的目的转载此文章。我们对文章内容和观点保持中立,不代表赞同其立场。内容仅供参考,不构成投资建议。我们尊重原创版权,已尽可能注明来源和作者。若您认为您的权益受到侵犯,请与我们联系,我们将立即更正或删除相关内容。