ARJ21-700新支线飞机圆满完成颤振试验试飞

民航

2011-08-18 《中国航空报》 通讯员杜春江

图：ARJ21-700新支线飞机进行颤振试飞。

　从2011年3月开始，ARJ21-700新支线飞机开始在中国飞行试验研究院（试飞院）进行国家Ⅰ类风险科目——颤振试飞。该项试飞是CAAC（中国民航局）首次正式目击的验证试飞科目，也是FAA（美国联邦民航局）影子审查首次参与的验证试飞科目。同时，作为新支线飞机取证试飞的重点攻关项目之一，我国将通过颤振试飞，深入验证新支线飞机的安全性，最大程度地扩展飞机的使用包线。更重要的是，新支线飞机只有通过颤振试飞的严格考验，才能使其它关键适航取证科目得以开展，其完成的质量与进度如何，直接关系着新支线的整体取证试飞工程。

 

　　8月3日16时27分，由陈明、赵生两名试飞员驾驶的ARJ21-700飞机101架机，拖着长长的拖锥安全降落在试飞院机场跑道上。此架次的圆满结束，为新支线局方认可的整个18架次颤振试飞画上了圆满句号，同时也标志着，我国完全依靠自己的力量完成了高难风险的民用喷气式支线客机颤振试飞科目，新支线飞机取证工作又向前迈进了关键的一大步。

 

　　试飞院早在2008年就开始进行颤振试飞的先期准备工作，并专门成立了新支线颤振试飞课题组，由十余名试飞工程师组成了课题研究的精英团队。2009年，颤振课题组人员专门赶赴上海，与上飞厂技术人员一起，在新支线工装阶段完成了颤振试飞专用传感器的加装工作。中国商用飞机有限责任公司（Commercial Aircraft Corporation of China,Ltd.，简称“中国商飞”）与试飞院协同开展工作，由新支线现场指挥部统一部署，试飞总师系统具体组织协调。同时，新支线总设计师以及厂家领导等也全部纳入试飞管理体系。

 

　　试飞院由赵鹏、陈明、赵生、赵明禹等试飞员组成了试飞员攻关小组，具体实施颤振试飞任务， 并进行了多次模拟演练。

 

　　从2011年4月开始，新支线颤振试飞改装进入最后的实施阶段。4月15日，中国商飞副总经理、ARJ21新支线项目总指挥罗荣怀在新支线试飞现场组织召开了所有参试单位领导会议，明确提出了颤振试飞的节点要求。5月14日，中国商飞董事长张庆伟在试飞院组织召开了现场办公会，中国商飞副总经理罗荣怀、中航工业副总经理耿汝光以及中国民航局新支线飞机适航审查组副组长钱惠德等领导也参加了会议，分别对实施颤振试飞提出了具体的工作要求。

 

　　该团队下设4个专业工作组，对试飞大纲、任务单、测试改装、构型管理、测试数据、试飞有效性等方面进行联合作业，重点是建立快速反应机制，高效解决试飞中的难点问题。IPT颤振试飞的技术负责人是整个颤振试飞团队的“灵魂”，人选至关重要。新支线总设计师陈勇和其他各方代表一致推选由试飞院30多岁的女试飞工程师的霍幸莉担任。霍幸莉外表恬静，讲话轻声细语，但和她一起共过事的国内外专家都称赞她头脑敏捷、严谨扎实、干脆利索，而且她在颤振技术领域有相当的造诣。

 

　　课题组在正式开展颤振试飞以前，必须将101架机上的所有传感器拆下来重新进行校准，这是一项非常复杂繁琐的工作。上级下达了“死命令”：必须在4月15日前将所有问题归零，使颤振进入地面试验阶段，以确保最后的任务节点。这样，留给IPT团队的时间只有15天时间，按传统的工作方式，这几乎是不可能的事情。

 

　　IPT团队将头绪繁杂的任务分解为改装、排故、研发地面实时监控软件、通电联试等四个分战场，各专业在有限的时间内同时推进，做到“多地开花”。

 

　　课题组与测试单位紧急协商，双方决定集中优势力量，进行重点攻关，试飞院测试所还特别抽调了所内大部分骨干力量一并加入攻关。大家放弃了所有休假时间，吃住全在现场，每天平均睡觉时间只有四五个小时，眼睛里布满了血丝。在任务推进中，大家不分专业，不分你我，主动分担，交差开展，团结得就像一个人，形成了巨大的合力。

 

　　当全部工作完成时，只用了10天时间，比原计划缩短了5天。参试人员完成了 “不可能完成的任务”，创造了一个奇迹。

 

　　颤振其实是一种危险的振动形式，这种振动是飞机在空气动力、弹性恢复力和惯性力三者耦合作用下产生的。飞机一旦在空中发生颤振并发散，会在几秒甚至更短的时间内解体，飞行员几乎没有处置的时间，飞机逃脱的概率基本为零。

 

　　颤振试飞既是对飞机结构和强度的考验，更是对颤振的认知程度，试飞方法的科学性以及试飞员心理素质的综合考验，其中的过程充满了未知和风险。经过长期的不懈努力，近年来，试飞院在颤振激励技术领域取得了重大进展，成功解决了大中型飞机颤振激励技术的难题，突破了技术瓶颈，使我国成为除美、俄、英、法、以等国家外，能独立开展中大型飞机颤振试飞的国家。

 

　　5月11日，颤振试飞战役正式打响，赵鹏、陈明两名试飞员在空中密切配合，精确操作，按计划对操纵面激励系统进行了实际验证。5月13日至19日，试飞院又进行了4个架次的研制试飞。通过试飞，IPT团队得到了重要数据，分析表明：利用操纵面激励系统激励飞机结构已经能够满足颤振试飞的需要。初战告捷，使试飞团队对完成任务充满了信心。

 

　　颤振试飞探索的是飞机的右边界极限，是真正意义上的“巅峰之战”。从一定程度上讲，颤振试飞是一个摸索渐进的过程，必须遵循科学规律，步步为营，这一试飞结果将直接决定明天的试飞内容和方法。

 

　　由于新支线不能在平飞状态下达到最大M（马赫）数，必须要通过俯冲，而且是多次俯冲才能获得边界数据，这无疑增加了试飞的风险性。完成颤振试飞对试飞员的技术水平也有很高的要求，试飞员控制飞行的M数要严格达到±0.005的误差标准，否则在现场进行目击的局方代表就会认为试飞无效。最终，飞机最大飞行M数达到0.904，在良好状态下扩展了新支线的飞行包线。

 

　　颤振试飞的最大风险在于，随着飞行速度的增加和模态阻尼的降低，飞机的振动会不断加剧。而且，承担主要试飞任务的101架机不是全状态飞机，没有安装降噪设备，使试飞中的振动和噪音更加明显。当试飞员在冲击0.88和0.89M数时，驾驶舱振动明显，噪音达到了令人难以忍受的程度，试飞员根本无法听清地面指挥员的指令。因此，课题人员要在每次俯冲前先将试飞指令发给试飞员，帮助试飞员完成下一个动作。否则，试飞员如果驾驶不当，引起振动发散来不及刹车，就会造成难以想象的后果。

 

　　7月31日，陈明、赵生驾驶飞机完成试飞后冒雨着陆，而跑道上的积水造成刹车系统故障，试飞员只能使用应急刹车系统，飞机着陆距离比平时增加了一倍，飞机在距跑道头不到100米处才停了下来。试飞员以过硬技术和沉着冷静的素质，成功处置了意外险情，也对改进飞机刹车系统提供了最真实的数据，被参试人员称为“伟大的着陆”！

 

　　此次颤振试飞，共进行了6架次颤振研制试飞（未获得特许飞行证以前），18架次局方代表目击的验证试飞，分别在3500米、6400米、8000米、10000米4个高度的37个颤振试验点上进行了试飞，最大俯冲飞行M数达到0.889，瞬间最大飞行M数达到0.904，试飞识别模态达到19种，而一般新机试飞通常只有1至2种。

 

　　试飞结果表明， ARJ21-700飞机在各个颤振试验点上飞行平稳，响应正常，未出现颤振不稳定现象，与颤振理论分析结果一致，试飞取得圆满成功。

 

　　通过不断学习、总结和提高，参试人员的工作逐渐被局方代表认可，特别是4月18、28日两次关键颤振地面试验圆满成功，给了局方代表以信心。5 月7日，颤振试飞前地面试验制造复合性检查终于得到局方代表认可。7月9日，FAA代表专程从美国赶来进行颤振试飞现场目击，由于FAA代表在国内的时间非常紧张，试飞机组克服了种种困难，在天阴云重的不利条件下完成了试飞。7月13日，101架机在加装拖锥后再次升空进行颤振试飞。试飞时，FAA和CAAC代表在试飞监控大厅进行了全程监控。试飞后，FAA和CAAC代表认真查看了试飞数据，特别对拖锥与大气机的数据进行了比对，对两组数据差别不大的结果给予充分肯定，对整个试飞过程表示满意。在试飞现场，FAA代表乔治先生还“破例”对中方参试人员伸出大拇指说到：“预祝你们颤振试飞成功！”

 

　　第二次进行颤振试飞现场目击时，FAA代表没有来，而是委托CAAC代表进行目击，这是一种对试飞团队极大信任的表现，这种信任的建立，是中国颤振参试团队不懈努力的结果。第二次颤振试飞现场目击结束后，霍幸莉在写试飞报告时，对结论的描述比较“谦虚”，而中方聘请的原美国FAA适航审查专家杰瑞先生却直接更改了试飞结论。他在报告最后部分写到：目前的试验数据表明，ARJ21-700飞机将会满足CCAR25-629（e）条的要求。

 

　　此次新支线颤振试飞，中国参试团队彰显了优势与实力，在试飞技术上达到了世界先进水平，也赢得了外国同行的尊重。

 

　　颤振试飞的圆满成功，使中国新支线试飞团队积累了经验，增强了信心，赢得了尊重。他们脚步不会停息，因为，更艰巨的取证试飞任务还在等待着他们。