ARJ21-700国产支线飞机自然结冰审定试飞首获成功
“四年追云逐雪事,一朝梦圆报国家”是ARJ21项目总指挥罗荣怀的感慨。对于ARJ21项目本身来说,北美之行攻克了取证路上的“拦路虎”。对于中国民机产业的发展来说,此次走出国门完成试验,则为后续机型完成特殊气象试飞任务开辟了新的道路。
4月28日,国产支线飞机ARJ21-700试验机104架机经过长途跋涉,飞越1.6万公里回到了陕西阎良试飞基地。这架飞机刚刚在加拿大温莎机场成功完成了自然结冰试飞试验,这不仅是中国航空史上大型喷气式客机首次获得自然结冰试飞成功,也是中国自主研制的支线客机第一次飞出国门开展特殊气象条件下的试验试飞。这是我国飞机适航取证之路上,具有里程碑意义的重大跨越。
审定路上一条 “拦路虎”
民机自然结冰试飞,是世界航空界公认的难题和挑战,也一直是ARJ21-700支线客机项目适航取证试飞中的“拦路虎”。在北美期间,中国民航首次完全按照CCAR25部附录C条款的要求完成了自然结冰局方审定试飞。这表明ARJ21-700飞机在按规章要求的结冰条件下能安全有效地运行,也体现了我国在民机试飞领域的突破,进一步提高了试飞团队的能力。
中国民航CCAR25部明确规定,民用运输机必须在极其苛刻的特殊气象条件下进行自然结冰的试验试飞。其目的在于,检测飞机的机翼、风挡、发动机短舱等部位的防冰与除冰功能,是否能够保证飞机的活动面在严酷的自然条件下正常工作。
这样的规定是在“血”的教训基础上设定的,世界范围内有过多次因机身结冰造成的空难。美国联邦航空局(FAA)的一项统计资料显示,每年全球约有30起因机身结冰引发的安全事故。其中,1994年10月31日,西蒙斯航空公司一架飞机,由于在积冰的气象条件下飞行了30分钟,突然失速并从大约10000英尺的高度坠落,机上68人全部罹难。2002年12月21日,台湾复兴航空的一架飞机由于机翼严重结冰而失速坠海。结冰问题一直是飞机制造商和适航当局最为关注的安全问题。
目前,ARJ21-700支线客机项目已经进入交付前的最后冲刺阶段。局方适航审定试飞已经完成了颤振、失速、最小离地速度等高风险关键科目的试飞,顺利进行了特种气象条件下的大侧风、高原、高温高寒等高难度局方审定试飞,并一直将2014年年内取得CAAC型号合格证作为项目的奋斗目标。但是,自然结冰试飞一直是横在试飞团队面前的“拦路虎”,4年没有突破。而该困难的存在,仅仅是因为国内难以捕捉到满足适航条款结冰条件的气象条件。
新疆“追云”多年而不得
从2010年开始,每年2月~3月和11月,ARJ21-700飞机的试飞团队都要飞赴乌鲁木齐开展自然结冰试飞。但经过多年努力,只在2012年3月9日完成一小部分试飞科目。根据国内气象分析,乌鲁木齐上空是我国最有希望获得自然结冰天气的地区,而试飞团队在那里找了将近4年也没找到。据介绍,对于自然结冰试飞条件可以简单概括为两点:一是该处水汽含量足,范围广,容易找到适合的连续结冰条件;二是空气质量好,风沙、粉尘等悬浮物少,过冷水滴易于存留。试飞团队意识到:乌鲁木齐地面干燥、空气质量不佳是造成难以捕捉适合天气的重要原因。
“在运输飞行时,飞行员最好不要碰到结冰天气,国内很少有这样的结冰条件,其实对航班飞行是好事。但是试验试飞,试飞员就需要以身犯险,去天空找云,拖着带冰的机身完成各项试验数据的测试任务。”局方试飞员赵志强告诉记者:“只有试飞时将危险情况试遍了,交付给航空公司的飞机才能有更大的安全裕度。”
面对飞机取证交付时间的日益临近,“走出国门做试验”成为必然。据ARJ21项目总指挥罗荣怀介绍,利用全球资源进行飞行试验在民航业并不是一件新鲜事。空客A320飞机的高寒试验是在俄罗斯完成的,大侧风试验则是在冰岛完成的。但中国商飞又如何像行业巨头那样动用全国乃至全球资源完成这次试验呢?
万里逐云飞赴北美
很快,国务院、外交部、工信部、民航局都给予了“北美逐云”大力支持。中国商飞和中航工业试飞院利用3个月的时间,完成了飞机调机方案、试飞组织方案、应急排故预案、备件保障和当地入库方案等数百份文件,为ARJ21第一次走出国门做足了功课。
3月15日,104架机从阎良起飞。3月19日,飞机从哈尔滨出境,开始从西向东穿越整个北半球,飞赴与美国交界的加拿大温莎机场。在俄罗斯境内白令海峡西侧,转场机组遭遇到了严重的暴风雪,飞机不得不在原地等待了7天。飞机在俄罗斯远东的阿纳德尔附近还经受了大风、低温、暴风雪等多种考验。
担任此次试飞转场任务的飞行员赵鹏是ARJ21-700飞机首飞时的首席试飞员,也是这次北美试飞试验队的大队长。他回忆说:“飞机在阿纳德尔机场着陆和起飞的时候,跑道宽度的1/3、长度的1/4完全被积雪覆盖,飞机几乎是在雪堆上滑行着去加油的。起飞后,暴风雪再次袭来,空中的能见度很低,并伴有风切变。”然而,即便在如此复杂、恶劣的气象条件下,飞机依然经受住了考验,并表现出了良好的性能。
在转场过程中,也有很欢乐的时候。在美国阿拉斯加,空中管制员对飞机表现出了极大的兴趣:“你们的飞机是什么型号?”赵鹏他们就会骄傲地回答:“这是中国自主研发的国产支线喷气客机ARJ21。”而有的空中管制员还会问:“ARJ21是什么意思?”飞行员则会向他们解释:Advanced Regional Jet寓意这是一款21世纪先进的喷气支线客机。如果遇上爱聊天的管制员,他们还会对飞机评价一番:“你们的飞机和波音737-800的飞行精度、巡航速度与高度几乎相同。”
3月28日,在经历了9天的长途飞行(另有7天停飞等待)后,ARJ21-700飞机平稳降落在加拿大温莎机场。红色涂装的104架机被当地的地勤服务人员戏称为“温莎机场的A380”。
试飞顺利 捷报频传
为了确保试验顺利展开,中国商飞选择了曾经为巴航工业ERJ170/190、庞巴迪CRJ700/1000北美试飞提供气象支持的NTI公司作为此次试验的合作伙伴。后者在试验中,为ARJ21飞机提供结冰气象保障、飞行保障和与塔台的机上无线电通信联络以及空域的机上申请服务。
让局方试飞员赵志强连连称道的是,NTI公司气象专家的专业化服务。“我国民机事业起步较晚,以前每次航前会,气象预报只能告诉机组结冰云所在的大致范围,但水滴直径、过冷水含量等决定试验成败的关键数据几乎没有。而此次NTI公司的气象专家,不仅能够详细地预报结冰气象出现的时间、位置和高度,还能给出水汽含量、结冰云移动轨迹等关键参数,甚至还能根据经验详细指导飞行员具体的飞行路径,并提前准备遇上恶劣天气时的逃离路径。这为机组有的放矢地进行‘追云’飞行,提供了有力保障”。
虽然此前在乌鲁木齐进行的多次自然结冰试验未能完成所有试飞科目,但在这个过程中,建立起的自然结冰试飞队伍,已经具备了强大的试飞组织与管理能力。这也让试飞团队一旦拥有合适的天气,试飞科目便进展顺利,几乎每天都有捷报传来。
其中,最具传奇色彩的是4月8日的飞行。原本以为只有30%概率的天气条件下,机组在空中两次“追云逐冰”逾5个小时,就在航空油料所剩不多的情况下,凭借试飞员对出现冰型的判断、飞机性能的掌握,果断作出了“最后尝试5分钟”的决策,完成了包括未放起落架构型下的爬坡度盘旋、大坡度转弯盘旋、光洁条件下的失速特性飞行和带起落架条件下的大幅度盘旋在内的多项高风险操稳试飞科目任务。而飞机当时距离本场已有600海里,回程又遭遇机身脱冰不利,落地时飞机剩油仅有1.6吨。这次试飞之后,困扰了项目团队4年的自然结冰试验所有局方审定试飞项目,圆满完成。
项目一小步 产业一大步
“四年追云逐雪事,一朝梦圆报国家”是ARJ21项目总指挥罗荣怀的感慨。对于ARJ21项目本身来说,北美之行攻克了取证路上的“拦路虎”。对于中国民机产业的发展来说,此次走出国门完成试验,则为后续机型完成特殊气象试飞任务开辟了新的道路。同时,此次环球飞行,ARJ21也向世界展示了中国民机产业的新面貌。这在项目上也许只是一个试验节点,而对于我国民机产业则意义重大。
试验的顺利完成,一方面,标志着新支线飞机具备了在极端恶劣天气条件下安全运营的能力;另一方面,也标志着申请人和局方完全掌握了自然结冰试飞领域的相关技术。对于中国民航的适航审定试飞团队而言,进一步提高了试飞团队从组织、准备、实施、决策到分析、判断等各方面能力。赵志强说,这次试飞是一次安全、顺利、成功的试验,是我国民机试飞领域的又一个突破。但成绩的取得,是全体参试人员共同努力的结果。局方7位参试人员是:赵志强、徐骏驰、周成刚、李红琳、路遥、李英和杨子洲。
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