國慶期間,南京航空航天大學收到了一封從中國商用飛機有限責任公司寄來的感謝信。商飛對南航周光明教授、蔡登安老師帶領(lǐng)的“追”著飛機跑、為C919裝“假冰”的硬核團隊表示了感謝?蒲袌F隊不辭辛苦、日夜倒班,在多地開展模擬冰型預(yù)安裝工作,以創(chuàng)新的方式大大減少了由于安裝模擬冰導致的占用飛機時間,確保了模擬冰試飛進度。
通訊員 柯龍婕旻 趙怡如 劉敏
揚子晚報/紫牛新聞記者 楊甜子
模擬冰試飛可摸清飛機特性
2017年,承載著中國航空制造業(yè)幾代人夢想的C919首架飛機成功試飛。但C919投入運營,尚缺關(guān)鍵一步,即“適航取證”。適航取證就是讓飛機經(jīng)受“極限挑戰(zhàn)”,以驗證飛機性能。
開展局方審定試飛是商用飛機適航取證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
在局方開展審定試飛前,已有6架試飛飛機在上海、閻良、東營、南昌等地開展試飛工作,完成必要的地面檢查和試驗,進行必要的飛行試驗并提交報告。
每一次成功試飛,意味著其距離適航許可交付更近一步。其中,國內(nèi)首次基于FAR25-121修正案的臨界冰型的確定,填補了國內(nèi)模擬結(jié)冰防冰試驗的空白。這背后凝聚了一支南航科研團隊“從零起步”“十年磨一劍”的艱辛付出。
在低溫氣象環(huán)境中飛行時,飛機表面極易發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象,對飛行安全造成威脅,嚴重的甚至可能導致飛行災(zāi)難,因此結(jié)冰試飛工作就尤為重要。自然結(jié)冰試飛是一項高風險試飛科目,按適航條款規(guī)定,試飛前進行模擬冰試飛,可以摸清飛機帶冰特性,進行臨界冰型性能的適航驗證。
從零開始,打破技術(shù)封鎖
早在2010年,來自南航航空學院的周光明教授、蔡登安老師團隊就開始了ARJ21-700飛機模擬冰試飛項目。模擬冰試飛是選取其他材料加工出具有真實冰型外形及特征的“假冰”安裝于飛機上進行試飛,是自然結(jié)冰試飛的關(guān)鍵步驟。
當時國外對其進行技術(shù)封鎖,國內(nèi)完全沒有研究基礎(chǔ),可謂是困難重重,內(nèi)外交困。
從零開始,周光明教授帶領(lǐng)團隊從選材、工藝、載荷試驗等眾多方面開始調(diào)研,在驗證了包括木材、泡沫等多種方案后,創(chuàng)造性地研發(fā)了木夾芯復(fù)合材料模擬冰。這種“冰”不僅能模擬真實冰型的外形,還具備良好的剛度、強度,能在大過載、強氣流的作用下保證截面符合理論形狀并且安全系數(shù)高。
2021年是C919大型客機適航取證關(guān)鍵年,模擬冰試飛工作則是其中重要一環(huán)。由于C919大型客機試飛冰型的特殊性和復(fù)雜性,團隊開展多方面研究,在ARJ21飛機基礎(chǔ)上,進一步升級,通過引入3D打印冰型方案、大顆粒粗糙度帶等多項創(chuàng)新工作,大幅度提升了模擬冰型的質(zhì)量和工藝實施效率,開創(chuàng)了我國夾芯復(fù)合材料模擬冰改裝及試飛的先河。
拿貓砂做實驗,我們是認真的
模擬冰型的主體外表光滑,然而真實結(jié)冰條件下冰型外表面會密布冰碴子,有一定的粗糙度,為了將“冰”模擬到極致,團隊絞盡腦汁到處找材料,一名成員突然發(fā)現(xiàn)家里的貓砂竟然滿足粗糙度的要求,就立即進行試驗。冰碴子細小,只有2-3毫米,團隊成員就將貓砂碾碎,用篩子篩細,再粘接于冰型表面。周光明教授笑道,“如此大量采購貓砂,以后要培養(yǎng)養(yǎng)貓的興趣了!
模擬冰做好了,但怎么裝到飛機上?這是個大難題。
結(jié)合多年經(jīng)驗,團隊將復(fù)合材料手糊工藝引入改裝過程。采用厚度只有0.1-0.2mm的玻璃纖維布鋪設(shè)于飛機前緣,待樹脂固化完成后再將木夾芯粘貼其上,覆蓋上玻璃纖維布后整體固化。這樣的操作工藝對安裝技術(shù)提出了較高要求!拔覀儼惭b的時候都是提心吊膽的,一定要認真細致,模擬冰型一旦貼合不到位,在飛機飛行時就可能砸在飛機上,甚至掉落至發(fā)動機內(nèi),后果不堪設(shè)想!敝芄饷鹘淌谡f道。
摸著石頭過河,在C919的羽翼上一點點安裝“冰碴子”,他們探索危險的邊界以確保安全。
輾轉(zhuǎn)多地“追”著飛機跑是常態(tài)
試飛地點分散在上海、江西、山東、陜西四地。飛機不等人,有時只給兩天改裝時間,規(guī)定期限內(nèi)就要完成安裝,但做一套冰型的時間遠不止兩天,怎么辦呢?
從今年1月份起,團隊就瞄準各架飛機的“空窗期”,在四個試飛點之間輾轉(zhuǎn)。博士生李想回憶,飛機經(jīng)常晚點,常常是“飛機還沒試飛,我們的工作人員就已經(jīng)飛了好幾圈。”
除了在試飛點之間輾轉(zhuǎn),為試飛任務(wù)加班加點更是團隊成員的家常便飯。今年4月,團隊接到一項緊急改裝任務(wù),需要第二天將新的冰型安裝完畢并安全試飛。20個小時,要完成原本48小時的工作量,這對團隊成員的生理及心理都是一次重大的考驗。