雄鷹展翅翱翔 實現強國夢想

文/本刊記者 潘如丹

1909年，中國航空史上的第一架飛機“馮如一號”首飛成功，此時距美國人萊特兄弟發明世界上第一架飛機，僅僅相隔6年。然而，中國人真正開始研制大飛機，只能從上世紀70年代算起，因起步較晚，曾被嘲笑是“沒有翅膀的雄鷹”。

2017年5月5日14點，在上海浦東國際機場，C919大型客機成功飛上藍天。在中國新一代飛機設計與制造者的智慧與努力下，雄鷹終于插上翅膀在藍天上翱翔。近日，記者探訪了大客機的核心研發部門——中國商飛上海飛機設計研究院（以下簡稱“上飛院”），與神秘的大飛機設計者零距離交流，了解大飛機研制背后的故事。

一“布”到位的設計模式

“大飛機的事業是國家的戰略規劃，也是國家核心競爭力的體現。面對當前美國波音、歐洲空客等老牌飛機制造商在商用飛機制造領域的壟斷地位，大飛機的研制工作面臨巨大的困難。”總體氣動部部長俞金海說，“大飛機的研發是舉全國之力，經過長期的科研攻關，才舉得成功的。我們共同經歷了許多令人煎熬的日日夜夜，攻克了多項技術難題。”

飛機的設計研發是飛機制造工程的起點和核心所在，對整個飛機全壽命周期都有著關鍵性的影響，而總體布置更是飛機設計研發的核心設計部分，位于整個飛機全壽命周期的最前端。記者來到總體氣動部總體布置室，這個團隊是大飛機制造的總體設計者，承擔兩個國家重點型號（ARJ21和C919）的飛機結構和系統布置協調、數字樣機管理等工作，同時負責發動機轉子爆破、輪胎爆破等大飛機重大專項技術的研發。

總體布置室以設計出“航空公司愿意買，飛行員愿意飛，乘客愿意坐”的大飛機為目標，提出一“布”到位的研發模式。一“布”到位是指運用標準流程保證方案一次做好，布置到位。該模式在吃透需求的基礎上，依靠技術和管理創新，精準解決了型號研制總體布置的靶向問題。在質量風險控制中，該模式實現了飛機研制中的顯性和隱性風險雙歸零，確保由數百萬零件組成的C919首架機總裝對接一次成功，為研制項目節約科研經費2.74億元。總體布置室主任王勤超介紹：“總體布置室由于采用這一標準化模式，有效地幫助數字樣機、起落架輪胎爆破、發動機轉子爆破等關鍵技術領域順利達到世界先進水平，也引領我們逐步發展壯大，成為中國大飛機事業的排頭兵。”

在大飛機的設計過程中，總體布置室從研制階段、技術專題、工作步驟等維度梳理出19個專題139項技術，形成技術體系圖譜，將關鍵技術標準化、流程化。總體布置室運用139項工作流程標準，保證飛機總體布置方案一次做好，所有設備布置到位；利用價值流圖等工具對總體布置工作進行精益改進，刪減多余步驟、合并重復步驟，梳理出一套總體布置工作標準化流程；基于計算機軟件平臺，將復雜的作業指導文件轉化為動態人機交互界面，指導操作規范，有據可依。

打破關鍵技術壁壘

民用飛機的輪胎是飛機的關鍵部件之一，不但起著在地面承載飛機的重要作用，還要支撐飛機數十甚至上百噸的重量，進行高速滑跑和著陸沖擊，且要經久耐用、安全可靠。為滿足如此苛刻的要求，飛機輪胎的胎體結構設計非常復雜，內部充氣壓力極高。一旦輪胎在飛機運行中破損，如被機場異物扎傷，就可能導致輪胎發生爆破事故，影響飛機安全運營。世界范圍內每年都有因飛機輪胎發生爆破而引發事故的報道，超音速客機“協和”號就因輪胎爆破事故而機毀人亡。

為保障飛機的安全運營，國際各民航局明確要求進入市場的民用飛機，必須滿足輪胎爆破的相關適航規章要求，為此ARJ21新支線飛機和C919大型客機均需要開展相關輪胎爆破驗證工作。但該項技術要求極高，以輪胎爆破氣體噴流為例，需實現輪胎爆破的“定壓、定向、定型”爆破。“定壓”指的是爆破時胎內壓力必須與適航條款要求一致；“定向”指的是噴流必須指向受測試試驗件；“定型”指的是輪胎爆破形態必須符合適航要求。國內此前從未開展過相關試驗，國外在試驗的核心技術（如輪胎引爆裝置等）進行技術封鎖，因此必須走自主研發的道路。

為突破輪胎引爆裝置這一技術壁壘，上飛院并未簡單照搬適航文件中對輪胎爆破噴流的描述，而是從相關標準規范的制定背景出發，深入研究輪胎爆破機理。上飛院成立了安全衛士QC小組，利用先進的質量管理理念及工具，提高技術攻關效率。小組從研究導致輪胎發生爆破危險的機理出發，運用質量管理工具對難題進行要因確認；運用系統圖對技術方案進行分解，對每個技術環節制定有針對性的解決措施，并逐項對措施進行試驗驗證，結合計算機仿真和場景模擬，反復迭代找出關鍵點，突破國外技術封鎖，完成起落架艙內輪胎爆破試驗，成功研制出可控、可靠、穩定的輪胎引爆裝置。由于該項技術的突破，ARJ21飛機順利取得型號適航合格證，為后來的大飛機研制成功打下了堅實的基礎。

數字樣機研制成功

除此以外，這個團隊還驚人地取得了多項高精尖技術成果，如ARJ21-700飛機數字樣機的研制。該項目取代了除機頭部分以外的傳統工程樣機，為工程樣機設計及制造節省資金七千余萬元。

樣機的研制成功，首先得益于在飛機研發中充分利用“數字化+自動化”的手段，搭建面向產品全生命周期的數字化集成管理環境“IDEAL平臺”，自主開發數模間隙檢查軟件，將傳統人工檢查數字樣機自動化，并統一標準，提高效率，減少差錯，確保質量，提升數模評估速度和準確度，將工程更改的平均評估時間降低30%。

同時，結合與數字樣機技術相關的質量管理方法，上飛院先后開展了“提高IDEAL平臺數模完整率”“提高IDEAL平臺數模簽審準確率”的QC小組活動，以及“提高供應商IDEAL平臺數模下載成功率”等多項質量改進活動，加快設計協同，減少設計更改，縮短研制周期，降低研發成本。C919的數字樣機集成技術確保了首架飛機總裝對接一次成功，使C919飛機順利完成首飛，為項目節省了巨大的人力成本，縮短了研發周期，降低了研發成本，整體效率提升30%。

C919問世前，波音737和空客A320這兩大客機在全球客機市場中占據了主導地位，C919的橫空出世，意味著波音和空客壟斷多年的歐美大飛機市場將被打開一個缺口。目前，C919大型客機擁有中國國際航空公司、南方航空、東方航空、美國通用電氣租賃(GECAS)等27家國內外用戶，已獲訂單730份。

成功研制大型客機C919之后，新的超大型客機CR929項目即將上馬，CR929的技術將更加成熟，外觀將更加現代。如果說C919的成功試飛圓了中國人制造大飛機的夢想，那么CR929將成為繼高鐵、核電之后，國產大飛機向世界遞上的一張中國“智造”新名片。