馮燦

試飛是大型客機研發(fā)過程中必不可少的環(huán)節(jié),良好的試驗設(shè)施和試驗手段對于保證試飛安全、提高試飛效率、提升試驗驗證的有效性具有十分重要的意義,也是主制造商核心能力的重要體現(xiàn)。因此,現(xiàn)代民機主制造商都十分重視對試飛能力的建設(shè)和培養(yǎng)。
通過ARJ21新支線飛機和C919大型客機的試驗試飛,中國商飛公司在試飛體系建設(shè)和試飛能力培養(yǎng)方面取得了長足進步,但與波音、空客等老牌主制造商相比,無論是在試飛設(shè)施、試飛資源,還是在試飛手段、試飛能力等方面,還存在明顯的差距。
試飛所需的資源
大型客機的試飛是一項高度復(fù)雜的試驗活動,雖然說每一次開展試驗一般也就是幾個小時的時間,但試驗的準(zhǔn)備是復(fù)雜而細(xì)致的,在人員、設(shè)備、試驗方案、試驗場地、試驗保障等方面要做很多工作,每一個試驗都需要大量的資源支持。比如,保障飛機運行的設(shè)施、進行數(shù)據(jù)采集的測試設(shè)備、數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控設(shè)備等。當(dāng)然,一個滿足試驗要求的機場是必不可少的。
通常情況下,用于開展飛行試驗的資源都比較稀缺,這些資源一般會匯聚在試飛基地中,試飛基地能夠為日常組織飛行試驗提供必要的支撐。這些支撐要素主要包括:
首先,試飛基地應(yīng)具備保障飛行的基本條件,如能夠滿足飛機起降的跑道、必要的通信導(dǎo)航設(shè)施及應(yīng)急支援設(shè)備等。
其次,試飛基地應(yīng)有良好的空域條件和氣象條件,周邊自然環(huán)境適宜開展飛行,也不會對其他飛機產(chǎn)生過多干擾,能夠為試驗機在空中開展試驗提供足夠的空間和時間。
第三,試飛基地應(yīng)具備充分的飛機保障條件,以供試驗機停放,并可開展維護維修工作。同時,試飛基地還需要具有支持各專業(yè)人員在現(xiàn)場辦公以及在當(dāng)?shù)厣畹暮笄诒U夏芰Α?/p>
第四,試飛基地還應(yīng)具備開展飛行試驗所必須的遙測設(shè)備、數(shù)據(jù)處理設(shè)備和其他試驗設(shè)施,有些時候還需要在附近建設(shè)一些地面設(shè)施,如空客公司在試飛空域范圍內(nèi)建設(shè)了多個遙測地面站。
在具備了上述資源后,試飛基地可以保障飛機開展大部分試飛工作,但還有部分特殊條件下的試飛科目不能滿足,如高寒、高溫、高原、大側(cè)風(fēng)、自然結(jié)冰等科目,需要再去尋找特殊的自然環(huán)境進行專項試驗。
試飛基地的選擇
既然大型客機的試飛試驗需要如此之多的支撐要素,那么試飛基地的選擇就顯得非常重要了。當(dāng)然,最理想的情況是,飛機的試飛基地和總裝基地緊鄰,但是,一般情況下,總裝基地周圍的條件不一定適合開展飛行試驗。飛機總裝廠一般建設(shè)在產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好、交通便利的地方,或者考慮了其他的因素。
總裝廠房旁一定會有跑道滿足飛機起降,但是,如果考慮空域、氣象、機場空間、試驗設(shè)施、機場繁忙程度等因素,總裝廠附近的機場或跑道并不一定能夠完全滿足開展試飛的條件,這也是一些主制造商需要建設(shè)多個試飛基地的原因。
至于試飛基地的選擇,因為客觀條件不同,也存在不同的選擇模式。世界上一些著名的試飛基地,如美國愛德華茲空軍基地、俄羅斯格莫洛夫試飛院、中國閻良試飛院等,具有良好的條件和較大的規(guī)模,可以完整地開展各類試飛科目。事實上,它們承擔(dān)了各自國家絕大部分軍用飛機的試飛任務(wù),這些飛機完成總裝后會轉(zhuǎn)到上述試飛基地開展試飛。
在商用飛機制造領(lǐng)域,航空巨頭波音和空客都有自己的試飛基地,分別位于西雅圖和圖盧茲,波音和空客的飛機都會在本場開展較多的研發(fā)和取證科目試飛。
但不是每一家主制造商都有這么好的條件。比較極端的是日本三菱重工,由于在日本沒有合適開展試飛的機場,其研發(fā)的MRJ支線飛機不得不在完成首飛后轉(zhuǎn)場到美國去開展后續(xù)試飛。
對于飛機的生產(chǎn)交付試飛,由于對試驗設(shè)施沒有什么特殊要求,因此一般在總裝廠附近的機場完成,或者到交付中心完成最后的交付試飛。比如,空客飛機在天津完成總裝后,就在總裝廠附近開展生產(chǎn)交付試飛,而波音在舟山的交付中心也具備相應(yīng)的能力。
與軍用飛機試飛需要探索和驗證飛機的各種極限性能不同,商用飛機試飛以滿足適航條款為主要任務(wù),兩者對試飛設(shè)施的要求有所不同。相比之下,商用飛機試飛對效率和時間的要求更高。可以想象,兩款同時研發(fā)的新機型,誰能更快地完成試飛,就意味著能搶先一步進入市場,從而在競爭中占據(jù)有利地位。
在國內(nèi),新飛機研制常見的模式是在總裝廠附近的機場完成首飛階段任務(wù),然后轉(zhuǎn)場到專門的試飛基地開展研發(fā)試飛,完成大部分試驗科目。對于部分特殊科目,還要到專門的機場開展特殊科目試飛。
比如,ARJ21-700飛機在2014年4月遠(yuǎn)赴加拿大進行結(jié)冰試驗,2018年4月又到冰島進行大側(cè)風(fēng)試飛。這兩項試驗,在國內(nèi)很難找到合適的機場,因此要到國外開展試飛。
對于商用飛機來說,最后的功能可靠性試飛還需要在不同城市的機場來回穿梭,以驗證飛機的運行能力,并且起到一定的宣傳作用。
理想的試飛基地
試飛基地的建設(shè)需要投入不少資金,也需要一定的建設(shè)周期,因此民機主制造商往往會選定幾個較為固定的試飛基地長期使用。固定的試飛基地能夠保證資源集中,有利于節(jié)省成本,提高效率。
從世界各國的經(jīng)驗來看,理想的試飛基地應(yīng)該是這樣的:
這個試飛基地應(yīng)該有良好的機場條件,不能過于簡陋,跑道要足夠滿足試驗機的起降,并還有一定的余量。對于商用飛機的試飛,還需要有較好的通信導(dǎo)航條件,以滿足相關(guān)設(shè)備試驗的要求,也是保障試飛安全的重要手段。此外,機場的應(yīng)急救援措施也應(yīng)該是非常健全的。
這個機場不應(yīng)該過于繁忙,空域不應(yīng)該太擁擠,周圍的自然環(huán)境應(yīng)適宜飛行,不應(yīng)有復(fù)雜的地形地貌,空域也較容易申請。
基地所處地區(qū)需要有良好的氣象條件。飛行試驗具有相當(dāng)?shù)娘L(fēng)險性,除了特殊科目以外,大都要求在天氣晴好、能見度高的條件下飛行。對于一個基地來說,要保證每年有足夠的時間開展飛行試驗,多風(fēng)、多雨、多霧都不太適合。
試飛基地應(yīng)具備遙測、光測、數(shù)據(jù)處理與分析等測試能力。此外,還應(yīng)具有較大的空間,能夠方便地搭設(shè)試飛所需的各類試驗設(shè)施。多架飛機開展試驗,飛機的停放和維護本身也需要較大的空間。
試飛基地的配套設(shè)施還要能夠較好地滿足試驗人員的辦公和生活需求。最好附近的航空產(chǎn)業(yè)配套條件也不錯,交通便利,能夠方便地進行零部件運輸。
開展大型試驗,需要當(dāng)?shù)夭簧儋Y源的支持,對于高風(fēng)險科目的試飛,還需要當(dāng)?shù)貞?yīng)急救援力量的配合,建立起聯(lián)合應(yīng)急指揮聯(lián)動機制。所以,良好的政府關(guān)系也是一個重要因素。
中國商飛公司在規(guī)劃試飛地點時,提出了“1+M+N”的思路。1即指位于上海浦東的主試飛基地,但是浦東機場過于繁忙,不能夠完全滿足所有科研和取證試飛需求。M則是幾個主要的試飛基地,當(dāng)前包括陜西西安閻良機場、山東東營勝利機場和江西南昌瑤湖機場等。N是指若干適合特殊氣象條件驗證試驗的機場。未來一段時間,C919大型客機將在這些試飛基地里開展密集的飛行試驗。