殷立勤　攝

　　2013年12月30日，一場低調的儀式在位于上海張江的中國商飛上海飛機設計研究院里舉行。中國商飛的一眾科研人員圍在剛建成的“鐵鳥”試驗臺周圍，國家大型飛機專項專家咨詢委員會委員吳興世難掩心中喜悅：“從這一刻起，我國自主研發的大飛機C919‘鐵鳥’試驗臺正式開試，這也意味著C919大型客機系統驗證工作正式啟動。”

　　“讓國產大飛機翱翔藍天”的“中國夢”也由此變得清晰。

　　C919“鐵鳥”開試

　　“鐵鳥”試驗臺全稱“飛控液壓系統綜合試驗臺架”，是飛機系統綜合、優化設計、適航取證和交付運營、持續適航必不可少的關鍵試驗設施。

　　C919大型“鐵鳥”試驗臺的飛控、液壓、起落架系統的機械安裝接口、部附件安裝位置、液壓管路布置走向及安裝方式與真實飛機一致，承擔著飛機系統級研發和驗證、飛機級多系統綜合驗證，以及飛控系統、液壓系統和起落架系統的適航驗證等試驗任務，為飛機系統集成、試飛安全、試飛故障排查、后續型號改進等提供重要保障。“通俗一點來說，如果把C919飛機比作一個人，那么飛控系統就相當于人的神經系統，液壓系統就相當于肌肉和血管，起落架系統就是兩條腿”。吳興世告訴記者，他此前的身份是上飛所的所長、ARJ21支線飛機第一任總設計師。

　　作為我國第一架用于大型客機的“鐵鳥”綜合試驗臺，C919“鐵鳥”試驗臺的啟用被吳興世總結為四大重要意義：啟用了重要研發平臺、拉開了重大戰役的序幕、邁開了各項試驗的支撐、跨過了型號研制的一個重要節點。

　　系統驗證工作的啟動，標志著C919大型客機詳細設計工作進入新的階段。目前，飛機機體結構生產數據已全部完成發放，超過90%的機載系統接口控制文件已經簽署，部分系統工作包已完成關鍵設計評審，超過70%的合格審定計劃已得到局方確認，前3架試飛飛機機體結構已經投產。2014年，首架試飛飛機將進入總裝階段，系統綜合試驗和適航驗證等工作也將同期展開，項目將迎來全機部件和系統集成等重大挑戰。

　　吳興世說，民用飛機研制工作的艱巨性、復雜性是其他工作不可比擬的。因此，往往取得很重大的成績卻因過程的艱辛而顯得平靜，可謂“于無聲處聽驚雷”。

　　ARJ21“鐵鳥”探路

　　在我國，截至目前共有3個民機“鐵鳥”試驗臺。據吳興世介紹，我國的第1臺“鐵鳥”建于上世紀70年代，其飛控系統是機械式的，承擔了中國首次自行研發制造的大型噴氣式客機“運10”的驗證工作;第2臺是2000年ARJ21新支線飛機的“鐵鳥”試驗臺，駕駛員的操作是通過電信號進行傳達，其測試通道有200多個;第3臺就是C919“鐵鳥”平臺，測試通道增加到500多個，它和目前的空客A320、波音777一樣，是電傳操作系，也是我國第一架用于大型客機的“鐵鳥”綜合試驗臺。

　　C919大型客機“鐵鳥”試驗臺在設計思路上沿襲了ARJ21新支線飛機“鐵鳥”試驗臺的成功做法。“ARJ21新支線飛機“鐵鳥”試驗臺是我國第一架安裝了駕駛艙視景系統的“鐵鳥”試驗臺，這使得在“鐵鳥”上進行飛行員在環試驗成為可能。” C919大型客“機鐵”鳥負責人陸清介紹說，“它能夠模擬飛機遭遇突發氣象條件或飛控系統發生故障的情況下，飛行員做出的反應。同時，飛行員也能夠通過視景系統直觀地感受到飛機的響應，以此測試飛控系統的操縱性能和穩定性能，為完善飛控系統性能提出評估和建議。”

　　ARJ21新支線飛機“鐵鳥”在設計建造上進行的許多有益探索，也為C919大型客機積累了經驗。ARJ21新支線飛機“鐵鳥”采用與飛機11的設計，使飛控、液壓、起落架等系統的安裝接口和飛機一樣，保證了系統試驗的真實性。同時，該“鐵鳥”在建造上采用下沉式設計，左右分別布置了兩個深約2米，用來放置起落架的“坑”，這樣整個“鐵鳥”的高度降低了2米，不僅降低了設計難度，增加了試驗可操作性，還大大節約了所用型材，提高了“鐵鳥”臺的經濟性。

　　不過,與ARJ21新支線飛機相比，C919大型客機的“鐵鳥”臺更大，這為“鐵鳥”臺的建造帶來了新的難題。比如C919大型客機“鐵鳥”垂尾骨架的設計就讓建造者們頗費了一番周折。C919垂尾骨架是一個離地高約10米、長約7米、寬約1.2米、前后寬度約3米的“龐然大物”，它需要垂尾骨架具備足夠的強度與剛度。而“鐵鳥”骨架又無法承受太重的力，這就需要垂尾骨架的重量盡可能輕些。這貌似矛盾的兩個要求，如何同時滿足?已經74歲高齡的強度設計專家陳忠良通過一次次在電腦上模擬試驗，最后想到加一層蒙皮——蒙皮在承受剪力、拉力方面有著巨大的作用，它能夠讓垂尾骨架變成一個整體，形成盒形件，增加垂尾骨架的受力。

　　也許日后研究“鐵鳥”發展的設計師會這樣總結：C919“鐵鳥”試驗臺是我國第一架用于大型客機的“鐵鳥”綜合試驗臺。它的研制，注定要在“鐵鳥”發展的歷史上留下自己的印記。

　　“鐵鳥”的科研智慧

　　走進C919大型客機“鐵鳥”臺研制現場，轟隆隆的機器聲此起彼伏，一根根藍色鋼柱構成了鐵鳥臺的“鋼筋鐵骨”，上面承載著與真實機艙同等大小的模擬機艙，雪白的機艙外表被涂上了幾條藍綠色的彩帶，中和了鋼鐵骨架給人的生硬感。

　　“‘鐵鳥’從設計之初就在和時間賽跑。”“鐵鳥”聯合攻關隊隊長廖軍輝說，“國際上，一個新型號的“鐵鳥”臺一般在飛機首飛的前一年交付使用，如果我們等到飛機設計好了才開始“鐵鳥”的設計，必然趕不上工作節點。因此，“鐵鳥”臺的研制必須是與飛機研制高度并行的工程。”

　　而“鐵鳥”臺的研制之難也正在“并行”二字。飛機結構發圖還沒完成，如何設計“鐵鳥”骨架?飛機系統還沒交付制造商，如何在“鐵鳥”上安裝系統?設計師們自有智慧。

　　考慮到“鐵鳥”骨架必須等飛機結構發圖完成后才能定型，而“鐵鳥”骨架的設計大約需要3個月，隨后的制造、安裝、調試至少要8個月，如果等到結構發圖全部結束才開始鐵鳥臺架的設計生產，將會影響研制進程，于是設計師們想出了“模塊化”的研制方式，就是將整個“鐵鳥”“切”成若干塊，飛機機體結構設計完成一塊，“鐵鳥”骨架就設計生產一塊，最后把所有模塊像搭積木一樣拼到一起。此舉還兼顧了飛機機體結構設計更改的可能性，將更改成本降到了最低。

　　2013年5月，C919“鐵鳥”進入系統安裝階段，中國商飛公司總裝制造中心加入到鐵鳥聯合工作團隊中。系統不到位怎么裝?先開展系統安裝定位工作。以起落架的安裝定位為例,由于起落架與飛機的各連接處至少要打上百顆螺釘，每一顆螺釘的位置都必須進行精確定位,而鐵鳥因為起落架工藝架沒有到位，無法按照一般飛機生產制造時先生產外形一樣的工藝件，再進行模擬安裝，確定每顆螺釘的安裝位置的方法，安裝師傅們想到了激光定位儀，讓每顆螺釘都找到自己在三維坐標系中的坐標值，就能夠確定安裝位置。

　　安裝“鐵鳥”既是腦力活，也是體力活。據安裝師傅們粗略估計，一架“鐵鳥”上至少要打上萬個孔，安裝上萬顆螺釘。“鐵鳥”全部是鋼做的，打一顆螺釘通常需要2小時，如果是鎖定雙層鋼板的螺釘，則需要4小時。在“鐵鳥”上每打一個孔，需要四個步驟，首先要定位，然后打出一個小的“粗孔”，接著用鉸刀慢慢磨，最后才是“終孔”。“終孔”必須與螺釘一樣大小，如果小了，螺釘安裝不進去;如果大了，螺釘安裝松動，會影響這個孔的受力強度。難怪對于飛機制造商而言，“每一顆螺釘都體現質量”，確實不假。

　　民機研制工作艱巨、復雜，“鐵鳥”試驗臺僅有骨架、永遠也不能飛上天空，但是“把所有問題留在地面”是它的終極使命。

　　聲音

　　中國商飛副總經理、C919項目總設計師吳光輝說：“2014年是實現C919項目研制目標的關鍵一年。C919‘鐵鳥’試驗臺正式開試，意味著C919大型客機系統驗證工作正式啟動。”

　　C919于2007年3月立項，并于2011年12月進入詳細設計階段。據了解，C919研制共分為立項論證和可行性論證、預發展、工程發展、批生產與產業化四個階段，其中預發展又分為總體方案定義、初步設計兩步，工程發展又分為詳細設計、全面試制、試飛取證三個步驟。眼下，C919訂單已經達到400架，中國商飛的美國子公司也于2013年11月底成立。

　　鏈接

　　“鐵鳥”的前世今生

　　“鐵鳥”的演變走過了漫長的歲月。20世紀上半葉，飛機制造商為減少高昂的空中試驗費用，想出了使用地面試驗替代的方法，因為飛機一旦在空中出現事故，后果將是災難性的。但如何在地面驗證飛機操縱系統的功能?飛機制造商在地面設計了一個與飛機一樣大小的鐵架子，上面安裝一套操縱系統，在飛機上天前，進行各種操縱系統試驗，確保系統安全可靠。

　　空中客車公司自20世紀70年代研發空客A300飛機之初，就開始引入“鐵鳥”試驗臺了。到今年6月首飛的空客A350XWB，空客公司一直非常重視鐵鳥試驗臺在新機型研發中的作用。“我們在結構動力等方面的分析上做得很好，但是如果涉及非常復雜的系統問題，計算機則很難提前預測可能發生的故障”，麻省理工學院航空航天教授約翰·漢斯曼表示，“有許多問題不到組裝完成不會顯現”。 空客A350XWB系統集成測試主管馬克·庫辛認為，“鐵鳥”試驗臺可以幫助預測可能發生的系統故障。他說，在“鐵鳥”上進行試驗時，曾出現過起落架艙門無法順暢打開的故障，后來通過改變放下艙門和釋放液壓的時間差解決了這個問題，避免了將故障“帶上天”。

　　“鐵鳥”來到中國是20世紀60年代初。那時“鐵鳥”試驗臺在飛機研制中的作用已經獲得廣泛認可，幾乎所有飛機在首飛前都要在地面進行“鐵鳥”試驗。通過試驗，一方面可以確認系統的功能，另一方面可以充分暴露設計中可能存在的問題。在“鐵鳥”上發現的問題越多，就意味著將來試飛中隱藏的問題越少。一些大的主機所陸續都有了自己的“鐵鳥”試驗臺，但試驗的主要內容還是飛控系統的地面模擬試驗。

　　到了上世紀70年代，“鐵鳥”試驗臺逐漸增加了液壓系統、起落架系統、電源系統等，試驗的內容也從單一的系統試驗轉變為既能做系統試驗，又能做幾個系統的交聯試驗。同時，飛機首飛后，還能在“鐵鳥”上復現試飛中發現的問題，從而找到解決問題的有效方法。

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