國產大客機C919自主創新:這里能體現
上月初,國產大飛機C919總裝下線之際,C919項目常務副總設計師陳迎春向媒體表示,C919飛機自主創新有五個標志:第一,飛機的總體方案自定;第二,氣動外形由中國自主設計、自己試驗完成;第三,飛機的機體從設計、計算、試驗、制造全是中國自己做的;第四,系統集成由中國自己完成;第五是中國自己的特色管理。在這5項中,系統集成與總體設計更是C919自主知識產權的體現。目前,在中國商飛公司上飛院綜合試驗大廳,由200多人組成的6個試驗攻關團隊和1個試驗保障團隊正按計劃進行著C919系統集成所需要完成的一項項試驗。
系統集成試驗確保飛機上天安全
飛機為什么能飛上天?簡單來說是依據空氣動力學原理。但將原理轉化為可操作的實際,就需要飛機上的一個個系統發揮作用了。
飛機系統由很多個功能分系統組成,每個功能分系統都是能獨立運行的小應用模塊。這些分系統或設備接入到飛機大環境后,能否協調、合適、準確地工作,是關系到飛機運行安全的關鍵因素。傳統的飛機系統相對簡單,各個系統的獨立性較強,在裝上飛機前單獨完成相應的測試,再在飛機上連接起來基本就沒有大的問題,可以保證飛機安全起飛。然而,隨著飛機研制技術的發展,當前先進的飛機設計中各功能系統間的關聯度非常復雜,很多功能需要幾個系統組合起來、協同作用才能夠實現。因此,在飛機研制中系統集成就顯得日益重要。
系統集成實際上是完成飛機自上而下的分解設計和自下而上的試驗驗證的過程。C919副總設計師、航電綜合試驗、電源試驗總技術負責人周貴榮告訴記者:“自上向下的設計和分解,就是按照飛機設計要求將每一個系統分解成一項項小功能,然后再逐步分解落實到每個模塊中。按照這樣的設計進行制造后再進行集成綜合,就要將按照前期設計做完的每個系統,從部件到組件,組件到設備,設備到分系統,分系統到系統這樣一步步將各個系統集成起來進行驗證。”當前所進行的系統集成試驗,就是以飛機裝機狀態為目標,以飛機的需求為牽引,多系統聯接在一起,對各種分系統的功能需求進行集成環境下的確認和驗證。
制造一架飛機需要上百萬個零部件。飛機上航電、飛控、動力等系統表面看起來是一個個設備,但其中的邏輯和過程同樣也包含了幾十萬個接口和上百萬條軟件語句。據C919副總設計師、鐵鳥試驗總技術負責人趙京洲介紹,作為主制造商,中國商飛一方面從系統的需求、架構、功能的角度對國產大飛機C919進行頂層設計,另一方面是進行集成工作,即通過試驗、分析、計算對系統進行全面、綜合的驗證,從而確保飛機系統是可靠的。
上飛院副院長、C919項目0級IPT團隊工程副總經理、民用飛機模擬飛行國家重點實驗室主任韓克岑介紹說:“通過系統集成試驗,一方面可以確認系統的功能,可以驗證各個系統功能實現的正確性、完整性及安全性,驗證系統間的相互匹配性;另一方面,通過系統集成試驗能夠充分暴露設計中可能存在的問題,及時解決問題,為C919飛機后續試飛、交付運營、持續適航提供有力的數據與信息支持,確保飛機上天安全。
1:1還原真實飛機驗證系統
上飛院國家重點實驗室常務副主任陸清認為:“與國外先進的商用飛機一樣,C919飛機系統集成度高,航電、飛控、發動機、起落架等系統之間要進行功能交聯,實現飛行管理、性能優化、綜合控制。C919飛機系統集成試驗不僅包括傳統意義上的鐵鳥、航電和電源試驗,還有飛機級聯合試驗。”
在上飛院綜合試驗大廳內,與C919真機外形差異不大的鐵鳥試驗臺仿佛一只振翅待飛的雄鷹,雙翅延展,尾巴高翹。
C919鐵鳥試驗臺全稱“飛控液壓系統綜合試驗臺架”。為了保證系統試驗的真實性,鐵鳥試驗臺按照真實飛機1:1的比例來設計,使飛控、液壓、起落架系統的機械安裝接口和飛機一樣。
在鐵鳥試驗臺的旁邊,還有進行發電和配電等供電系統測試的“銅鳥”,同樣1:1還原機上真實狀態進行設備安裝。“鐵鳥”“銅鳥”連同被稱為“電鳥”的航電系統測試最終將全部連起來,從而形成“三鳥聯試”來模擬飛機狀態。上飛院的試驗人員就是在這些設備上對飛機的系統進行分析、驗證、調試。
在上飛院綜合試驗大廳的一角,有一片由各項試驗任務看板圍成一個約100平方米的區域,幾張簡單的條形辦公桌、幾臺電腦擺放在那里。試驗任務看板上列明了6個試驗團隊的試驗目標、本周試驗計劃、今日試驗內容、工作任務、責任人、完成時間。彩色熒光筆標出的是已完成的試驗任務,進展狀況一目了然。
全面地驗證飛機系統意味著各種情況都要進行試驗。以航電系統為例,試驗人員在每一項試驗中要對每一個參數進行驗證。一項試驗數據多的時候,可能有十多萬個參數要一一測試,去發現設計中可能存在疏漏的地方,以保證系統以一個成熟的狀態裝上飛機。上飛院航電綜合試驗室試驗主管許光磊告訴記者:“一般來說,航電每一項對應飛機相應系統的交聯試驗里,小的系統兩到三天可以完成,大的系統可能需要10天,平均下來一周完成一項試驗,前提是周六加個班。”按計劃,在C919大型客機首飛前,要完成兩輪各個系統內的大小試驗和系統間的交聯試驗。
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