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上一版3  4下一版 2021年3月31日 星期 放大 缩小 默认
是谁导演了这部 “适航大片”
□ 张海涛
张海涛供图

开栏的话:

公司党委书记、董事长贺东风指出,要始终确保安全,无论试验试飞、地面空中,再忙都要把安全放在第一位,以实际行动助推决战决胜“三个一”阶段目标实现。

《大飞机报》从本期开始,开设“航空课代表”专栏,介绍大型民用客机所要经历的试验试飞科目及民机、民航相关科普知识。

本期带来的是作者在第7期C-TALK科技演讲大会上的演讲,一起了解什么是飞机的适航?一款新型的飞机在投入使用前为什么要开展审定试飞?试飞工程师在其中起到什么作用?

适航是航空产品成为商品的“门槛”

适航是在“预期的环境和使用限制下”,确保航空器的安全性和物理完整性,它是一种固有品质,概念有些抽象。

在20世纪60年代美国联邦航空条例FAR(Federal Aviation Regulations)25部规章制定之初,基于学界研究,参考人自然意外死亡概率,结合当时航空工业实际能达到的水平,确定了十的负六次方,即单个飞行小时内发生灾难性失效的概率应控制在十的负六次方以下。

截至2020年底,中国民航已经连续载客安全运行近一亿飞行小时,比20世纪适航规章所要求的安全水平提升了2个量级,人们现在乘坐民航飞机出行要比60年前安全100倍。

适航要求是“门槛”,而不是“天花板”。目前西方主流的飞机制造商,其航空产品实际表征出来的安全水平已大大超出适航规章的要求,也就是说适航性只是航空产品成为商品、商业成功的一个门槛,一个最基本的要求。现在飞机主机厂提升其产品的商业竞争力靠的是适航性以外的其他方面,如经济性、环保性和舒适性等。

从风险的角度将航空事故与其他事故进行一个横向比较,以1993年美国统计的各类风险导致人死亡的概率为基础,可以看到空难的风险水平是符合法规要求的,空难导致的死亡概率和潜水、被闪电击中处在同一个量级。

为什么公众对航空安全或者说对空难这么关注呢?通过纽约时报统计的结果可以看出,虽然空难发生的概率很低,但是公众的关注度却与航空器实际的安全水平呈反比。有心理学研究表明:当看到大量人员在瞬间被空难夺走生命时,人们在心理上会产生一种震慑的效果,再叠加媒体高密度、集中的宣传,使公众对航空安全产生过度的焦虑,以及认知上的偏差。

试飞是型号取证表明符合性的重要手段

适航审定首先要根据航空产品的特点确定适用的法规,就是俗称的审定基础。接下来申请人(主机厂)要表明型号设计符合审定基础要求,英文里有一个专有的词叫Compliance,特指设计对法规的符合。下一步是生产批准,主机厂要确保它制造的航空产品符合经批准的设计,另外一个专有名词叫Conformity,特指航空产品对型号设计的符合。

航空产品是不是在完成了设计批准,取得了生产批准之后就可以运行呢?并非如此。设计批准就是大家经常听到的“取证”,取得的是TC证(型号合格证)。在生产/制造阶段,主机厂要表明它的体系能始终如一地生产出满足型号设计的航空产品,就要取得生产设计PC证(生产许可证)。针对每一架飞机,相关部门还会进行必要的检查,确定每一架飞机的制造符合性,颁发单机适航证。即使有了单机适航证也并不意味着这架飞机就能够投入运营,还需要通过民航局相关部门的运行合格审定。

为什么要试飞?假设把一杯牛奶和颜料混合倒入清水里,如果人类掌握的技术水平能够精准预测出牛奶和颜料在清水中的扩散轨迹,可能真的就不需要真机试飞了。但现状并不是如此。由于人们对湍流等物理现象还没有完全掌握,仍需要在真实的大气条件下进行物理试飞。

研发试飞主要目的是为了确认设计,表明符合性试飞是为了表明符合性,局方审定试飞则是为了确认符合性。

审定试飞主要有以下5个特点:第一,权威性。局方审定试飞人员代表的是国家和公众的利益,无论是国内的主审型号,还是国外的飞机,想取得型号合格证都要通过局方的审定试飞,并得到符合性确认。第二,独立性。归属于民航局管理,和申请人没有利益关联,能独立开展审定试飞工作。第三,严苛性。由于审定试飞不可能覆盖所有表明符合性试飞大纲的试飞点,需要在有限的试飞点内,构建相对严苛的飞机构型和飞行状态开展试飞,以确保申请人表明符合性试飞的有效性。第四,风险性。审定试飞并不是简单重复申请人的试飞,出于特殊气象(自然结冰、侧风等)和试飞风险的考虑(如最小离地速度),还存在并行试飞科目,审定试飞一样存在风险性。第五,代表性。审定试飞员代表的是公众,需要代表航线飞行员的一般水平,所以在开展人为因素评估或者非正常程序试飞的时候,试飞员要假设自己是一般航线飞行员来开展工作。

蓝天上的“导演”

试飞工程师是做什么的呢?打个简单的比方,试飞工程师可以看作是“试飞活动”的编剧和导演。试飞工程师是一个负责协调、管理、实施所有涉及到飞行试验相关活动的专业技术和科研人员。我们参与试飞大纲的制定(作为局方人员,我们会批准申请人提交的大纲)和试飞风险评估。我们会将工程验证需求,转化为试飞机组可操作的试飞任务单;试飞机组会依据试飞任务单,上机执行试飞任务。航前要编排相关技术文件,确认飞机构型,确认前置试验有没有完成等等,还有风险评估非常重要。航后,我们还要负责数据处理和试飞报告的编写。

试飞工程师负责与设计人员、制造和测试改装、机务、场务、项目管理等众多人员和组织进行接口,以顺利完成试飞任务。这要求试飞工程师具有全面的专业技术水平与协调管理能力。在试飞团队中,在试飞员和试飞活动相关外部组织间,起到沟通桥梁的作用。

近几年,我们在多个重大进口型号认可审查过程中开展了审定试飞活动,使我国成为为数不多的能独立开展审定试飞的国家之一。

2015年,我们到美国湾流公司总部开展针对相关型号的认可审定试飞工作。这款型号是近些年来为数不多的在试飞过程中发生机毁人亡事故的运输类飞机,对这起事故与湾流公司进行复盘时,感触特别深的一点是,从试飞机长意识到飞机已经不可控,到飞机坠地只有短短七八秒时间,他在生命的最后一刻,说了一句“Sorry guys”。这件事情也给我们试飞从业人员敲响了警种。

随着人工智能(AI)技术的进步和大数据处理能力的提升,相信试飞前的故障场景分析、航后数据分析等,可以借助AI技术减轻试飞人员的负担。而试飞人员应当把工作重点放在AI技术无法替代的方面,比如每个试飞工程师都应当更注重人为因素的研究和相关工作的开展。随着通讯技术提高带来的数据传输能力的提升,今后在试飞过程中,相关的数据监控、采集,包括舱内外高清视频影像都能够实时地在地面呈现。

(作者为中国民用航空局试飞工程师、民航上海审定中心动力装置室副主任)

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