亟待攻克的核心技術

　　“適(shi)(shi)航，是航空發(fa)(fa)動機能否自由翱翔的(de)放飛(fei)證(zheng)。”中(zhong)國(guo)民航適(shi)(shi)航審定(ding)中(zhong)心結(jie)構強度(du)室張弓博士說，這張放飛(fei)證(zheng)是乘(cheng)客安全的(de)保證(zheng)，由各國(guo)民航管理(li)局代表公眾(zhong)認可并頒(ban)發(fa)(fa)，沒有“適(shi)(shi)航”通(tong)行證(zheng)，航空發(fa)(fa)動機好比束住(zhu)翅(chi)膀的(de)鳥。

　　一(yi)款航(hang)空發動(dong)機(ji)要想獲取一(yi)張(zhang)放(fang)飛(fei)證，必須經過一(yi)套非常嚴(yan)格(ge)的“適航(hang)”標準體系驗證，涵蓋設計、制造(zao)、驗證和管(guan)理(li)。每個(ge)分項又有一(yi)系列技術指標，僅設計就有氣動(dong)、傳熱、結構、強度等(deng)等(deng)。

　　作為(wei)《中國(guo)民用航空(kong)規章》(CCAR)的(de)(de)(de)組成部分，其(qi)中的(de)(de)(de)CCAR33-R2(航空(kong)發動機)版的(de)(de)(de)安全(quan)水平，與2009年(nian)11月2日(ri)生效的(de)(de)(de)美國(guo)聯邦航空(kong)管理(li)局(FAA)的(de)(de)(de)FAR33部(航空(kong)發動機適航規章)第30修正案水平一致。

　　“盡管在規章要求層(ceng)面(mian)與(yu)FAA基本一致(zhi)，但由(you)于國產航(hang)空(kong)發動機型(xing)號匱乏，缺(que)乏實際(ji)工(gong)程實踐經驗(yan)，使我國適航(hang)規章缺(que)少相應的技術(shu)支撐。實際(ji)型(xing)號的適航(hang)驗(yan)證工(gong)作，成為被(bei)卡在別國空(kong)域之外的關隘。”張弓(gong)說。

　　60年FAR33部修訂34次，其中一項歷時9年

　　一套嚴(yan)苛的(de)“適航(hang)”標(biao)準體系永遠處于動態之中。

　　“針對航(hang)空發動機(ji)使用過程中(zhong)(zhong)出(chu)現的(de)問(wen)題，特別是安全問(wen)題，以及如何(he)適應飛機(ji)運(yun)行所(suo)提出(chu)的(de)更高要(yao)求，適航(hang)都要(yao)在總(zong)結(jie)研究中(zhong)(zhong)不斷修訂，這也促使適航(hang)安全標(biao)準持續提升。”張弓說。

　　美國在世界(jie)上(shang)處于執航(hang)(hang)空(kong)發動機適航(hang)(hang)標準牛耳的(de)地(di)位。自1958年(nian)成立FAA后，截至2015年(nian)1月，FAR33部(bu)已歷(li)經34次修訂。“每一項(xiang)修訂，都蘊涵了長達數年(nian)的(de)研究(jiu)和技術(shu)積累。”張(zhang)弓(gong)介紹說。

　　從活塞到渦(wo)輪，再(zai)從噴氣到渦(wo)扇，航空發動機(ji)技術(shu)不斷升級，適(shi)航標準也水(shui)漲(zhang)船高。僅(jin)渦(wo)輪發動機(ji)，迄今只有一(yi)項條款未修訂。

　　1989年7月19日，美(mei)國蘇(su)城(cheng)(cheng)，一起DC-10飛機的發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機發(fa)(fa)(fa)生(sheng)非包容失效(xiao)事(shi)(shi)故，造(zao)成111人死亡。FAA隨即率世界四大航空發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機頂級制(zhi)造(zao)商(shang)GE、普惠、羅(luo)羅(luo)和霍(huo)尼(ni)韋爾共同(tong)調研。結果發(fa)(fa)(fa)現，原有航空發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機適航條(tiao)款隱含(han)(han)一項“假(jia)設存在(zai)”風(feng)險，即假(jia)設材料(liao)不含(han)(han)缺陷(xian)。而(er)蘇(su)城(cheng)(cheng)失事(shi)(shi)的DC-10飛機發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機，恰是鈦合(he)金輪盤材料(liao)本身存在(zai)缺陷(xian)。

　　針(zhen)對“假(jia)設材(cai)料不含缺(que)陷”這一條款的修訂(ding)，FAA聯合美國西南航空(kong)發(fa)動機研究院，期間(jian)又經歷了兩(liang)次(ci)相關(guan)事故調(diao)查(cha)，從研究到發(fa)布(bu)咨詢通告，再到2007年修訂(ding)，正式發(fa)布(bu)3項咨詢通告以及(ji)兩(liang)項審定政策，歷時長達9年。

　　“正是歐美大量在役航(hang)空(kong)發動機積累(lei)的數據，推動著(zhu)適航(hang)技術不斷發展(zhan)。”張弓(gong)說。

　　FAA和EASA，技術標準最高，全球通飛

　　目(mu)前(qian)在國際(ji)上，以(yi)FAA和(he)(he)歐洲航空(kong)安(an)全(quan)(quan)局(ju)(EASA)的(de)(de)適航審定影(ying)響力最大(da)，認可(ke)度最高，雙方(fang)互認。“在世界很多地方(fang)，由于技術標(biao)(biao)準(zhun)趕(gan)不上美國和(he)(he)歐盟，大(da)多直接參考(kao)FAA和(he)(he)EASA的(de)(de)標(biao)(biao)準(zhun)，因此(ci)美歐的(de)(de)適航標(biao)(biao)準(zhun)，也就成(cheng)了(le)國際(ji)民航業事實(shi)上的(de)(de)準(zhun)入標(biao)(biao)準(zhun)，基本全(quan)(quan)球(qiu)通(tong)飛。”張(zhang)弓說。

　　來自(zi)美國航(hang)空航(hang)天咨詢(xun)公(gong)司(si)數據(ju)，2016年(nian)，世(shi)(shi)界各國的(de)民用航(hang)空發動機產量達27000臺，除極(ji)少(shao)量俄(e)羅斯制造外，歐美占據(ju)這一市場份額高(gao)達98%。目前世(shi)(shi)界上推力最大的(de)航(hang)空發動機，是(shi)GE公(gong)司(si)生產的(de)GE90-115B，地面臺架(jia)試驗曾達到56.9噸最大推力，1995年(nian)11月正(zheng)式投放商業(ye)市場后，用于(yu)波音777系列客機。

　　“在波音777類(lei)雙發飛機延程飛行成熟之(zhi)前，飛行要(yao)求90分鐘航(hang)程保(bao)證有一個(ge)機場(chang)，因此國際航(hang)線必須沿大陸岸(an)線設計，跨(kua)大洋飛行是不可想(xiang)象(xiang)的。”張弓說。

　　為提高經濟性(xing)能，實現跨大洋飛行(xing)(xing)，飛機(ji)制造商提出“延(yan)程(cheng)飛行(xing)(xing)”，要求(qiu)航空(kong)發(fa)動機(ji)能提供單發(fa)延(yan)程(cheng)飛行(xing)(xing)，時長遠超90分鐘的可靠性(xing)支持。

　　如何(he)驗證一(yi)款(kuan)符合300分鐘(zhong)航程要求的發動機新型號？

　　FAA要在設計上，按相應的(de)(de)33.201條款，審查制造商以往的(de)(de)設計經驗、技(ji)術參數(shu)以及風險的(de)(de)處理(li)措施，同時要做(zuo)一項3000循環(huan)實(shi)驗，周期長達數(shu)月至十數(shu)月。即使如(ru)此嚴苛(ke)，這款發(fa)動(dong)機型號還要過之后(hou)一個時期的(de)(de)應用關，才能準予放飛。

　　目前，FAR33部條款(kuan)以詳(xiang)(xiang)細的(de)分(fen)類“咨(zi)詢通告(gao)”和“審(shen)定政策”等技術文件為(wei)支(zhi)撐，成為(wei)引(yin)領航空發(fa)(fa)動機(ji)(ji)發(fa)(fa)展的(de)標桿。“比如，規章要求吸入單只8磅(bang)大鳥時，發(fa)(fa)動機(ji)(ji)須達到(dao)什(shen)么(me)狀態，相應(ying)的(de)咨(zi)詢通告(gao)就會詳(xiang)(xiang)細說明(ming)如何確(que)定進氣面積，從而確(que)定發(fa)(fa)動機(ji)(ji)的(de)轉速以及(ji)試驗要求等。”張弓(gong)說。

　　國產發動機型號匱乏，CCAR33尚缺乏工業實踐支撐

　　我國(guo)航空發動(dong)機(ji)適航體系始建(jian)時間較早(zao)，主(zhu)要(yao)參考FAA的FAR33部規(gui)章。

　　“別看只(zhi)是引進翻譯，但因(yin)為英語語境差異(yi)，以及工業實踐缺乏，對許(xu)多條(tiao)款理解各異(yi)，時常造(zao)成很大(da)(da)的技術分歧。”張弓告(gao)訴(su)記者，曾經因(yin)一個“耐用性(xing)”條(tiao)款中關(guan)于(yu)葉片包容(rong)的要求，就引起(qi)較大(da)(da)爭議。

　　上(shang)述關于葉(xie)(xie)片(pian)(pian)包容的要求(qiu)有(you)(you)兩方面內容。一(yi)、必(bi)須(xu)對因(yin)轉子(zi)葉(xie)(xie)片(pian)(pian)失效(xiao)而引起的破壞(huai)具(ju)有(you)(you)包容能(neng)力；二(er)、必(bi)須(xu)確定因(yin)轉子(zi)葉(xie)(xie)片(pian)(pian)失效(xiao)，穿透壓氣機和渦輪轉子(zi)機匣(xia)后，轉子(zi)葉(xie)(xie)片(pian)(pian)碎片(pian)(pian)的能(neng)量水平和軌跡。

　　又要機匣(xia)具(ju)備(bei)包容能力，又要計(ji)算葉片(pian)穿透后的(de)能量水平和軌(gui)跡。這(zhe)個條款豈(qi)不(bu)是自相矛盾？

　　經過(guo)長時間討論，并通過(guo)到(dao)國外航空(kong)發(fa)動機制造企(qi)業(ye)實(shi)地探詢，真相終于大白。原來，英文中的(de)(de)(de)“穿(chuan)透”，指的(de)(de)(de)是軸(水平)向(xiang)，而非徑(jing)(jing)(直徑(jing)(jing))向(xiang)，即(ji)計算(suan)葉(xie)片(pian)碎片(pian)噴(pen)出(chu)短艙進出(chu)口的(de)(de)(de)能量和軌跡。

　　“還有，當我(wo)們費(fei)力理解并翻(fan)譯出FAA規章后，隨著在役航空發(fa)動(dong)機的應用(yong)，可(ke)能FAA規章又變了。”張弓認為，這(zhe)也是(shi)后發(fa)國家面臨(lin)的一大窘境。

　　按國(guo)際(ji)民航組(zu)織(zhi)慣例(li)，一款新(xin)產品(pin)想進入他(ta)國(guo)運行，首先要(yao)通(tong)過對方的(de)(de)適航取證。在(zai)雙(shuang)邊(bian)的(de)(de)認(ren)可中(zhong)，一般需(xu)要(yao)提供對等的(de)(de)航空產品(pin)，互相審查。沒有自(zi)主研制(zhi)的(de)(de)航空發動機(ji)，缺乏實際(ji)型號的(de)(de)適航驗證工業實踐，也就(jiu)無法(fa)(fa)從技術層面(mian)支撐現有的(de)(de)適航規章(zhang)體(ti)系，更無法(fa)(fa)與別國(guo)對等互認(ren)。

　　建立(li)中國自(zi)己的適航(hang)(hang)體系，已上升(sheng)為國家意志。“沒有工業(ye)實踐和(he)驗(yan)證(zheng)技(ji)術來支持適航(hang)(hang)標準體系，就(jiu)沒有讓產(chan)品進入國際市場的話語(yu)權。”張弓說，這也是具備(bei)完善(shan)適航(hang)(hang)體系的國家經常設置的行業(ye)壁壘。

　　2017年10月，中國(guo)民(min)航適航審定中心正式成(cheng)立，伴隨著長江1000系列和渦軸16等(deng)國(guo)產發動機(ji)的(de)研(yan)制，將(jiang)給CCAR33適航規章(zhang)提供(gong)迫(po)在(zai)眉睫的(de)支撐性(xing)技術文件。CCAR33必(bi)將(jiang)越來(lai)越有(you)話語權，也必(bi)將(jiang)保障國(guo)產民(min)用航空發動機(ji)在(zai)藍天(tian)上自(zi)由安全地翱翔。(矯陽)

【糾錯】

責任編輯： 徐宙超