雄鹰展翅翱翔 实现强国梦想

文/本刊记者 潘如丹

1909年，中国航空史上的第一架飞机“冯如一号”首飞成功，此时距美国人莱特兄弟发明世界上第一架飞机，仅仅相隔6年。然而，中国人真正开始研制大飞机，只能从上世纪70年代算起，因起步较晚，曾被嘲笑是“没有翅膀的雄鹰”。

2017年5月5日14点，在上海浦东国际机场，C919大型客机成功飞上蓝天。在中国新一代飞机设计与制造者的智慧与努力下，雄鹰终于插上翅膀在蓝天上翱翔。近日，记者探访了大客机的核心研发部门——中国商飞上海飞机设计研究院（以下简称“上飞院”），与神秘的大飞机设计者零距离交流，了解大飞机研制背后的故事。

一“布”到位的设计模式

“大飞机的事业是国家的战略规划，也是国家核心竞争力的体现。面对当前美国波音、欧洲空客等老牌飞机制造商在商用飞机制造领域的垄断地位，大飞机的研制工作面临巨大的困难。”总体气动部部长俞金海说，“大飞机的研发是举全国之力，经过长期的科研攻关，才举得成功的。我们共同经历了许多令人煎熬的日日夜夜，攻克了多项技术难题。”

飞机的设计研发是飞机制造工程的起点和核心所在，对整个飞机全寿命周期都有着关键性的影响，而总体布置更是飞机设计研发的核心设计部分，位于整个飞机全寿命周期的最前端。记者来到总体气动部总体布置室，这个团队是大飞机制造的总体设计者，承担两个国家重点型号（ARJ21和C919）的飞机结构和系统布置协调、数字样机管理等工作，同时负责发动机转子爆破、轮胎爆破等大飞机重大专项技术的研发。

总体布置室以设计出“航空公司愿意买，飞行员愿意飞，乘客愿意坐”的大飞机为目标，提出一“布”到位的研发模式。一“布”到位是指运用标准流程保证方案一次做好，布置到位。该模式在吃透需求的基础上，依靠技术和管理创新，精准解决了型号研制总体布置的靶向问题。在质量风险控制中，该模式实现了飞机研制中的显性和隐性风险双归零，确保由数百万零件组成的C919首架机总装对接一次成功，为研制项目节约科研经费2.74亿元。总体布置室主任王勤超介绍：“总体布置室由于采用这一标准化模式，有效地帮助数字样机、起落架轮胎爆破、发动机转子爆破等关键技术领域顺利达到世界先进水平，也引领我们逐步发展壮大，成为中国大飞机事业的排头兵。”

在大飞机的设计过程中，总体布置室从研制阶段、技术专题、工作步骤等维度梳理出19个专题139项技术，形成技术体系图谱，将关键技术标准化、流程化。总体布置室运用139项工作流程标准，保证飞机总体布置方案一次做好，所有设备布置到位；利用价值流图等工具对总体布置工作进行精益改进，删减多余步骤、合并重复步骤，梳理出一套总体布置工作标准化流程；基于计算机软件平台，将复杂的作业指导文件转化为动态人机交互界面，指导操作规范，有据可依。

打破关键技术壁垒

民用飞机的轮胎是飞机的关键部件之一，不但起着在地面承载飞机的重要作用，还要支撑飞机数十甚至上百吨的重量，进行高速滑跑和着陆冲击，且要经久耐用、安全可靠。为满足如此苛刻的要求，飞机轮胎的胎体结构设计非常复杂，内部充气压力极高。一旦轮胎在飞机运行中破损，如被机场异物扎伤，就可能导致轮胎发生爆破事故，影响飞机安全运营。世界范围内每年都有因飞机轮胎发生爆破而引发事故的报道，超音速客机“协和”号就因轮胎爆破事故而机毁人亡。

为保障飞机的安全运营，国际各民航局明确要求进入市场的民用飞机，必须满足轮胎爆破的相关适航规章要求，为此ARJ21新支线飞机和C919大型客机均需要开展相关轮胎爆破验证工作。但该项技术要求极高，以轮胎爆破气体喷流为例，需实现轮胎爆破的“定压、定向、定型”爆破。“定压”指的是爆破时胎内压力必须与适航条款要求一致；“定向”指的是喷流必须指向受测试试验件；“定型”指的是轮胎爆破形态必须符合适航要求。国内此前从未开展过相关试验，国外在试验的核心技术（如轮胎引爆装置等）进行技术封锁，因此必须走自主研发的道路。

为突破轮胎引爆装置这一技术壁垒，上飞院并未简单照搬适航文件中对轮胎爆破喷流的描述，而是从相关标准规范的制定背景出发，深入研究轮胎爆破机理。上飞院成立了安全卫士QC小组，利用先进的质量管理理念及工具，提高技术攻关效率。小组从研究导致轮胎发生爆破危险的机理出发，运用质量管理工具对难题进行要因确认；运用系统图对技术方案进行分解，对每个技术环节制定有针对性的解决措施，并逐项对措施进行试验验证，结合计算机仿真和场景模拟，反复迭代找出关键点，突破国外技术封锁，完成起落架舱内轮胎爆破试验，成功研制出可控、可靠、稳定的轮胎引爆装置。由于该项技术的突破，ARJ21飞机顺利取得型号适航合格证，为后来的大飞机研制成功打下了坚实的基础。

数字样机研制成功

除此以外，这个团队还惊人地取得了多项高精尖技术成果，如ARJ21-700飞机数字样机的研制。该项目取代了除机头部分以外的传统工程样机，为工程样机设计及制造节省资金七千余万元。

样机的研制成功，首先得益于在飞机研发中充分利用“数字化+自动化”的手段，搭建面向产品全生命周期的数字化集成管理环境“IDEAL平台”，自主开发数模间隙检查软件，将传统人工检查数字样机自动化，并统一标准，提高效率，减少差错，确保质量，提升数模评估速度和准确度，将工程更改的平均评估时间降低30%。

同时，结合与数字样机技术相关的质量管理方法，上飞院先后开展了“提高IDEAL平台数模完整率”“提高IDEAL平台数模签审准确率”的QC小组活动，以及“提高供应商IDEAL平台数模下载成功率”等多项质量改进活动，加快设计协同，减少设计更改，缩短研制周期，降低研发成本。C919的数字样机集成技术确保了首架飞机总装对接一次成功，使C919飞机顺利完成首飞，为项目节省了巨大的人力成本，缩短了研发周期，降低了研发成本，整体效率提升30%。

C919问世前，波音737和空客A320这两大客机在全球客机市场中占据了主导地位，C919的横空出世，意味着波音和空客垄断多年的欧美大飞机市场将被打开一个缺口。目前，C919大型客机拥有中国国际航空公司、南方航空、东方航空、美国通用电气租赁(GECAS)等27家国内外用户，已获订单730份。

成功研制大型客机C919之后，新的超大型客机CR929项目即将上马，CR929的技术将更加成熟，外观将更加现代。如果说C919的成功试飞圆了中国人制造大飞机的梦想，那么CR929将成为继高铁、核电之后，国产大飞机向世界递上的一张中国“智造”新名片。