AG600全機(jī)靜力試驗(yàn)

王彬文

C919全機(jī)地面共振試驗(yàn)

大洋網(wǎng)訊 在中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所（又稱航空工業(yè)強(qiáng)度所），有上千名“強(qiáng)度人”，他們每天的工作便是對(duì)新研制飛機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證，并給出鑒定結(jié)論。強(qiáng)度試驗(yàn)的方式多種多樣：模擬航空器在空中和地面使用中的受載情況；模擬航空器所處的極限氣候環(huán)境；模擬航空器可能遭遇的沖擊載荷，如飛機(jī)非正常著陸、甚至飛行時(shí)鳥類碰撞等特殊狀況。

從運(yùn)20、C919到“鯤龍”AG600，每一架新型號(hào)試驗(yàn)機(jī)都需通過萬般歷練之后才能取得通行證、允許投入飛行。

“在行業(yè)里面，很多人稱我們的工作是搞飛機(jī)‘破壞’的，但其實(shí)我們的這種‘破壞’意義非常重大?！睆?qiáng)度所所長(zhǎng)王彬文在接受專訪時(shí)稱：“為了讓一款飛機(jī)擁有高品質(zhì)的生命力，讓它的潛力發(fā)揮到極致，我們做的是一系列嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)細(xì)致的‘破壞’。沒有這種‘破壞’，就沒有飛機(jī)的鳳凰涅槃、浴火重生?！?/p>

10月20日，我國(guó)首款自主研制的大型水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600在湖北荊門成功實(shí)現(xiàn)水上首飛起降。而就在“鯤龍”成功飛天之時(shí)，它的另一個(gè)“孿生兄弟”則靜靜地放在陜西航空經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的強(qiáng)度所新區(qū)內(nèi)。

在我國(guó)新型號(hào)飛機(jī)的研制過程中，強(qiáng)度所都扮演著極為重要的幕后角色——正是它為新型飛機(jī)發(fā)放了首飛“通行證”。

近日，珠海航展即將開幕之際，記者在西安閻良國(guó)家航空高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地采訪了強(qiáng)度所所長(zhǎng)王彬文，聽他講述“大國(guó)重器”背后的“涅槃”故事。

飛不起來的“兄弟機(jī)”

距離西安市中心50公里的陜西航空經(jīng)開區(qū)，是我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)航空高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地和目前唯一以航空為產(chǎn)業(yè)特色的國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。這里聚集了大量的航空產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)，強(qiáng)度所就坐落于此。

置身于強(qiáng)度所，你時(shí)常可以聽見“鄰居”試飛院傳出來的陣陣飛機(jī)轟鳴聲，而強(qiáng)度所則總是寂靜的。但在這里的試驗(yàn)室內(nèi)，每天卻都上演著壯觀的強(qiáng)度試驗(yàn)。

作為我國(guó)航空工業(yè)唯一的飛機(jī)強(qiáng)度研究中心與地面強(qiáng)度驗(yàn)證試驗(yàn)基地，強(qiáng)度所承擔(dān)的是飛機(jī)研制過程中的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、試飛四大環(huán)節(jié)中必不可少的“第三棒”。從飛機(jī)的元件、組件、部件、再到全機(jī)結(jié)構(gòu)都需要在強(qiáng)度所經(jīng)過相關(guān)專業(yè)的強(qiáng)度鑒定驗(yàn)證。

在強(qiáng)度所里“修煉”的型號(hào)飛機(jī)很多：“胖妞”運(yùn)20、“鯤龍”AG600……還有一架“小玖”C919則放在強(qiáng)度所上海分部的試驗(yàn)室里。這些試驗(yàn)機(jī)由于經(jīng)過了無數(shù)次折騰，再也不能飛上天空。但它們通過各項(xiàng)“極限考驗(yàn)”積累下來的數(shù)據(jù)，卻為“兄弟機(jī)”的飛行和適航取證做出了不可替代的貢獻(xiàn)。

“它們用自己的悲壯，造就了‘兄弟們’的騰飛和輝煌?！蓖醣蛭倪@樣總結(jié)試驗(yàn)機(jī)的“一生”。

給飛機(jī)做“心電圖”

每一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)過程幾乎都是慘烈的，尤其是靜力試驗(yàn)機(jī)和疲勞試驗(yàn)機(jī)。但在眾多航空迷心中，全機(jī)靜力試驗(yàn)卻是最具“觀賞性”的一項(xiàng)試驗(yàn)，它是通過模擬飛機(jī)在空中和地面使用中的受載情況，驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)是否滿足靜強(qiáng)度要求。

試驗(yàn)開始前，一臺(tái)靜力試驗(yàn)機(jī)往往會(huì)先被“五花大綁”，科研人員如同給飛機(jī)做“心電圖”一樣，從機(jī)翼、機(jī)身到尾翼貼滿白色的膠布帶，在關(guān)鍵考核部位貼有能敏感測(cè)出應(yīng)變的電阻應(yīng)變片，每一個(gè)應(yīng)變片上再連接一根信號(hào)傳輸線，用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加載過程中結(jié)構(gòu)響應(yīng)的應(yīng)變數(shù)據(jù)。只有當(dāng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)能夠承受住設(shè)計(jì)載荷的考驗(yàn)，才能支撐其安全地飛上藍(lán)天。

今年國(guó)慶前夕，《加油！向未來》中，就有報(bào)道C919飛機(jī)全機(jī)靜力試驗(yàn)的過程，強(qiáng)度所也因此“圈粉”不少。在節(jié)目現(xiàn)場(chǎng)播放的真實(shí)試驗(yàn)畫面中，我們可以看到：隨著“測(cè)試，加載”的指令發(fā)出，C919開始被無數(shù)根鋼絲從四面八方吊了起來?！凹虞d5%，以5%為一級(jí)，逐級(jí)加至20%、30%……85%”一旁的紅色數(shù)據(jù)不斷攀升，機(jī)翼也會(huì)隨著載荷的增大高高翹起，大屏幕上的數(shù)據(jù)曲線也同時(shí)在躍動(dòng)。

“加載至150%，保載3秒！”最終，C919機(jī)翼頂端的彎曲幅度超過了3米，此時(shí)單側(cè)機(jī)翼所承受的載荷達(dá)到100噸，相當(dāng)于飛機(jī)自身重量的3.75倍，飛機(jī)仍完好無損，試驗(yàn)取得成功！

幕后“破壞者”

雖然只有短短3秒，但“強(qiáng)度人”卻需要準(zhǔn)備300多天。因?yàn)槿珯C(jī)情況只是靜力試驗(yàn)的一類工況，而一架飛機(jī)要完成的還有增壓艙增壓、前起落架連接區(qū)、主起落架連接區(qū)等數(shù)十種工況的試驗(yàn)，這一系列高難度任務(wù)，都需要由“強(qiáng)度人”完成。

在記者參觀全機(jī)靜力試驗(yàn)室時(shí)，強(qiáng)度所的資深員工莊梁還透露，飛機(jī)上成千上萬個(gè)測(cè)試點(diǎn)的白色膠布帶的粘貼、載荷加載設(shè)備的連接也都需要“強(qiáng)度人”手工操作而成?！昂娇掌黧w型越龐大，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，測(cè)試點(diǎn)也就越多?！鼻f梁指了指“藏”在鋼架結(jié)構(gòu)中的大型水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600稱。

“強(qiáng)度人”要伴隨試驗(yàn)機(jī)走完很長(zhǎng)一段艱苦的錘煉歷程，“但是在行業(yè)里面，很多人都稱我們是‘搞破壞’的?！蓖醣蛭挠哪卣f，隨后又嚴(yán)肅地說了一句：“不過，我們也確實(shí)是‘搞破壞’的。為了讓一款飛機(jī)擁有高品質(zhì)的生命力，讓它的潛力發(fā)揮到極致，我們做的是一系列嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)細(xì)致的‘破壞’。沒有這種‘破壞’，就沒有飛機(jī)的鳳凰涅槃、浴火重生?！?/p>

20世紀(jì)60年代，強(qiáng)度所創(chuàng)建于陜西耀縣的一個(gè)山溝溝里，成為我國(guó)航空工業(yè)當(dāng)時(shí)唯一的飛機(jī)強(qiáng)度研究、驗(yàn)證和鑒定中心。但早期的強(qiáng)度試驗(yàn)技術(shù)不像現(xiàn)在如此先進(jìn)，“包括像轟-6和運(yùn)-8等飛機(jī)，由于沒有像現(xiàn)在的協(xié)調(diào)保護(hù)、加載、數(shù)字化控制技術(shù)，一切都是手動(dòng)。做起‘破壞’試驗(yàn)來，簡(jiǎn)直是地動(dòng)山搖、摧枯拉朽，畫面非常震撼?！蓖醣蛭倪@樣形容。

歷經(jīng)了53年的發(fā)展，強(qiáng)度所從渭北高原到古城西安，從古城西安到航空城閻良，再?gòu)年P(guān)中腹地到浦東新區(qū)，如今更是即將延伸到珠?！獛状鷱?qiáng)度人的自強(qiáng)不息，才能成就如此。

從“破壞者”到“體檢醫(yī)生”

如今做試驗(yàn)，“強(qiáng)度人”更像是飛機(jī)的“體檢醫(yī)生”，需要將飛機(jī)潛在的“骨骼病”一一測(cè)出。他們給每一架飛機(jī)設(shè)定一套專屬的“體檢套餐”。如大型水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600就多擁有一份區(qū)別于陸地起降飛機(jī)的水載荷靜力試驗(yàn)項(xiàng)目。

但“體檢”的過程總是馬拉松式的：有起落架落震與擺振試驗(yàn)，是為保障飛機(jī)起飛著陸的安全；鳥撞試驗(yàn)則是為檢測(cè)飛機(jī)在飛行途中遭遇飛鳥撞擊后是否能保障安全；除此之外，還有極限高溫、極限低溫試驗(yàn)等。

過去做強(qiáng)度試驗(yàn)，只需要測(cè)試飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但是如今不僅要測(cè)試結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的安全性，還要測(cè)試飛機(jī)的可靠性、舒適性、在極端氣候下飛行的適應(yīng)性，以及在受到?jīng)_擊后的完好性等。

為了保障乘客及飛行員的舒適性和安全性，“體檢醫(yī)生”還會(huì)用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)假人當(dāng)“小白鼠”，進(jìn)行旅客座椅試驗(yàn)?！盀榱藴y(cè)試飛機(jī)緊急降落時(shí)座椅保護(hù)乘客的能力，這個(gè)假人做出了不小的犧牲。因?yàn)樗念^部、頸部、腰部等各個(gè)部分都安裝了傳感器，能真實(shí)地感應(yīng)到人所經(jīng)受的傷害等級(jí)?！蓖醣蛭恼f。

王彬文認(rèn)為，航空裝備是各類工業(yè)裝備中強(qiáng)度要求相對(duì)最為復(fù)雜的：“經(jīng)過53年的發(fā)展，中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究形成了由14個(gè)主要研究專業(yè)和64個(gè)主要研究方向構(gòu)成的航空強(qiáng)度技術(shù)體系，已經(jīng)能有力支撐國(guó)家重大型號(hào)航空器研制。”

“一只小鳥都不放過”

航空強(qiáng)度體系完備到“連一只小鳥都不會(huì)放過”——這便是鳥撞試驗(yàn)。鳥撞試驗(yàn)是為模擬“飛機(jī)撞鳥”這一飛行事故。

電影《薩利機(jī)長(zhǎng)》中還原的便是“飛機(jī)撞鳥”這一可怕事故：一架剛起飛的飛機(jī)，遭遇鳥撞后導(dǎo)致飛機(jī)的兩個(gè)引擎同時(shí)熄火，飛機(jī)在空中失去動(dòng)力，最后在機(jī)長(zhǎng)的沉著應(yīng)對(duì)下水上迫降成功，乘客無一受傷，創(chuàng)造了航空史上的一大奇跡。

但并非每個(gè)經(jīng)歷了“鳥撞”事故的乘客都如此幸運(yùn)，鳥撞一旦發(fā)生，往往輕則導(dǎo)致被撞擊結(jié)構(gòu)部件的損壞，重則引發(fā)機(jī)毀人亡。因此適航規(guī)范中對(duì)飛機(jī)的鳥撞設(shè)計(jì)有嚴(yán)格的要求。王彬文告訴記者，在大型客機(jī)的研制中，飛機(jī)的機(jī)頭、機(jī)翼被要求能承受1.8kg鳥撞擊的能力，尾翼具有承擔(dān)3.6kg鳥撞擊的能力。鳥撞是飛機(jī)取得適航認(rèn)證前必須完成的項(xiàng)目，且適航當(dāng)局的審查人員要親臨現(xiàn)場(chǎng)目擊試驗(yàn)全過程。

但是如何準(zhǔn)確地模擬鳥撞過程呢？這一直是適航驗(yàn)證試驗(yàn)中的難題。普遍的做法是將同等重量的家禽“裝彈”模擬飛鳥，利用空氣炮等裝置加速“鳥彈”撞擊飛機(jī)結(jié)構(gòu)，從而評(píng)估結(jié)構(gòu)的抗鳥撞安全性。

鳥撞過程極具視覺沖擊力和破壞力。在前往強(qiáng)度所鳥撞試驗(yàn)室之前，基地內(nèi)一名工作人員就曾告訴記者不要去鳥撞試驗(yàn)室：“因?yàn)椤B彈’高速撞擊后都會(huì)變成粉末，無論現(xiàn)場(chǎng)看試驗(yàn)還是觀看試驗(yàn)視頻，都挺驚悚的?！?/p>

而據(jù)估算，一只1kg的飛鳥以500km/h的速度撞擊航空器結(jié)構(gòu)時(shí)，沖擊載荷峰值往往會(huì)達(dá)到20噸以上，被試結(jié)構(gòu)往往承受不住，因此一旦沒有打準(zhǔn)位置，或者設(shè)備沒有及時(shí)撤離，后果不堪設(shè)想。

不過據(jù)王彬文介紹，強(qiáng)度所如今已經(jīng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)了基于本構(gòu)性能精準(zhǔn)模擬的“人工鳥”，且鳥撞試驗(yàn)關(guān)鍵的撞擊速度和位置也能控制得非常精準(zhǔn)。

在危險(xiǎn)的邊緣“試探”

“強(qiáng)度人基本上都是在危險(xiǎn)的邊緣試探。”王彬文笑稱，由于在破壞的過程中，難免還是會(huì)有結(jié)構(gòu)碎片、鉚釘?shù)蕊w濺的情況，除了擔(dān)心試驗(yàn)?zāi)懿荒艹晒Γ囼?yàn)系統(tǒng)會(huì)不會(huì)出故障，讓人擔(dān)憂的還有技術(shù)人員的防護(hù)問題，“試驗(yàn)關(guān)鍵時(shí)刻壓力很大，有時(shí)感覺心臟病都快犯了”。

“飛機(jī)定型過程中有一個(gè)非常危險(xiǎn)的試驗(yàn)工況，就是顫振試驗(yàn)?！倍鴱?qiáng)度所開展的飛機(jī)全機(jī)地面振動(dòng)試驗(yàn)就是為顫振評(píng)估提供數(shù)據(jù)。在試驗(yàn)過程中，“強(qiáng)度人”必須要讓飛機(jī)模擬空中飛行的懸浮狀態(tài)——用特制的低剛度、大載荷空氣彈簧，將200噸級(jí)的飛機(jī)“支”起來。“有多懸？可能你拿一根指頭輕輕一戳，這架飛機(jī)就會(huì)左右晃起來?！睆?qiáng)度所副所長(zhǎng)王世廉形容說。

除此之外，極限高溫、極限低溫試驗(yàn)也存在“風(fēng)險(xiǎn)”：“強(qiáng)度人”往往需要穿著防護(hù)服進(jìn)入到超過70℃、低至能“潑水成冰”的試驗(yàn)室內(nèi)，一邊克服心理壓力，對(duì)飛機(jī)進(jìn)行周身檢測(cè)試驗(yàn)，一邊記錄飛機(jī)的受損情況，制成“病歷”。種種細(xì)節(jié)，都需要寫入到“病歷”中，為飛機(jī)的后續(xù)“治療”提供依據(jù)。王彬文告訴記者：“‘治療’不能太保守，否則飛機(jī)修復(fù)得太早或太頻繁，會(huì)帶來人力、物力成本問題；也不能太激進(jìn)，修復(fù)不及時(shí)會(huì)帶來安全問題?！?/p>

后墻不倒的“強(qiáng)度兄弟”

“干他們這行，需要內(nèi)心強(qiáng)大！”陜西航空經(jīng)開區(qū)的一位資深員工說。

可“強(qiáng)度人”也并不總是內(nèi)心強(qiáng)大，隨著首飛時(shí)間的臨近，壓力便與日俱增?！耙?yàn)槲覀児ぷ鞯男再|(zhì)，要給人家發(fā)首飛通行證。前期一些研制環(huán)節(jié)的耽誤時(shí)間了，就總被希望在我們的這個(gè)環(huán)節(jié)上把時(shí)間搶回來，來保證后面的首飛?！?/p>

“強(qiáng)度人”之間流傳著一句口號(hào)：后墻不倒。為了搶回時(shí)間，每一個(gè)“強(qiáng)度人”都經(jīng)歷過在試驗(yàn)室里加班加點(diǎn)、甚至連軸轉(zhuǎn)的日子。特別是做全機(jī)地面振動(dòng)試驗(yàn)的時(shí)候，因?yàn)橐ＷC飛控系統(tǒng)始終處于工作狀態(tài)，技術(shù)人員必須不斷對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行打壓，操控現(xiàn)場(chǎng)的四五臺(tái)油泵車，在那樣的高壓和噪音環(huán)境下堅(jiān)持無數(shù)個(gè)日日夜夜，非常不容易。

“強(qiáng)度試驗(yàn)是一項(xiàng)偉大而艱苦的事業(yè)，我們一名骨干成員叫王高利?！蓖醣蛭幕貞浀溃骸爸把胍晛聿稍LC919時(shí)，他說著說著就開始眼里噙著淚水，說不出話來。試驗(yàn)成功了，他感到自豪；但又感到心酸愧疚，因?yàn)樗L(zhǎng)期堅(jiān)守在一線，無法照顧妻兒老人。這是真真切切的，我們講的航空?qǐng)?bào)國(guó)精神，就體現(xiàn)在這些點(diǎn)點(diǎn)滴滴里?！?/p>

從幕后到臺(tái)前

如今在強(qiáng)度所內(nèi)，像王高利這樣的“強(qiáng)度青年”不少，但在過去，強(qiáng)度試驗(yàn)卻是航空領(lǐng)域里的“冷門活”。據(jù)王彬文介紹，過去的航空強(qiáng)度工業(yè)體系一直走的是“型號(hào)牽引”的路子——有新型號(hào)飛機(jī)，才有新的研制任務(wù)。由于早年我國(guó)飛機(jī)型號(hào)少、研仿多，沒有多少任務(wù)的“強(qiáng)度人”不得不到處“找飯吃”。

“現(xiàn)在我們走的是‘型號(hào)牽引’和‘專業(yè)發(fā)展’并舉的路子。目前來講，我們的飛機(jī)強(qiáng)度專業(yè)已經(jīng)基本上涵蓋了全部的技術(shù)能力，還有一些新興的學(xué)科也在不斷地產(chǎn)生和發(fā)展?！薄皬?qiáng)度人”的科研和型號(hào)任務(wù)越來越多，這也意味著國(guó)產(chǎn)飛機(jī)的新型號(hào)研制和專業(yè)發(fā)展越來越全面。

“對(duì)我們個(gè)人而言，尤為自豪的是參加了國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)‘三兄弟’的研制過程，而這三型飛機(jī)（運(yùn)20、C919、AG600）的強(qiáng)度試驗(yàn)是近十年中國(guó)航空工業(yè)強(qiáng)度專業(yè)發(fā)展的一個(gè)縮影?！蓖醣蛭恼f。

隨著近期《國(guó)家記憶·大國(guó)鯤鵬》紀(jì)錄片、央視報(bào)道的“強(qiáng)度兄弟團(tuán)”以及綜藝節(jié)目《加油！向未來》的播出，“強(qiáng)度人”也逐漸從幕后走到了臺(tái)前，強(qiáng)度所的發(fā)展也愈加引起了社會(huì)各界的關(guān)注。對(duì)于強(qiáng)度所的未來，王彬文信心滿滿：“強(qiáng)度人必將在黨的十九大精神的指引下，不忘航空?qǐng)?bào)國(guó)的初心，繼續(xù)接力奮斗、一往無前，書寫出無愧于新時(shí)代的奮斗者之歌?！?/p>