亟待攻克的核心技術(shù)

“適航，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)能否自由翱翔的放飛證,?！敝袊?guó)民航適航審定中心結(jié)構(gòu)強(qiáng)度室張弓博士說(shuō)，這張放飛證是乘客安全的保證,，由各國(guó)民航管理局代表公眾認(rèn)可并頒發(fā),，沒(méi)有“適航”通行證，航空發(fā)動(dòng)機(jī)好比束住翅膀的鳥(niǎo),。

一款航空發(fā)動(dòng)機(jī)要想獲取一張放飛證,，必須經(jīng)過(guò)一套非常嚴(yán)格的“適航”標(biāo)準(zhǔn)體系驗(yàn)證，涵蓋設(shè)計(jì),、制造,、驗(yàn)證和管理。每個(gè)分項(xiàng)又有一系列技術(shù)指標(biāo)，僅設(shè)計(jì)就有氣動(dòng),、傳熱,、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等等,。

作為《中國(guó)民用航空規(guī)章》(CCAR)的組成部分,，其中的CCAR33-R2(航空發(fā)動(dòng)機(jī))版的安全水平，與2009年11月2日生效的美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)的FAR33部(航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)章)第30修正案水平一致,。

“盡管在規(guī)章要求層面與FAA基本一致,，但由于國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)匱乏，缺乏實(shí)際工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),，使我國(guó)適航規(guī)章缺少相應(yīng)的技術(shù)支撐,。實(shí)際型號(hào)的適航驗(yàn)證工作，成為被卡在別國(guó)空域之外的關(guān)隘,?！睆埞f(shuō)。

　　60年FAR33部修訂34次,，其中一項(xiàng)歷時(shí)9年

一套嚴(yán)苛的“適航”標(biāo)準(zhǔn)體系永遠(yuǎn)處于動(dòng)態(tài)之中,。

“針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，特別是安全問(wèn)題,，以及如何適應(yīng)飛機(jī)運(yùn)行所提出的更高要求,，適航都要在總結(jié)研究中不斷修訂，這也促使適航安全標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)提升,?！睆埞f(shuō)。

美國(guó)在世界上處于執(zhí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)牛耳的地位,。自1958年成立FAA后,，截至2015年1月，F(xiàn)AR33部已歷經(jīng)34次修訂,?！懊恳豁?xiàng)修訂，都蘊(yùn)涵了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的研究和技術(shù)積累,?！睆埞榻B說(shuō)。

從活塞到渦輪,，再?gòu)膰姎獾綔u扇,，航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)不斷升級(jí)，適航標(biāo)準(zhǔn)也水漲船高,。僅渦輪發(fā)動(dòng)機(jī),，迄今只有一項(xiàng)條款未修訂,。

1989年7月19日，美國(guó)蘇城,，一起DC-10飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生非包容失效事故,，造成111人死亡。FAA隨即率世界四大航空發(fā)動(dòng)機(jī)頂級(jí)制造商GE,、普惠,、羅羅和霍尼韋爾共同調(diào)研。結(jié)果發(fā)現(xiàn),，原有航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航條款隱含一項(xiàng)“假設(shè)存在”風(fēng)險(xiǎn),，即假設(shè)材料不含缺陷。而蘇城失事的DC-10飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī),，恰是鈦合金輪盤(pán)材料本身存在缺陷,。

針對(duì)“假設(shè)材料不含缺陷”這一條款的修訂，F(xiàn)AA聯(lián)合美國(guó)西南航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院,，期間又經(jīng)歷了兩次相關(guān)事故調(diào)查,，從研究到發(fā)布咨詢通告，再到2007年修訂,，正式發(fā)布3項(xiàng)咨詢通告以及兩項(xiàng)審定政策,，歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)9年。

“正是歐美大量在役航空發(fā)動(dòng)機(jī)積累的數(shù)據(jù),，推動(dòng)著適航技術(shù)不斷發(fā)展,。”張弓說(shuō),。

　　FAA和EASA,，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高，全球通飛

目前在國(guó)際上,，以FAA和歐洲航空安全局(EASA)的適航審定影響力最大,，認(rèn)可度最高，雙方互認(rèn),。“在世界很多地方,，由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)趕不上美國(guó)和歐盟,，大多直接參考FAA和EASA的標(biāo)準(zhǔn)，因此美歐的適航標(biāo)準(zhǔn),，也就成了國(guó)際民航業(yè)事實(shí)上的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),，基本全球通飛?！睆埞f(shuō),。

來(lái)自美國(guó)航空航天咨詢公司數(shù)據(jù),，2016年，世界各國(guó)的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)量達(dá)27000臺(tái),，除極少量俄羅斯制造外,，歐美占據(jù)這一市場(chǎng)份額高達(dá)98%。目前世界上推力最大的航空發(fā)動(dòng)機(jī),，是GE公司生產(chǎn)的GE90-115B,，地面臺(tái)架試驗(yàn)曾達(dá)到56.9噸最大推力，1995年11月正式投放商業(yè)市場(chǎng)后,，用于波音777系列客機(jī),。

“在波音777類雙發(fā)飛機(jī)延程飛行成熟之前，飛行要求90分鐘航程保證有一個(gè)機(jī)場(chǎng),，因此國(guó)際航線必須沿大陸岸線設(shè)計(jì),，跨大洋飛行是不可想象的?！睆埞f(shuō),。

為提高經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)現(xiàn)跨大洋飛行,，飛機(jī)制造商提出“延程飛行”,，要求航空發(fā)動(dòng)機(jī)能提供單發(fā)延程飛行，時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)超90分鐘的可靠性支持,。

如何驗(yàn)證一款符合300分鐘航程要求的發(fā)動(dòng)機(jī)新型號(hào),？

FAA要在設(shè)計(jì)上，按相應(yīng)的33.201條款,，審查制造商以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),、技術(shù)參數(shù)以及風(fēng)險(xiǎn)的處理措施，同時(shí)要做一項(xiàng)3000循環(huán)實(shí)驗(yàn),，周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)月至十?dāng)?shù)月,。即使如此嚴(yán)苛，這款發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)還要過(guò)之后一個(gè)時(shí)期的應(yīng)用關(guān),，才能準(zhǔn)予放飛,。

目前，F(xiàn)AR33部條款以詳細(xì)的分類“咨詢通告”和“審定政策”等技術(shù)文件為支撐,，成為引領(lǐng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的標(biāo)桿,。“比如,，規(guī)章要求吸入單只8磅大鳥(niǎo)時(shí),，發(fā)動(dòng)機(jī)須達(dá)到什么狀態(tài)，相應(yīng)的咨詢通告就會(huì)詳細(xì)說(shuō)明如何確定進(jìn)氣面積,，從而確定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及試驗(yàn)要求等,?！睆埞f(shuō)。

　　國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)匱乏,，CCAR33尚缺乏工業(yè)實(shí)踐支撐

我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航體系始建時(shí)間較早,，主要參考FAA的FAR33部規(guī)章。

“別看只是引進(jìn)翻譯,，但因?yàn)橛⒄Z(yǔ)語(yǔ)境差異,，以及工業(yè)實(shí)踐缺乏，對(duì)許多條款理解各異,，時(shí)常造成很大的技術(shù)分歧,。”張弓告訴記者,，曾經(jīng)因一個(gè)“耐用性”條款中關(guān)于葉片包容的要求,，就引起較大爭(zhēng)議。

上述關(guān)于葉片包容的要求有兩方面內(nèi)容,。一,、必須對(duì)因轉(zhuǎn)子葉片失效而引起的破壞具有包容能力；二,、必須確定因轉(zhuǎn)子葉片失效,，穿透壓氣機(jī)和渦輪轉(zhuǎn)子機(jī)匣后，轉(zhuǎn)子葉片碎片的能量水平和軌跡,。

又要機(jī)匣具備包容能力,，又要計(jì)算葉片穿透后的能量水平和軌跡。這個(gè)條款豈不是自相矛盾,？

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間討論,，并通過(guò)到國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)實(shí)地探詢，真相終于大白,。原來(lái),，英文中的“穿透”，指的是軸(水平)向,，而非徑(直徑)向,，即計(jì)算葉片碎片噴出短艙進(jìn)出口的能量和軌跡。

“還有,，當(dāng)我們費(fèi)力理解并翻譯出FAA規(guī)章后,，隨著在役航空發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，可能FAA規(guī)章又變了,。”張弓認(rèn)為,，這也是后發(fā)國(guó)家面臨的一大窘境,。

按國(guó)際民航組織慣例,，一款新產(chǎn)品想進(jìn)入他國(guó)運(yùn)行，首先要通過(guò)對(duì)方的適航取證,。在雙邊的認(rèn)可中,，一般需要提供對(duì)等的航空產(chǎn)品，互相審查,。沒(méi)有自主研制的航空發(fā)動(dòng)機(jī),，缺乏實(shí)際型號(hào)的適航驗(yàn)證工業(yè)實(shí)踐，也就無(wú)法從技術(shù)層面支撐現(xiàn)有的適航規(guī)章體系,，更無(wú)法與別國(guó)對(duì)等互認(rèn),。

建立中國(guó)自己的適航體系，已上升為國(guó)家意志,?！皼](méi)有工業(yè)實(shí)踐和驗(yàn)證技術(shù)來(lái)支持適航標(biāo)準(zhǔn)體系，就沒(méi)有讓產(chǎn)品進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的話語(yǔ)權(quán),?！睆埞f(shuō)，這也是具備完善適航體系的國(guó)家經(jīng)常設(shè)置的行業(yè)壁壘,。

2017年10月,，中國(guó)民航適航審定中心正式成立，伴隨著長(zhǎng)江1000系列和渦軸16等國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制,，將給CCAR33適航規(guī)章提供迫在眉睫的支撐性技術(shù)文件,。CCAR33必將越來(lái)越有話語(yǔ)權(quán)，也必將保障國(guó)產(chǎn)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)在藍(lán)天上自由安全地翱翔,。(矯陽(yáng))