亟待攻克的核心技術(shù)

“適航,，是航空發(fā)動機能否自由翱翔的放飛證。”中國民航適航審定中心結(jié)構(gòu)強度室張弓博士說，這張放飛證是乘客安全的保證，由各國民航管理局代表公眾認可并頒發(fā),，沒有“適航”通行證，航空發(fā)動機好比束住翅膀的鳥,。

一款航空發(fā)動機要想獲取一張放飛證,，必須經(jīng)過一套非常嚴格的“適航”標準體系驗證，涵蓋設(shè)計,、制造,、驗證和管理。每個分項又有一系列技術(shù)指標,，僅設(shè)計就有氣動,、傳熱、結(jié)構(gòu),、強度等等,。

作為《中國民用航空規(guī)章》(CCAR)的組成部分，其中的CCAR33-R2(航空發(fā)動機)版的安全水平,，與2009年11月2日生效的美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)的FAR33部(航空發(fā)動機適航規(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，但由于國產(chǎn)航空發(fā)動機型號匱乏，缺乏實際工程實踐經(jīng)驗,，使我國適航規(guī)章缺少相應的技術(shù)支撐,。實際型號的適航驗證工作，成為被卡在別國空域之外的關(guān)隘,。”張弓說,。

　　60年FAR33部修訂34次,，其中一項歷時9年

一套嚴苛的“適航”標準體系永遠處于動態(tài)之中。

“針對航空發(fā)動機使用過程中出現(xiàn)的問題,，特別是安全問題,，以及如何適應飛機運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準持續(xù)提升,。”張弓說,。

美國在世界上處于執(zhí)航空發(fā)動機適航標準牛耳的地位,。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,。“每一項修訂,，都蘊涵了長達數(shù)年的研究和技術(shù)積累,。”張弓介紹說,。

從活塞到渦輪,，再從噴氣到渦扇，航空發(fā)動機技術(shù)不斷升級,，適航標準也水漲船高,。僅渦輪發(fā)動機，迄今只有一項條款未修訂,。

1989年7月19日,，美國蘇城，一起DC-10飛機的發(fā)動機發(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)動機頂級制造商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)動機適航條款隱含一項“假設(shè)存在”風險，即假設(shè)材料不含缺陷,。而蘇城失事的DC-10飛機發(fā)動機,，恰是鈦合金輪盤材料本身存在缺陷。

針對“假設(shè)材料不含缺陷”這一條款的修訂,，F(xiàn)AA聯(lián)合美國西南航空發(fā)動機研究院,，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項咨詢通告以及兩項審定政策，歷時長達9年,。

“正是歐美大量在役航空發(fā)動機積累的數(shù)據(jù),，推動著適航技術(shù)不斷發(fā)展?！睆埞f,。

　　FAA和EASA，技術(shù)標準最高,，全球通飛

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

來自美國航空航天咨詢公司數(shù)據(jù)，2016年,，世界各國的民用航空發(fā)動機產(chǎn)量達27000臺,，除極少量俄羅斯制造外，歐美占據(jù)這一市場份額高達98%,。目前世界上推力最大的航空發(fā)動機,，是GE公司生產(chǎn)的GE90-115B，地面臺架試驗曾達到56.9噸最大推力,，1995年11月正式投放商業(yè)市場后,，用于波音777系列客機,。

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

為提高經(jīng)濟性能，實現(xiàn)跨大洋飛行,，飛機制造商提出“延程飛行”,，要求航空發(fā)動機能提供單發(fā)延程飛行，時長遠超90分鐘的可靠性支持,。

如何驗證一款符合300分鐘航程要求的發(fā)動機新型號？

FAA要在設(shè)計上,，按相應的33.201條款,，審查制造商以往的設(shè)計經(jīng)驗、技術(shù)參數(shù)以及風險的處理措施,，同時要做一項3000循環(huán)實驗,，周期長達數(shù)月至十數(shù)月。即使如此嚴苛,，這款發(fā)動機型號還要過之后一個時期的應用關(guān),，才能準予放飛。

目前,，F(xiàn)AR33部條款以詳細的分類“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)動機發(fā)展的標桿?！氨热?，規(guī)章要求吸入單只8磅大鳥時，發(fā)動機須達到什么狀態(tài),，相應的咨詢通告就會詳細說明如何確定進氣面積,，從而確定發(fā)動機的轉(zhuǎn)速以及試驗要求等?！睆埞f,。

　　國產(chǎn)發(fā)動機型號匱乏，CCAR33尚缺乏工業(yè)實踐支撐

我國航空發(fā)動機適航體系始建時間較早,，主要參考FAA的FAR33部規(guī)章,。

“別看只是引進翻譯，但因為英語語境差異,，以及工業(yè)實踐缺乏,，對許多條款理解各異,，時常造成很大的技術(shù)分歧?！睆埞嬖V記者,，曾經(jīng)因一個“耐用性”條款中關(guān)于葉片包容的要求，就引起較大爭議,。

上述關(guān)于葉片包容的要求有兩方面內(nèi)容,。一、必須對因轉(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，穿透壓氣機和渦輪轉(zhuǎn)子機匣后,，轉(zhuǎn)子葉片碎片的能量水平和軌跡,。

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

經(jīng)過長時間討論，并通過到國外航空發(fā)動機制造企業(yè)實地探詢,，真相終于大白,。原來，英文中的“穿透”,，指的是軸(水平)向,，而非徑(直徑)向，即計算葉片碎片噴出短艙進出口的能量和軌跡,。

“還有,，當我們費力理解并翻譯出FAA規(guī)章后，隨著在役航空發(fā)動機的應用,，可能FAA規(guī)章又變了,。”張弓認為,，這也是后發(fā)國家面臨的一大窘境,。

按國際民航組織慣例，一款新產(chǎn)品想進入他國運行,，首先要通過對方的適航取證,。在雙邊的認可中，一般需要提供對等的航空產(chǎn)品,，互相審查,。沒有自主研制的航空發(fā)動機，缺乏實際型號的適航驗證工業(yè)實踐,，也就無法從技術(shù)層面支撐現(xiàn)有的適航規(guī)章體系,，更無法與別國對等互認,。

建立中國自己的適航體系，已上升為國家意志,?！皼]有工業(yè)實踐和驗證技術(shù)來支持適航標準體系，就沒有讓產(chǎn)品進入國際市場的話語權(quán),?！睆埞f，這也是具備完善適航體系的國家經(jīng)常設(shè)置的行業(yè)壁壘,。

2017年10月,，中國民航適航審定中心正式成立，伴隨著長江1000系列和渦軸16等國產(chǎn)發(fā)動機的研制,，將給CCAR33適航規(guī)章提供迫在眉睫的支撐性技術(shù)文件,。CCAR33必將越來越有話語權(quán)，也必將保障國產(chǎn)民用航空發(fā)動機在藍天上自由安全地翱翔,。(矯陽)