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          【中國夢·踐行者】專訪中國飛機強度研究所團隊:他們專搞“破壞” 讓飛機百煉成鋼

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            大洋網訊 在中國飛機強度研究所(又稱航空工業強度所)  ,有上千名“強度人”  ,他們每天的工作便是對新研制飛機進行強度驗證  ,並給出鑒定結論  。強度試驗的方式多種多樣: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境;模擬航空器可能遭遇的沖擊載荷  ,如飛機非正常著陸、甚至飛行時鳥類碰撞等特殊狀況  。

            從運20、C919到“鯤龍”AG600  ,每一架新型號試驗機都需通過萬般歷練之後才能取得通行證、允許投入飛行  。

            “在行業裡面 ,很多人稱我們的工作是搞飛機‘破壞’的  ,但其實我們的這種‘破壞’意義非常重大  。”強度所所長王彬文在接受專訪時稱:“為瞭讓一款飛機擁有高品質的生命力 ,讓它的潛力發揮到極致  ,我們做的是一系列嚴謹科學細致的‘破壞’  。沒有這種‘破壞’  ,就沒有飛機的鳳凰涅槃、浴火重生 。”

            10月20日  ,我國首款自主研制的大型水陸兩棲飛機“鯤龍”AG600在湖北荊門成功實現水上首飛起降 。而就在“鯤龍”成功飛天之時  ,它的另一個“孿生兄弟”則靜靜地放在陜西航空經濟開發區的強度所新區內  。

            在我國新型號飛機的研制過程中  ,強度所都扮演著極為重要的幕後角色——正是它為新型飛機發放瞭首飛“通行證”  。

            近日 ,珠海航展即將開幕之際  ,記者在西安閻良國傢航空高技術產業基地采訪瞭強度所所長王彬文  ,聽他講述“大國重器”背後的“涅槃”故事 。

            飛不起來的“兄弟機”

            距離西安市中心50公裡的陜西航空經開區  ,是我國首個國傢級航空高技術產業基地和目前唯一以航空為產業特色的國傢級經濟技術開發區  。這裡聚集瞭大量的航空產業上下遊企業  ,強度所就坐落於此  。

            置身於強度所 ,你時常可以聽見“鄰居”試飛院傳出來的陣陣飛機轟鳴聲  ,而強度所則總是寂靜的  。但在這裡的試驗室內  ,每天卻都上演著壯觀的強度試驗  。

            作為我國航空工業唯一的飛機強度研究中心與地面強度驗證試驗基地  ,強度所承擔的是飛機研制過程中的設計、制造、試驗、試飛四大環節中必不可少的“第三棒”  。從飛機的元件、組件、部件、再到全機結構都需要在強度所經過相關專業的強度鑒定驗證  。

            在強度所裡“修煉”的型號飛機很多:“胖妞”運20、“鯤龍”AG600……還有一架“小玖”C919則放在強度所上海分部的試驗室裡  。這些試驗機由於經過瞭無數次折騰  ,再也不能飛上天空 。但它們通過各項“極限考驗”積累下來的數據  ,卻為“兄弟機”的飛行和適航取證做出瞭不可替代的貢獻  。

            “它們用自己的悲壯  ,造就瞭‘兄弟們’的騰飛和輝煌  。”王彬文這樣總結試驗機的“一生”  。

            給飛機做“心電圖”

            每一臺試驗機的試驗過程幾乎都是慘烈的  ,尤其是靜力試驗機和疲勞試驗機 。但在眾多航空迷心中  ,全機靜力試驗卻是最具“觀賞性”的一項試驗 ,它是通過模擬飛機在空中和地面使用中的受載情況 ,驗證其結構是否滿足靜強度要求 。

            試驗開始前  ,一臺靜力試驗機往往會先被“五花大綁”  ,科研人員如同給飛機做“心電圖”一樣  ,從機翼、機身到尾翼貼滿白色的膠佈帶  ,在關鍵考核部位貼有能敏感測出應變的電阻應變片  ,每一個應變片上再連接一根信號傳輸線  ,用以實時監測加載過程中結構響應的應變數據 。隻有當飛機結構能夠承受住設計載荷的考驗 ,才能支撐其安全地飛上藍天  。

            今年國慶前夕  ,《加油 !向未來》中 ,就有報道C919飛機全機靜力試驗的過程 ,強度所也因此“圈粉”不少  。在節目現場播放的真實試驗畫面中  ,我們可以看到:隨著“測試  ,加載”的指令發出  ,C919開始被無數根鋼絲從四面八方吊瞭起來  。“加載5%  ,以5%為一級  ,逐級加至20%、30%……85%”一旁的紅色數據不斷攀升 ,機翼也會隨著載荷的增大高高翹起  ,大屏幕上的數據曲線也同時在躍動  。

            “加載至150%  ,保載3秒 !”最終 ,C919機翼頂端的彎曲幅度超過瞭3米  ,此時單側機翼所承受的載荷達到100噸 ,相當於飛機自身重量的3.75倍  ,飛機仍完好無損  ,試驗取得成功  !

            幕後“破壞者”

            雖然隻有短短3秒 ,但“強度人”卻需要準備300多天 。因為全機情況隻是靜力試驗的一類工況  ,而一架飛機要完成的還有增壓艙增壓、前起落架連接區、主起落架連接區等數十種工況的試驗  ,這一系列高難度任務  ,都需要由“強度人”完成  。

            在記者參觀全機靜力試驗室時  ,強度所的資深員工莊梁還透露 ,飛機上成千上萬個測試點的白色膠佈帶的粘貼、載荷加載設備的連接也都需要“強度人”手工操作而成  。“航空器體型越龐大  ,結構越復雜  ,測試點也就越多  。”莊梁指瞭指“藏”在鋼架結構中的大型水陸兩棲飛機“鯤龍”AG600稱  。

            “強度人”要伴隨試驗機走完很長一段艱苦的錘煉歷程  ,“但是在行業裡面  ,很多人都稱我們是‘搞破壞’的 。”王彬文幽默地說  ,隨後又嚴肅地說瞭一句:“不過 ,我們也確實是‘搞破壞’的  。為瞭讓一款飛機擁有高品質的生命力 ,讓它的潛力發揮到極致 ,我們做的是一系列嚴謹科學細致的‘破壞’ 。沒有這種‘破壞’  ,就沒有飛機的鳳凰涅槃、浴火重生  。”

            20世紀60年代  ,強度所創建於陜西耀縣的一個山溝溝裡  ,成為我國航空工業當時唯一的飛機強度研究、驗證和鑒定中心  。但早期的強度試驗技術不像現在如此先進 ,“包括像轟-6和運-8等飛機  ,由於沒有像現在的協調保護、加載、數字化控制技術  ,一切都是手動  。做起‘破壞’試驗來  ,簡直是地動山搖、摧枯拉朽  ,畫面非常震撼  。”王彬文這樣形容  。

            歷經瞭53年的發展  ,強度所從渭北高原到古城西安 ,從古城西安到航空城閻良  ,再從關中腹地到浦東新區  ,如今更是即將延伸到珠海——幾代強度人的自強不息 ,才能成就如此  。

            從“破壞者”到“體檢醫生”

            如今做試驗  ,“強度人”更像是飛機的“體檢醫生”  ,需要將飛機潛在的“骨骼病”一一測出  。他們給每一架飛機設定一套專屬的“體檢套餐”  。如大型水陸兩棲飛機“鯤龍”AG600就多擁有一份區別於陸地起降飛機的水載荷靜力試驗項目  。

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

            過去做強度試驗  ,隻需要測試飛機的結構強度 ,但是如今不僅要測試結構強度的安全性  ,還要測試飛機的可靠性、舒適性、在極端氣候下飛行的適應性  ,以及在受到沖擊後的完好性等 。

            為瞭保障乘客及飛行員的舒適性和安全性  ,“體檢醫生”還會用國際標準假人當“小白鼠”  ,進行旅客座椅試驗  。“為瞭測試飛機緊急降落時座椅保護乘客的能力 ,這個假人做出瞭不小的犧牲 。因為它的頭部、頸部、腰部等各個部分都安裝瞭傳感器  ,能真實地感應到人所經受的傷害等級  。”王彬文說  。

            王彬文認為 ,航空裝備是各類工業裝備中強度要求相對最為復雜的:“經過53年的發展  ,中國飛機強度研究形成瞭由14個主要研究專業和64個主要研究方向構成的航空強度技術體系 ,已經能有力支撐國傢重大型號航空器研制 。”

            “一隻小鳥都不放過”

            航空強度體系完備到“連一隻小鳥都不會放過”——這便是鳥撞試驗 。鳥撞試驗是為模擬“飛機撞鳥”這一飛行事故  。

            電影《薩利機長》中還原的便是“飛機撞鳥”這一可怕事故:一架剛起飛的飛機  ,遭遇鳥撞後導致飛機的兩個引擎同時熄火  ,飛機在空中失去動力  ,最後在機長的沉著應對下水上迫降成功  ,乘客無一受傷  ,創造瞭航空史上的一大奇跡  。

            但並非每個經歷瞭“鳥撞”事故的乘客都如此幸運  ,鳥撞一旦發生  ,往往輕則導致被撞擊結構部件的損壞  ,重則引發機毀人亡  。因此適航規范中對飛機的鳥撞設計有嚴格的要求  。王彬文告訴記者  ,在大型客機的研制中  ,飛機的機頭、機翼被要求能承受1.8kg鳥撞擊的能力  ,尾翼具有承擔3.6kg鳥撞擊的能力  。鳥撞是飛機取得適航認證前必須完成的項目 ,且適航當局的審查人員要親臨現場目擊試驗全過程 。

            但是如何準確地模擬鳥撞過程呢 ?這一直是適航驗證試驗中的難題 。普遍的做法是將同等重量的傢禽“裝彈”模擬飛鳥  ,利用空氣炮等裝置加速“鳥彈”撞擊飛機結構  ,從而評估結構的抗鳥撞安全性  。

            鳥撞過程極具視覺沖擊力和破壞力  。在前往強度所鳥撞試驗室之前  ,基地內一名工作人員就曾告訴記者不要去鳥撞試驗室:“因為‘鳥彈’高速撞擊後都會變成粉末 ,無論現場看試驗還是觀看試驗視頻  ,都挺驚悚的 。”

            而據估算  ,一隻1kg的飛鳥以500km/h的速度撞擊航空器結構時  ,沖擊載荷峰值往往會達到20噸以上  ,被試結構往往承受不住 ,因此一旦沒有打準位置 ,或者設備沒有及時撤離  ,後果不堪設想  。

            不過據王彬文介紹  ,強度所如今已經創新設計瞭基於本構性能精準模擬的“人工鳥”  ,且鳥撞試驗關鍵的撞擊速度和位置也能控制得非常精準 。

            在危險的邊緣“試探”

            “強度人基本上都是在危險的邊緣試探  。”王彬文笑稱 ,由於在破壞的過程中  ,難免還是會有結構碎片、鉚釘等飛濺的情況  ,除瞭擔心試驗能不能成功  ,試驗系統會不會出故障 ,讓人擔憂的還有技術人員的防護問題  ,“試驗關鍵時刻壓力很大 ,有時感覺心臟病都快犯瞭”  。

            “飛機定型過程中有一個非常危險的試驗工況 ,就是顫振試驗  。”而強度所開展的飛機全機地面振動試驗就是為顫振評估提供數據 。在試驗過程中 ,“強度人”必須要讓飛機模擬空中飛行的懸浮狀態——用特制的低剛度、大載荷空氣彈簧  ,將200噸級的飛機“支”起來 。“有多懸  ?可能你拿一根指頭輕輕一戳  ,這架飛機就會左右晃起來  。”強度所副所長王世廉形容說  。

            除此之外  ,極限高溫、極限低溫試驗也存在“風險”:“強度人”往往需要穿著防護服進入到超過70℃、低至能“潑水成冰”的試驗室內  ,一邊克服心理壓力  ,對飛機進行周身檢測試驗  ,一邊記錄飛機的受損情況  ,制成“病歷” 。種種細節  ,都需要寫入到“病歷”中  ,為飛機的後續“治療”提供依據  。王彬文告訴記者:“‘治療’不能太保守  ,否則飛機修復得太早或太頻繁  ,會帶來人力、物力成本問題;也不能太激進  ,修復不及時會帶來安全問題  。”

            後墻不倒的“強度兄弟”

            “幹他們這行  ,需要內心強大  !”陜西航空經開區的一位資深員工說  。

            可“強度人”也並不總是內心強大 ,隨著首飛時間的臨近 ,壓力便與日俱增 。“因為我們工作的性質  ,要給人傢發首飛通行證  。前期一些研制環節的耽誤時間瞭  ,就總被希望在我們的這個環節上把時間搶回來 ,來保證後面的首飛  。”

            “強度人”之間流傳著一句口號:後墻不倒  。為瞭搶回時間  ,每一個“強度人”都經歷過在試驗室裡加班加點、甚至連軸轉的日子 。特別是做全機地面振動試驗的時候  ,因為要保證飛控系統始終處於工作狀態  ,技術人員必須不斷對系統進行打壓  ,操控現場的四五臺油泵車  ,在那樣的高壓和噪音環境下堅持無數個日日夜夜  ,非常不容易  。

            “強度試驗是一項偉大而艱苦的事業  ,我們一名骨幹成員叫王高利  。”王彬文回憶道:“之前央視來采訪C919時  ,他說著說著就開始眼裡噙著淚水  ,說不出話來  。試驗成功瞭 ,他感到自豪;但又感到心酸愧疚  ,因為他長期堅守在一線 ,無法照顧妻兒老人  。這是真真切切的  ,我們講的航空報國精神  ,就體現在這些點點滴滴裡  。”

            從幕後到臺前

            如今在強度所內  ,像王高利這樣的“強度青年”不少 ,但在過去 ,強度試驗卻是航空領域裡的“冷門活” 。據王彬文介紹  ,過去的航空強度工業體系一直走的是“型號牽引”的路子——有新型號飛機  ,才有新的研制任務  。由於早年我國飛機型號少、研仿多  ,沒有多少任務的“強度人”不得不到處“找飯吃” 。

            “現在我們走的是‘型號牽引’和‘專業發展’並舉的路子  。目前來講 ,我們的飛機強度專業已經基本上涵蓋瞭全部的技術能力  ,還有一些新興的學科也在不斷地產生和發展  。”“強度人”的科研和型號任務越來越多  ,這也意味著國產飛機的新型號研制和專業發展越來越全面  。

            “對我們個人而言 ,尤為自豪的是參加瞭國產大飛機‘三兄弟’的研制過程 ,而這三型飛機(運20、C919、AG600)的強度試驗是近十年中國航空工業強度專業發展的一個縮影  。”王彬文說  。

            隨著近期《國傢記憶·大國鯤鵬》紀錄片、央視報道的“強度兄弟團”以及綜藝節目《加油  !向未來》的播出  ,“強度人”也逐漸從幕後走到瞭臺前  ,強度所的發展也愈加引起瞭社會各界的關註  。對於強度所的未來  ,王彬文信心滿滿:“強度人必將在黨的十九大精神的指引下  ,不忘航空報國的初心 ,繼續接力奮鬥、一往無前 ,書寫出無愧於新時代的奮鬥者之歌  。”

            文、圖/廣報全媒體記者程依倫、羅嘉妮