给C919国产大飞机装“假冰”这是什么操作?

投稿时间:2021-10-04  消息来源:  提交者:洪门小拳

编者按:国庆期间,南京航空航天大学收到了一封从中国商用飞机有限责任公司寄来的感谢信。商飞对南航周光明教授、蔡登安老师带领的“追”着飞机跑、为C919装“假冰”的硬核团队表示了感谢。科研团队不辞辛苦、日夜倒班,在多地开展模拟冰型预安装工作,以创新的方式大大减少了由于安装模拟冰导致的占用飞机时间,确保了模拟冰试飞进度。
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模拟冰试飞可摸清飞机特性
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2017年,承载着中国航空制造业几代人梦想的C919首架飞机成功试飞。但C919投入运营,尚缺关键一步,即“适航取证”。适航取证就是让飞机经受“极限挑战”,以验证飞机性能。

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开展局方审定试飞是商用飞机适航取证的关键环节。
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在局方开展审定试飞前,已有6架试飞飞机在上海、阎良、东营、南昌等地开展试飞工作,完成必要的地面检查和试验,进行必要的飞行试验并提交报告。
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每一次成功试飞,意味着其距离适航许可交付更近一步。其中,国内首次基于FAR25-121修正案的临界冰型的确定,填补了国内模拟结冰防冰试验的空白。这背后凝聚了一支南航科研团队“从零起步”“十年磨一剑”的艰辛付出。
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在低温气象环境中飞行时,飞机表面极易发生结冰现象,对飞行安全造成威胁,严重的甚至可能导致飞行灾难,因此结冰试飞工作就尤为重要。自然结冰试飞是一项高风险试飞科目,按适航条款规定,试飞前进行模拟冰试飞,可以摸清飞机带冰特性,进行临界冰型性能的适航验证。
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从零开始,打破技术封锁
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早在2010年,来自南航航空学院的周光明教授、蔡登安老师团队就开始了ARJ21-700飞机模拟冰试飞项目。模拟冰试飞是选取其他材料加工出具有真实冰型外形及特征的“假冰”安装于飞机上进行试飞,是自然结冰试飞的关键步骤。
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当时国外对其进行技术封锁,国内完全没有研究基础,可谓是困难重重,内外交困。
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从零开始,周光明教授带领团队从选材、工艺、载荷试验等众多方面开始调研,在验证了包括木材、泡沫等多种方案后,创造性地研发了木夹芯复合材料模拟冰。这种“冰”不仅能模拟真实冰型的外形,还具备良好的刚度、强度,能在大过载、强气流的作用下保证截面符合理论形状并且安全系数高。
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2021年是C919大型客机适航取证关键年,模拟冰试飞工作则是其中重要一环。由于C919大型客机试飞冰型的特殊性和复杂性,团队开展多方面研究,在ARJ21飞机基础上,进一步升级,通过引入3D打印冰型方案、大颗粒粗糙度带等多项创新工作,大幅度提升了模拟冰型的质量和工艺实施效率,开创了我国夹芯复合材料模拟冰改装及试飞的先河。
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拿猫砂做实验,我们是认真的
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模拟冰型的主体外表光滑,然而真实结冰条件下冰型外表面会密布冰碴子,有一定的粗糙度,为了将“冰”模拟到极致,团队绞尽脑汁到处找材料,一名成员突然发现家里的猫砂竟然满足粗糙度的要求,就立即进行试验。冰碴子细小,只有2-3毫米,团队成员就将猫砂碾碎,用筛子筛细,再粘接于冰型表面。周光明教授笑道,“如此大量采购猫砂,以后要培养养猫的兴趣了。”
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模拟冰做好了,但怎么装到飞机上?这是个大难题。
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结合多年经验,团队将复合材料手糊工艺引入改装过程。采用厚度只有0.1-0.2mm的玻璃纤维布铺设于飞机前缘,待树脂固化完成后再将木夹芯粘贴其上,覆盖上玻璃纤维布后整体固化。这样的操作工艺对安装技术提出了较高要求。“我们安装的时候都是提心吊胆的,一定要认真细致,模拟冰型一旦贴合不到位,在飞机飞行时就可能砸在飞机上,甚至掉落至发动机内,后果不堪设想。”周光明教授说道。
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摸着石头过河,在C919的羽翼上一点点安装“冰碴子”,他们探索危险的边界以确保安全。
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辗转多地“追”着飞机跑是常态
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试飞地点分散在上海、江西、山东、陕西四地。飞机不等人,有时只给两天改装时间,规定期限内就要完成安装,但做一套冰型的时间远不止两天,怎么办呢?
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从今年1月份起,团队就瞄准各架飞机的“空窗期”,在四个试飞点之间辗转。博士生李想回忆,飞机经常晚点,常常是“飞机还没试飞,我们的工作人员就已经飞了好几圈。”
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除了在试飞点之间辗转,为试飞任务加班加点更是团队成员的家常便饭。今年4月,团队接到一项紧急改装任务,需要第二天将新的冰型安装完毕并安全试飞。20个小时,要完成原本48小时的工作量,这对团队成员的生理及心理都是一次重大的考验。
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