Ta是四海八荒最關注的大飛機C919,你可知道Ta要飛上藍天,要歷經各種考驗?今天,我們就一起來聊聊Ta!
每個飛機型號在研製階段都要開展大量系統集成試驗,都有屬於型號獨有的系統集成試驗室,試驗室的集成程度及仿真程度直接決定了試驗驗證水平。
——C919大型客機副總設計師 黎先平
波音空客經過幾十年的探索,其試驗室建設和試驗仿真能力已經達到相當高的水平。波音公司甚至已經研究如何在地面進行飛行試驗,以降低試飛風險和試飛成本。
C919為完成複雜的系統集成試驗,要經歷三生三世,幻化成這「三隻鳥」。我們先來認識下「三隻鳥」是什麼吧!
銅鳥「小仙」:主要開展電源系統試驗
電鳥「上仙」:主要開展航電系統試驗
鐵鳥「上神」:主要開展飛控系統試驗
C919大型客機是國內第一個把「三隻鳥」聯起來的項目,按照飛機真實的構型狀態,實現鐵鳥、電鳥、銅鳥交聯互通,開展飛機級全系統交聯試驗。
會動的鐵鳥
一架大型客機由數以百萬計的零部件組成,涉及航電、環控、飛控等數十個複雜的系統。要確保飛機飛行安全,離不開首飛前複雜的地面試驗。在這些試驗中,首先是鐵鳥試驗。
什麼是「鐵鳥」?圖片上看,延展的雙翅,高翹的尾巴,仿佛一隻振翅待飛的雄鷹。
專業回答看這裡!鐵鳥試驗臺全稱「飛控液壓系統綜合試驗臺架」,是飛機系統綜合、優化設計、適航取證和交付運營、持續適航必不可少的關鍵試驗設施。它由成百根鋼材交錯、搭接、電焊而成,看起來很簡單,但實際上設計、製造、安裝鐵鳥並非易事。鐵鳥與它模擬的飛機外形相像,布局完全一樣,還與飛機的主要承力結構前梁、後梁、框等非常接近。它複雜的骨架搭配需要精心設計,使其承載最大、傳力路徑最短。
一直以來,鐵鳥是型號研製的先行者。幾乎所有飛機在首飛前,都要在地面進行鐵鳥試驗。通過試驗,一方面確認系統的功能,另一方面「暴露」設計中可能存在的問題。
本世紀初,「先」誕生了ARJ21鐵鳥試驗臺,它是第一架集飛控、液壓、起落架系統為一體且安裝了駕駛艙視景系統的系統綜合鐵鳥試驗臺。而C919鐵鳥試驗臺則是第二個「現代化」的鐵鳥臺。
目前,C919大型客機的飛控、液壓、起落架等系統由國外供應商提供。儘管各系統在交付前都進行了嚴格性能鑑定,但不同的系統裝在一架飛機上能否協調一致、運行自如,也需要進行複雜的集成試驗,而「鐵鳥」就為這些試驗提供了一個理想的平臺。通過鐵鳥試驗,有時能暴露一些系統在設計製造中存在的問題,為項目研製贏得寶貴的時間,降低各種風險。
新飛機的好幫手
經過這麼多年的探索,技術不斷更新,C919開展系統集成試驗越發「厲害」,除了開展飛控系統試驗的「鐵鳥」,還增加了「銅鳥」、「電鳥」,分別開展電源系統試驗、航電系統試驗。目前,C919大型客機已形成「三鳥」聯試,儘可能將問題留在地面,最大限度地保障首飛及後續飛行安全。
三鳥聯試怎麼「試」?
「電光-光交換機-光電」轉換技術,解決了三鳥信號無損傳輸;
反射內存網技術,使三鳥間的仿真數據做到實時交互;
反射內存網技術使一些複雜的試驗成為可能。
鐵鳥、電鳥、銅鳥相互之間的信號傳輸是如何解決的呢?
「我們通過『電光-光交換機-光電』的方式解決這個問題,比如電鳥發布的指令是個電信號,在傳輸過程中電壓會衰減,信號會失真,我們將其轉換成光信號,通過光交換機傳輸給鐵鳥,信號到達鐵鳥後,又將光信號轉換成鐵鳥可識別的電信號,這樣就保證了信號無損傳輸。」
——C919大型客機副總設計師 周貴榮
三鳥聯試「試」什麼?
飛行剖面模擬試驗;
功能驗證試驗;
運營航線飛行試驗;
故障試驗;
安全性試驗。
目前,C919大型客機自主建立了一套飛行動力學仿真模型,集成在鐵鳥上的飛行仿真計算機中,正是這套仿真模型使得「天上的試驗地上做」成為可能。
遠期來看,三鳥聯試的試驗條件在工作中不斷完善,它將集成驗證越來越多的系統軟硬體功能,通過模擬飛行仿真手段和場景試飛的方法開展系統檢查和驗證,逐步替代一些在真機上開展的系統功能驗證試飛,降低試飛的風險和成本。
「也許將來天上的試飛會越來越少,地上的試驗越來越多。」這是黎先平對三鳥聯試的期待,也是項目全線的共同期待。