“ARJ21”客机

黄建国

蔚蓝的天空，阳光灿烂。热闹非凡的2014年珠海国际航展上，人头攒动，人们正争相观望“ARJ21”客机的空中表演。别看它宽大的机身圆鼓鼓的，但却十分轻盈灵巧，只见它时而上下俯冲，时而左右拐弯……博得观众阵阵掌声。更让人兴奋的是，2015年它就要开始投入航线运营。

国产首架涡轮支线客机

向上看去，飞机机身下部两侧镶嵌着硕大的后掠梯形机翼，其剖面形状非常特别，尾端细小微微上翘，被专家称为“超临界机翼”。这种翼型可大大延缓飞机高速飞行中出现的“波阻”，在产生巨大升力的同时，阻力却大大减小。机身后面的垂直尾翼上生出一块高高向上的水平尾翼，十分醒目！它面积大，整个儿可以偏转，又叫“T”形全动平尾。它对飞机的纵向俯仰、姿态改变以及稳定性起着至关重要的作用。之所以如此布局，是为了避开发动机喷射和来自机翼的气流的扰动，大大提升舵面的气动效率。

“ARJ21”客机粗大的机身截面与干线客机不相上下，宽敞、明亮的客舱内，有5排座位，且间距很大，可容纳78～90名乘客，舒适的环境可与大型客机相媲美。

驱动飞机快速前进的动力是来自机身后部两侧的两台CF34-10A型涡轮风扇发动机。其性能一流，推力大、耗油少、噪声小、污染低，单台推力达84千牛，能使“ARJ21”客机如同大、中型客机那样，作时速800～950千米的巡航飞行，也适合在我国西部高海拔地区上空飞行，航程可达3700多千米。如此优越的性能，使这款我国自主研制的客机一跃跨入世界同类飞机的先进行列。

挑战多种科技试验

飞机研制是涉及面广、条件复杂的系统工程，所以在研制中尽管采用了先进的理论和成熟的技术，但还不能保证万无一失，唯有开展多种大型验证试验，才能为新客机的成功运行保驾护航。

验证飞机外形的风洞试验 飞机的气动外形虽然在设计之初可依据设计指标、主要性能及经验来定，但最终还是需要开展风洞试验来不断地修正和完善。风洞试验是将缩小比例的飞机模型置于空气快速流动的几十米长的风洞中，测出模型飞机的表面压力，并计算得出飞机的升力、阻力及力矩，从而判断新飞机的外形是否满足预定要求。此外，风洞试验结果还是机体结构设计的重要依据，测出模型飞机机翼、机身、尾翼及舵面上的气动参数，用于飞机结构强度计算、材料选择和尺寸确定等。

考核飞机结构强度的静力试验 考核全机结构在最大气动力作用下承载和变形的能力，非全机静力试验莫属。“ARJ21”客机采用了一架真飞机在宽敞的试验大厅内进行多科目的静强度试验。机身、机翼和尾翼表面上遍布着成千上万的“应变片”，受力部位还连接着大大小小的杠杆，层层相扣，最后连到一个个液压作动器上，组成计算机加载系统。试验时，控制计算机按预定载荷曲线加载，通过“应变片”的测量值，即可准确得出全机载荷的分布。

静力试验由小到大逐级加载，测出正常飞行结果后再作最严酷的最大过载试验，直至机体破坏。最佳的破坏载荷系数不能太大，否则机体会超重。通常剩余安全系数为1.05～1.1。

测试飞行舵面的“铁鸟”试验 考核飞机升降舵、方向舵等舵面及起落架的运动性能，是确保飞机飞行安全的重要环节。“铁鸟”由钢质型材焊接成1：1的新飞机外形置于试验大厅内，“铁鸟”的翅膀、驱动机构、电传控制与真飞机一模一样。

“铁鸟”采用了先进的计算机控制、电液伺服加载系统，舵面载荷大小与空中非常接近。只要“铁鸟”试验达到满意的效果，新飞机的首飞成功就指日可待。“铁鸟”试验还可以人为设置种种故障，如“舵面卡死”“作动器断裂”“飞机失速”等来模拟飞机飞行中遭遇的危险，从而帮助飞行员，积累处置突发情况的经验。

侦测结构裂纹的疲劳试验 飞行中，客机座舱的内、外压力差非常巨大，机体长时间处于这种作用力下，易产生细小的裂纹导致疲劳破坏。20世纪50年代，英国的“彗星号”

客机，因机身疲劳在空中突然解体而震惊世界；2012年，台湾一架载有225人的波音747客机空中解体，也是疲劳断裂所致。为了应对这种悄无声息而产生的裂纹，“ARJ21”客机的设计中采用了“多传力路线”“减小应力集中”等诸多措施。另外，特意用一架真飞机作全机疲劳试验。如其中的襟翼试验，需驱动加载襟翼“放下—收上”全行程连续6万次，达到飞机30年寿命的使用次数。其间，不断跟踪，并监测结构是否产生裂纹及扩展，以确保飞机寿命期内不会出现疲劳断裂。

漫长而复杂的飞行试验

2008年11月28日，“ARJ21-101”从上海的大场机场腾空而起，飞向蓝天，实现了漂亮的首飞。不久后，它转场飞赴阎良试飞基地，开始了研发试飞，由于试飞测量的参数太多，内容非常广泛。后来，“ARJ21-102”“ARJ21- 103”和“ARJ21- 104”也一同加入到紧张的试飞中来。截至2014年年底，“ARJ21”型客机已累计飞行了2700多架次、5000多小时，并获得了中国适航当局颁发的适航证。

适航试飞须遵照中国和美国适航条例进行。在这竭尽保障乘客安全的500多项条款内容中，详细地规定新客机要“达到什么”，“不应该发生什么”，内容可谓包罗万象。这对“ARJ21”客机无疑是一个巨大的挑战。除地面试验外，条例还涉及空中试飞，并规定了试飞方法、测试条件、测试结果评判等。

承担试飞的4架ARJ21飞机年复一年地飞行在祖国浩瀚的蓝天上：在北方边陲的漠河机场作严寒低温试飞；在海南、长沙作严酷高温、高湿的空中试验；在茫茫戈壁滩上作大侧风危险科目……2012年底完成的失速试飞异常惊险，当飞机超大攻角飞行时，气流产生分离，升力突然降低，机头顷刻向下，极易酿成机毁人亡。虽然飞行员一生也难碰上一次这种情况，可是适航条例却要求，一旦飞机出现失速，飞行员应迅速改出，飞机不能出现破坏。为了这项试飞，“ARJ21-101”从2010年开始分四阶段共进行了180多架次、400多个飞行小时，才获得中方和美方适航当局的批准。

相比2年多的空中失速试飞，“ARJ21”客机的自然结冰试验历时更长。2010年起，“ARJ21”客机先后4次远赴新疆鲜有人知的“地窝堡”机场，寻找满足适航要求的结冰条件。看似万事俱备，但机会往往稍纵即逝，好不容易在2012年3月，抓住了一次机会，可惜时间太短，只作了小部分结冰试验。眼看取证的最后期限迫在眉睫，科研人员不得不把目光移到了加拿大和美国。

2014年3月，披着红白涂彩的“ARJ21-104”从哈尔滨机场起航向西伯利亚飞去，航行14000多千米，抵达加拿大的温莎机场。这里有着得天独厚的自然结冰优势，“ARJ21-104”的飞行试验进展十分顺利。在进行了9架次、超过27个小时的试飞后，所测试的机翼、风挡玻璃等防冰、除冰功能均达到了适航要求，结果堪称完美。

“ARJ21-104”满载着丰硕的成果返回，经北美—大西洋—太平洋，从西向东作了一次30000多千米的环球飞行。经受了种种暴风冰雪及大侧风的考验，“ARJ21”客机再次证明其具有很好的安全性。

国产大客机的开路先锋

宛若待嫁的姑娘，“ARJ21”客机如今万事俱备，成都航空公司将迎接它的到来。这是非常令人高兴的喜事，我国自主研制的支线客机成功了！

万事开头难，“ARJ21”客机适航花费了很长的时间。然而，它积累的经验和教训却是极其宝贵的。它是我国民用机首次采用“自主研制、国际合作、国际标准”的模式运行，有效提升了研制水平、产品市场化，让“ARJ21”走出国门，飞向世界。

“ARJ21”的适航过程，无论从适航条款的理解，还是技术路径、管理型式方面，都将使正在研制中的国产大客机——“C919”少走弯路，缩短适航周期。像“C919”危险试飞科目 “失速试飞”“自然结冰试验”等都可以复制“ARJ21”的全过程。

但是，“ARJ21”的意义决非仅仅如此！它是未来国产系列客机飞翔蓝天、走向世界的开路先锋！