C919话计量
C919于2007年开始立项, 2017年5月5日在上海浦东机场首飞成功。百年飞天梦, 十年磨一剑。这架飞机从无到有, 承载了亿万国人对中国航空事业的期待。
商用飞机制造被誉为“现代工业之花”, 是制造业强国的重要标志。C919作为中短程商用干线飞机, 长38.9米, 连翼展宽35.8米, 可载重20.5吨, 巡航高度达12100米, 标准航程型设计航程为4075公里, 增大航程型设计航程为5555公里, 基本型全经济级布局为168座, 混合级布局为158座, 是名副其实的“大飞机”。
一架大型商用客机由数以百万计的零部件组成, 涉及飞控、液压、电气、航电、动力燃油及环控等数十个复杂系统。计量测试工作贯穿了商用飞机预研、设计、生产、制造、试飞以及客户服务与维修等全寿命周期, 起着重要的支撑和保障作用。
从试验验证过程的顶层设计角度, 商用飞机“大计量”环节分为机载系统类计量测试和机体类计量测试。这两大环节, 先后贯穿预先研究、工程设计、生产制造、试飞以及客户服务与维修等环节。
机载系统类计量测试
目前已建立面向ARJ21和C919项目的航电综合实验台 (电鸟) 、电源系统综合实验台 (铜鸟) 和铁鸟综合实验台, 建立了ARJ21部分成品件综合测试台及半自动电缆导通测试设备;正在建设面向下一代远程宽体客机项目的多电实验室和C919项目成品件 (电子电气类) 综合测试台;已经具备特种机载设备遥测、陆空测试设备联调等能力。
大型客机地面模拟试验对飞机系统的设计具有重要意义, 是提供设计依据、验证设计效果的数据来源, 它主要依托“铁鸟试验台”实施。
C919设计的数据来源———“铁鸟试验台”意义非凡
铁鸟试验台 (Iron Bird) , 是一架钢铁骨架的“飞机”, 就像一只永远不会上天的大鸟。它与真实飞机的尺寸完全一致, 其飞控、液压、起落架等系统的安装物理位置、角度和接口, 液压管路布置走向及安装方式与真实飞机一样, 保证了系统试验的真实性。
具体而言, 借助铁鸟试验台开展地面模拟试验的作用主要有三个:
一是在飞机研制过程中, 开展飞控、液压、起落架和航电等多系统的综合试验, 确保首飞的安全, 验证各系统的功能、性能、接口的协调性以及对适航条款的符合性。
二是在飞机试飞过程中, 为了保证试飞安全, 解决试飞中发现的问题, 需在试飞前进行相应的试验, 并对试飞中暴露的问题在试验台进行故障的复现和定位。
三是在飞机航线运营中, 会暴露出一些新的问题, 需要在试验台上对故障进行定位, 评估对安全性的影响。航线运营还需要对所完成的设计验证和适航验证试验进行追溯。
大型客机地面模拟试验中用于试验的测量系统具备测试700至800个被测点的能力, 试验中使用的测试传感器超过600个。通过对试验用测试传感器、仪器仪表和测量系统开展周期检定和系统校准, 能够保证试验结果准确, 确保民机产品安全可靠。
机体类计量测试
建立了全机级气动外形的测量、风洞测试与校准、ARJ21部装和总装半自动对接、C919部装全自动对接测量等能力;建立了材料/标准件合格鉴定、工艺规范验证、全机级静力/疲劳试验、部分材料/标准件入厂复验、部分机构件/密封件机械失效分析、环境测试以及面向生产制造过程的无损检测能力。
上述测量能力基本满足ARJ21小批量年产和C919研制批的需求。
C919大部件的完美对接———“激光跟踪仪”功不可没
激光跟踪仪是利用激光干涉、测距仪和两个相互垂直的角编码器组成的三维光学坐标测量仪器, 通俗地说, 它是利用光的反射、光的干涉和光电信号转换等原理实现测量的仪器, 它使用激光来跟踪目标反射镜, 通过自身的测角系统和激光测距系统来确定空间点的坐标, 从而实现完整的测量过程, 其测量精度最高可达到0.015mm。与汽车制造整体装配工艺不同, 大飞机在未进行装配前是分离的, 机头、机身和机翼分别来自国内不同的制造商。通过大部件装配对接, 将原本分离的大部件逐步对接成龙, 最终形成一架完整的飞机。飞机大部件对接精度要求极高, 稍有偏差, 飞机性能便会受到严重影响, 必须采用先进的测量设备和定位调姿设备, 而激光跟踪仪正是飞机大部件对接的标尺和眼睛。
航空发动机被誉为飞机的心脏, 在设计、预研、技术攻关、仿真试验过程中需要反复进行精确测量, 它对于流动, 传热, 材料, 振动, 控制等各个方面, 都有非常高的要求;飞机上各类航空电子系统在研发、制造、集成、测试和试验中都需要进行量值传递和溯源, 以确保飞机的安全运行。
除了飞机生产制造, 飞机过站维护、定检、大修中用于测试飞机动力, 机械、仪表、电子等各系统的计量仪器, 与排除故障及维修质量密切相关。
机场通信、导航、雷达设备系统和助航灯光系统能力是否符合飞行标准, 也需要计量测量判定。各种气候条件下的跑道摩擦系数对飞机安全起降有无影响, 也需要由跑道摩阻测试仪来提供准确数据……
每一步都少不了计量在背后的默默支持!
为了加强计量测试技术研究和应用, 尽快弥补在商用飞机计量测试领域存在的短板与缺陷, 解决阻碍商用飞机产业质量提升、创新发展的关键领域的计量测试难题, 不断完善商用飞机产业计量测试服务体系, 促进商用飞机产业创新发展和质量提升, 中国商用飞机有限责任公司于2014年9月正式启动国家商用飞机产业计量测试中心申报工作, 筹建国家商用飞机产业计量测试中心。2017年5月6日, 继我国国产大型客机C919首飞成功后, 国家商用飞机产业计量测试中心正式成立。该中心以我国商用飞机研制和验证环节计量测试工作为重点, 贯穿商用飞机产业全溯源链、全寿命周期、全产业链, 为产业发展提供计量测试技术和计量科技创新服务, 为我国商用飞机产业健康发展及安全运行提供有效计量保障。
大飞机的诞生, 彰显大国实力, 凝聚大国智慧, 承载大国重托。从曾经的“望尘莫及”到今日的“同台竞技”, 实现了质的飞跃, 大计量一直伴随左右!
