C919發(fā)動(dòng)機(jī)的第一聲轟鳴

2016年11月11日上午10點(diǎn)40分，當(dāng)所有人都在電腦前關(guān)心昨晚網(wǎng)購(gòu)“業(yè)績(jī)”、查看寶貝是否發(fā)貨的時(shí)候，殊不知在位于上海浦東的商飛試車(chē)坪上，C919成功完成了發(fā)動(dòng)機(jī)啟封與點(diǎn)火試車(chē)試驗(yàn)，這次試驗(yàn)不僅對(duì)C919意味著拉開(kāi)了動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試的序幕，同時(shí)還是CFM國(guó)際旗下產(chǎn)品LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)的首次翼下啟封運(yùn)轉(zhuǎn)。試驗(yàn)的成功使C919向首飛邁出了重要、堅(jiān)實(shí)的一步。

C919飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)啟封和點(diǎn)火主流程有以下幾步：發(fā)動(dòng)機(jī)啟封、濕運(yùn)轉(zhuǎn)、目視檢查、多組干濕運(yùn)轉(zhuǎn)、目檢，一切指標(biāo)正常后最后點(diǎn)火試車(chē)。

其實(shí)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的試車(chē)試驗(yàn)分為多種，首先是研制過(guò)程中的臺(tái)架試車(chē)，例如C919選裝的這型LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)，在研制過(guò)程中就經(jīng)歷了地面試車(chē)臺(tái)上的包容性試驗(yàn)、外物吸入試驗(yàn)、吞水吞冰試驗(yàn)等，掛在波音747翼下進(jìn)行的空中試車(chē)，測(cè)試了發(fā)動(dòng)機(jī)在真實(shí)高空環(huán)境下的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，獲得了包線(xiàn)數(shù)據(jù)。定型后的發(fā)動(dòng)機(jī)就可以交付客戶(hù)了，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜性，生產(chǎn)廠商一般都會(huì)派工程師到航空公司或飛機(jī)制造商進(jìn)行技術(shù)支持。這次C919點(diǎn)火試車(chē)也不例外，由于是LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)首次進(jìn)行翼下點(diǎn)火，通用電氣（GE）、賽峰（Safran）和CFM國(guó)際均派出了優(yōu)秀的工程師到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行支援保障。

試車(chē)是門(mén)工藝活兒

拋開(kāi)C919飛機(jī)這次試車(chē)試驗(yàn)本身，我們來(lái)說(shuō)說(shuō)航空發(fā)動(dòng)機(jī)怎么試車(chē)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)雖然型號(hào)眾多，但所有型號(hào)的主要試車(chē)流程基本一致，只是在測(cè)試具體項(xiàng)目時(shí)操作略有不同。以最基本的臺(tái)架試車(chē)為例，主要流程為：接收發(fā)動(dòng)機(jī)，試車(chē)前準(zhǔn)備，發(fā)動(dòng)機(jī)上臺(tái)架安裝，啟動(dòng)前準(zhǔn)備，假啟動(dòng)和內(nèi)部啟封冷運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)，暖機(jī)，磨合運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)功能檢查，穩(wěn)態(tài)與瞬時(shí)態(tài)檢查，發(fā)動(dòng)機(jī)其他特性檢查和驗(yàn)證，冷機(jī)，密封性檢查，停車(chē)，內(nèi)部油封，發(fā)動(dòng)機(jī)在臺(tái)架上拆卸，外觀檢查及調(diào)整部位保險(xiǎn)、鉛封等，具體步驟如下。

第一步，檢查。毋庸置疑，所有設(shè)備進(jìn)行測(cè)試前都必須進(jìn)行詳細(xì)認(rèn)真的檢查。發(fā)動(dòng)機(jī)安裝后，必須確保所有接口正常連接，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)外部是否清潔，有無(wú)油跡，以辨別未來(lái)試車(chē)時(shí)可能出現(xiàn)的非正常漏液。檢查試車(chē)臺(tái)設(shè)備、電氣源車(chē)與現(xiàn)場(chǎng)其他準(zhǔn)備情況。發(fā)動(dòng)機(jī)通電檢查，在停車(chē)狀態(tài)下檢查所有涉及電氣系統(tǒng)通電狀況并調(diào)整，以確定各部位與功能正常。所有檢查項(xiàng)目中的重點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)裝置。

第二步，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部啟封和注油。發(fā)動(dòng)機(jī)離開(kāi)生產(chǎn)線(xiàn)后，需要進(jìn)行封存，直到上試車(chē)臺(tái)架或裝機(jī)才能啟封，這是為了防止在儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中受到外部環(huán)境損壞。發(fā)動(dòng)機(jī)啟封工作主要針對(duì)4個(gè)系統(tǒng)——燃油、滑油、液壓油和氧氣。燃油啟封的主要內(nèi)容是在規(guī)定的進(jìn)口燃油壓力下用燃油沖注發(fā)動(dòng)機(jī)燃油管路，以清除油封時(shí)留下的滑油?；蛦⒎馐菑陌l(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣和滑油箱放出油封后留下的滑油，并用規(guī)定的工作滑油充注滑油箱至規(guī)定的滑油位置。液壓油啟封是按照規(guī)定壓力向液壓系統(tǒng)注油，并在規(guī)定放油口放出液壓油，為使液壓系統(tǒng)正常工作，注油期間需全行程往返移動(dòng)作動(dòng)筒活塞，直到流出的液壓油無(wú)氣泡且脈沖均勻，最后需確保無(wú)泄漏。氧氣系統(tǒng)啟封指將發(fā)動(dòng)機(jī)供氧接頭與氧氣瓶減壓器出口連接，確保系統(tǒng)壓力與密封性。

第三步，當(dāng)所有系統(tǒng)啟封后，發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)進(jìn)入不點(diǎn)火的冷運(yùn)轉(zhuǎn)程序。冷運(yùn)轉(zhuǎn)是指由啟動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)帶到規(guī)定轉(zhuǎn)速，期間不供燃油，目的是吹除發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)積油。當(dāng)滑油箱或滑油系統(tǒng)排空時(shí)，通過(guò)冷運(yùn)轉(zhuǎn)使滑油注入發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)。順槳后抽回機(jī)匣內(nèi)滑油，并檢查轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)雜音、測(cè)定啟動(dòng)機(jī)實(shí)際的帶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。冷運(yùn)轉(zhuǎn)又細(xì)分為兩種，干運(yùn)轉(zhuǎn)和濕運(yùn)轉(zhuǎn)，前者是指靠啟動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃油系統(tǒng)不供油，后者供油，后者的運(yùn)行狀態(tài)與點(diǎn)火開(kāi)車(chē)僅差一道幾安培的啟動(dòng)電流。C919發(fā)動(dòng)機(jī)啟封后首先進(jìn)行濕運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)涵道噴出了薄薄的白色油霧，之后又進(jìn)行了多組干、濕運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部多余液體徹底排放干凈，各部件運(yùn)轉(zhuǎn)流暢。

第四步，點(diǎn)火啟動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)加速到規(guī)定的慢車(chē)狀態(tài)稱(chēng)為啟動(dòng)。啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)就可以通過(guò)壓氣機(jī)、燃燒室與渦輪形成循環(huán)自行運(yùn)轉(zhuǎn)了。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)不僅可以通過(guò)那一道電流啟動(dòng)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的不同，還有其他多種啟動(dòng)方式。冷啟動(dòng)，是指發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)至少1.5～2小時(shí)后的啟動(dòng)，稱(chēng)為冷態(tài)啟動(dòng)或地面冷啟動(dòng)；熱啟動(dòng)，指發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或停車(chē)后，規(guī)定時(shí)間內(nèi)的再啟動(dòng)或排氣溫度指標(biāo)不低于規(guī)定值的再啟動(dòng)；補(bǔ)氧啟動(dòng)，模擬空中啟動(dòng)過(guò)程中，向點(diǎn)火器補(bǔ)充供給氧氣的啟動(dòng)；等效電源啟動(dòng)，指對(duì)于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，必須具備用發(fā)動(dòng)機(jī)上的電瓶電源成功啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。試車(chē)臺(tái)要備有模擬外場(chǎng)電源輸出特性的等效電源。

因?yàn)檫@次試驗(yàn)是C919首次進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，因此需要地面電源、氣源車(chē)輔助，屬于冷啟動(dòng)。按照設(shè)計(jì)順序，左右兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)分別進(jìn)行點(diǎn)火并維持慢車(chē)轉(zhuǎn)速10分鐘。慢車(chē)轉(zhuǎn)速是指渦輪扭矩等于轉(zhuǎn)子阻力矩的轉(zhuǎn)速，這時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)基本不產(chǎn)生推力，也叫做空車(chē)轉(zhuǎn)速。C919發(fā)動(dòng)機(jī)首次慢車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，尾部明顯可見(jiàn)藍(lán)色尾氣噴出，有一股淡淡航空煤油味道。

一個(gè)小細(xì)節(jié)，C919發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試車(chē)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口下放了兩扇鐵質(zhì)柵格網(wǎng)，這是為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)氣道前的低壓區(qū)形成微型龍旋風(fēng)將異物吸入。

發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與記錄就是外界看不到的工作了。數(shù)據(jù)是判斷啟動(dòng)過(guò)程是否正常和檢查啟動(dòng)失敗原因的依據(jù)。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，必須記錄的數(shù)據(jù)一般有：從啟動(dòng)開(kāi)始到點(diǎn)火的時(shí)間和轉(zhuǎn)速；點(diǎn)火的持續(xù)時(shí)間；從啟動(dòng)到啟動(dòng)機(jī)脫開(kāi)的時(shí)間和轉(zhuǎn)速；從啟動(dòng)開(kāi)始到穩(wěn)定的慢車(chē)狀態(tài)的時(shí)間和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速；啟動(dòng)最高排氣溫度；滑油壓力開(kāi)始指示的時(shí)間和慢車(chē)狀態(tài)壓力值；啟動(dòng)燃油壓力和主燃油系統(tǒng)的副油路壓力；啟動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)和點(diǎn)火系統(tǒng)的工作參數(shù)；其他啟動(dòng)過(guò)程中需要記錄的數(shù)據(jù)。以上是一般發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，而LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)在C919翼下的首次點(diǎn)火，想必需要監(jiān)測(cè)更多的數(shù)據(jù)指標(biāo)。

從上午十點(diǎn)左發(fā)正式啟動(dòng)點(diǎn)火，到右發(fā)試車(chē)成功后停車(chē)，看似短短的40分鐘背后，凝聚了上至總師下到現(xiàn)場(chǎng)機(jī)務(wù)無(wú)數(shù)科研人員的力量。這讓人想到2008年9月12日深夜，ARJ21飛機(jī)101架機(jī)兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)一次性點(diǎn)火成功運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻，一直守候在現(xiàn)場(chǎng)的ARJ21項(xiàng)目總指揮羅榮懷、C919總師吳光輝與在上幾百人一起歡呼的畫(huà)面。有了那次試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，C919試車(chē)成功時(shí)的歡呼顯得沒(méi)那么熱烈，因?yàn)檫@一切是注定要發(fā)生的，而且沒(méi)有ARJ21那次“有無(wú)限的磨難等在前方”。然而點(diǎn)火試車(chē)的成功只是C919首飛前的一個(gè)大節(jié)點(diǎn)，后續(xù)試驗(yàn)還得按部就班，還有太多事情要做。

C919發(fā)動(dòng)機(jī)背后的故事

正如上文所述，11月11日上午進(jìn)行的點(diǎn)火開(kāi)車(chē)試驗(yàn)只是首飛前需要邁出的關(guān)鍵的一小步。之后，單是動(dòng)力系統(tǒng)，至少還需進(jìn)APU自主點(diǎn)火，地面低速滑行、中速滑行等試驗(yàn)，期間還得進(jìn)行機(jī)上航電、動(dòng)力、舵面等多系統(tǒng)或部件的獨(dú)立與聯(lián)合測(cè)試。

C919選擇的LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)由CFM國(guó)際生產(chǎn)，這是一家由GE和賽峰兩家公司組建的合資公司，其中GE主要負(fù)責(zé)研發(fā)生產(chǎn)LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)部分，賽峰負(fù)責(zé)風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)和低壓渦輪等。在“飛機(jī)啟航，動(dòng)力先行”的國(guó)際民機(jī)研制慣例下，C919動(dòng)力設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在2009年給出了技術(shù)指標(biāo)要求與產(chǎn)品規(guī)范定義，在權(quán)衡利益與風(fēng)險(xiǎn)后，提出了比目前運(yùn)營(yíng)的同類(lèi)型飛機(jī)節(jié)油12%～15%，比國(guó)際民航組織（ICAO）要求的排放指標(biāo)低50%等要求。最后在中國(guó)商飛與CFM國(guó)際接洽商討C919發(fā)動(dòng)機(jī)指標(biāo)的那段日子里，空中客車(chē)于2010年12月1日正式對(duì)外宣布了A320neo系列方案，波音也在同期宣布了737MAX方案，兩者都是在各自銷(xiāo)量最大的窄體機(jī)平臺(tái)上更換新型發(fā)動(dòng)機(jī)，以滿(mǎn)足未來(lái)市場(chǎng)需求。面對(duì)空客、波音兩家航空制造巨頭的競(jìng)爭(zhēng)，C919在技術(shù)指標(biāo)的爭(zhēng)取上竭盡了全力。曾有媒體報(bào)道，在簽合同的前一晚，C919動(dòng)力團(tuán)隊(duì)還與CFM公司執(zhí)行副總裁與總設(shè)計(jì)師一直僵持到凌晨3點(diǎn)，并最終說(shuō)服其在發(fā)動(dòng)機(jī)油耗指標(biāo)基礎(chǔ)上再降低0.2%。

C919飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)合同的最終簽訂是在2011年6月。而在兩個(gè)月前，因受空客與波音換發(fā)計(jì)劃的影響，C919在進(jìn)入系統(tǒng)聯(lián)合定義（JDP）設(shè)計(jì)階段后，CFM國(guó)際提出將發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸增大到78英寸（約1.98米），既現(xiàn)在的LEAP-1C方案，該方案雖然能帶來(lái)油耗、推力余量等方面的好處，但會(huì)給當(dāng)時(shí)正處于設(shè)計(jì)階段的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝布局、重量增加和阻力損失等方面帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。在戚學(xué)峰——一位從GE跳槽到商飛，從基層設(shè)計(jì)師干到商飛上飛院動(dòng)力燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究部部長(zhǎng)的青年才俊以及他的“動(dòng)力團(tuán)隊(duì)”帶領(lǐng)下，相關(guān)研發(fā)人員與CFM國(guó)際一起開(kāi)展了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)短艙的外形尺寸優(yōu)化工作，并最終使發(fā)動(dòng)機(jī)短艙最大直徑減少102毫米，間接帶來(lái)了0.3%耗油率收益。

關(guān)于不遠(yuǎn)的未來(lái)

C919的每一步進(jìn)展，都會(huì)引起外界的強(qiáng)烈關(guān)注，而目前人們最關(guān)心的則是首飛時(shí)間。C919是一款高度集成、高度復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品，其研發(fā)脈絡(luò)必將遵循科學(xué)的邏輯。在探討C919何時(shí)首飛這個(gè)問(wèn)題上，我們不妨回頭看看ARJ21，ARJ21于2007年12月21日在上海完成總裝下線(xiàn)，2008年8月進(jìn)入試飛站，全面進(jìn)行系統(tǒng)地面綜合測(cè)試、全機(jī)結(jié)構(gòu)地面試驗(yàn)，9月12日在試飛站完成首次發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試車(chē)，10月15日完成地面靜態(tài)試驗(yàn)，11月28日實(shí)現(xiàn)首飛。與ARJ21相比，C919的試驗(yàn)工作雖然有ARJ21的經(jīng)驗(yàn)鋪墊，但又非完全相同，因?yàn)闉榱俗汾s國(guó)際民用飛機(jī)發(fā)展的腳步，C919在設(shè)計(jì)之初就使用許多先進(jìn)的技術(shù)，這其中又有許多對(duì)中國(guó)工程師而言是第一次，難度可想而知。

C919目前正在按計(jì)劃認(rèn)真地進(jìn)行首飛前的每一項(xiàng)試驗(yàn)，不拖，也不能急，至于它何時(shí)將首飛，會(huì)在并不遙遠(yuǎn)的未來(lái)。

責(zé)任編輯：陳肖