中國的大飛機計劃共18資料

1、中國的大飛機計劃：飛機安全設計中國的大飛機的夢想，從運十到干線，從干線到AE100,從AE100到ARJ,再到現(xiàn)在的C919,算是走了一個半徑不小的螺旋式上升的過程。這幾個項目，有著幾代工程師的辛勞甚至血汗， 更有著他們當年夢想的生成， 破滅， 重生,再破滅和再重生。這當中的辛酸和喜樂,痛苦和絕望,是局外人很 難體會的。如今ARJ項目在收尾，C919剛幵始，筆者想以一個局外人的觀 點,分析一下中國的大飛機計劃中做得成功或是不成功的地方。同時,以 借此機會分析一下波音和空客各自的成功之處，來和中國的大飛機計劃比 較一下，看看能 不能對現(xiàn)在也好，將來也好的中國民機工業(yè)有所幫助。 本人將以討論重點的

2、形式分題展開。 因為時間有限， 只能一個星期寫一點， 所以將會以分題更新帖子的形式發(fā)表，還請有興趣的同好耐心等候文章的 寫完。分題一：安全看到過很多人說過堅決不會坐中國設計生產的飛機，認為那是不安全的。雖然本人和大多數(shù)人一樣，對這種思維嗤之以鼻，但不同的是，我在這里 要告訴有這種思維的人，你們的這種想法錯在哪里。不是因為你是否愛國 或是否愛自己，而是告訴你們，什么才是真正安全的飛機，還有他們的設計方法。稍微懂行一點的軍友，應該都知道FAR25部這個設計指導規(guī)范。但是我想可能這里沒有誰有這個耐心和毅力把他看完的，所以可能也就沒有多少人 知道這個指導規(guī)范是怎么來的。所以在談民用客機的安全性之前，讓

3、我們 先來談談什么是FAR25部。FAR-25/CS-25FAR25/CS25規(guī)定，任何想得到FAR或是EASA認證的新設計的大型客機（不 包括空乘人員的乘客人數(shù)在 19人以上的螺旋槳推進的飛機，或是 10 人以 上的噴氣推進的飛機。 想想為什么運十二的載客量是 19 座而不是 20座）， 都要符合FAR25/CS25部的設計規(guī)范。小于 19/10座的要符合FAR23/CS23 部的設計規(guī)范?，F(xiàn)在我們來看看什么是 FAR25/CS25部以及得到FAR25/CS25部認證的意義 是什么。那什么是 FAR25/CS25部呢？有人說這是民用客機設計的圣經， 但我覺得它更象是如來佛的手心。因為如果你至

4、少稍微看過它，就會發(fā)現(xiàn) 它里面雖然有時也會有公式和具體的數(shù)字，但更多的時候，它都只是在說XX XX的設計，要保證不會因為單一的故障（FAILURE而產生“嚴重”（CATASTROPHIC的后果。為什么這樣做，是有原因的。這當中有很深遠 的背景，考慮到本文的篇幅，我們就不扯遠了。簡單來說，F(xiàn)AA和 EASA只是對設計提出要求，具體怎么設計，F(xiàn)AA和 EASA并不想捆住設計廠家的手腳，而影響對新設計和新材料的引入。也就是說他們對于孫猴子們怎么翻 跟頭并不感興趣，因為這樣一來會限制創(chuàng)新。但對于孫猴子不能翻出他們 的手心，他們可是看得非常非常的緊的。很多人說FAA/EASA會卡中國人的脖子，其實他們不

5、光是卡中國人的，他們卡所有人的。但這是后話，我 先按下不表。民用航空發(fā)展到現(xiàn)在，可以說有了非常詳細和大規(guī)模的樣本空間。對于飛 機的結構來說，一般民用飛機的飛行包線都是約定俗成的。所以 25 部會 有具體的設計要求。比如大家熟悉的全機靜力，起落架落震，環(huán)境，壽命 等等。但對于飛機的系統(tǒng)， 就不一樣了。 我這里重點討論一下系統(tǒng)的設計。統(tǒng)計顯示，對一個新設計的飛機來說，一般在一千萬個飛行小時左右，會 出現(xiàn)一次“災難性”事故，（比如波音 777 在倫敦的那次事故，雖然沒有 死人，但飛機毀了，沒死人只是運氣，所以算是一次CATASTROPHI的事故），或者說，一架新設計的整機，平均來說，不管是否經過 F

6、AR25/CS25 認證過的， 它出現(xiàn)嚴重飛行事故的幾率是在 10-7 左右。 因此， FAR25/CS25 部的對于系統(tǒng)的最終要求，也可以說是唯一的要示，就是看你新設計的飛 機系統(tǒng)，是不是能達到這個“災難性故障”率的要求。這個要求分到各個 系統(tǒng)，也就因此會更苛刻。為了簡單起見， 25 部中，假設一架飛機會有一 百個系統(tǒng)（實際上要少得多） ，因此各個系統(tǒng)的設計， 也就是要求出現(xiàn)“災 難性”故障的幾率在 10-9 以下。具體到各個廠家，他們都有一套和這個 25 部相對應的設計規(guī)范策略， 以確保他們設計的飛機能夠通過認證。 而這 個內部的設計規(guī)范， 則是各個廠家經驗的集成， 可以說在各方面又會比

7、25 部的要求來得苛刻和具體。根據故障后果的不同，故障也分為幾級，“災難性”以下，還有“有害 HAZADUS, “嚴重MAJO”，“輕微 MINOR 有及 “無安全隱患 NO SAFETY EFFECT四級，他們可以發(fā)生的幾率也以 100 為單位上升，分別是 10-7， 10-5 ， 10-3 ，和 10-1。但這樣問題就來了。怎么驗證一個系統(tǒng)或是整機設計在出現(xiàn)“災難性”故 障的幾率能符合這個要求呢？簡單的想法就是實驗，用實驗的數(shù)據證明這 一點。有些系統(tǒng)， 因為在設計上的繼承性， 在現(xiàn)役的飛機上已經服役多年， 用實際應用的具體統(tǒng)計數(shù)字是最有說服力的。但這里有一個雞和蛋的問 題。對于中國商飛，以

8、及中國的系統(tǒng)供應商來說，他們旗下沒有任何的已 通過認證裝機的例子可言，所以這個辦法行不通。（題外話，這也是為什 么ARJ和C919一幵始會選用國外成熟供應商的產品的一個主要原因，如 果全用中國自己的供應商，先不說能否提供兩機所需要性能的系統(tǒng)，就算 可以，他們因為沒有任何已經認證產品，在系統(tǒng)認證方面，他們就不得不 花很大的精力和金錢來補這個不足。問題是即使它們有時間和財力補上這 個不足，ARJ也好，C919也好，他們可能都到了退役的時代了。所以先不 說有沒有必要全用中國的產品，就是你想要這樣，也是有很長的一個過程 的。）而另一個方法，就是對于一個新設計的飛機來說，他們的系統(tǒng)，在 設計之初，就進行

9、安全分析，以理論的形式，證明這個設計能達到這個要 求。任何機械電子系統(tǒng)，他們如何運作都是可以推斷的。同時如果他們失 效，失效的后果也在絕大多數(shù)情況下是可以預料的。 （為什么說絕大多數(shù)？ 因為總有誤判的時候。但如果真的出現(xiàn)了，代價是巨大的，比如豐田的剎 車系統(tǒng)。這是后話）這就引出了一個 DAMAGE-TOLERANCE傷容限）或是 FAIL-SAFE （破損安全）的設計方法。25 部的一個首要要求， 就是不能因為一個系統(tǒng)， 或是一個系統(tǒng)內的某個設 備的單一故障，而直接或連帶影響其它設備故障并最終導致飛機出現(xiàn)“災 難性”故障。所以當今新設計的飛機，在系統(tǒng)是有備份的，根據系統(tǒng)重要 性的不同有的甚至是

10、多重備份的，比如飛機的操控系統(tǒng)。因為系統(tǒng)出故障 在所難免，要的是出了故障，飛機還能安全落地。（比如澳航的發(fā)動機出 了那么大的故障，這在以前幾乎肯定是機毀人亡，但就是因為有備份，加 上好的RP安全著陸，無人傷亡）。具體到實施這樣的設計， 就是在系統(tǒng), 以及系統(tǒng)內的每一個設備，在他們正常工作的條件下，他們的故障率都是 經過分析研究甚至實驗過，以至于 FAA和EASA有足夠的信心這些設計是 能達到要求的。這種分析的細致達到什么程度？就是飛機每一根導線，接 頭的針腳，鉚釘，螺絲，連桿，以及逐層向上組成的所有系統(tǒng)，全部有故 障分析和后果分析以及他們可能發(fā)生的幾率。為了在整機這一級能達到 10-7，在設計

11、之初，各個系統(tǒng)在各種飛行狀態(tài)下可能發(fā)生的故障，都會有 分級，以至于當把這些故障綜合考慮以后的飛機總的出現(xiàn)“災難性”的后 果的故障幾率在 10-7 以下。 10-7，或者說一千萬飛行小時是什么概念？ 對于一架飛機，那是一千一百四十一年半。如果一架飛機的產量和保有量 是一千多架以上，一年可能才能攤上一次“災難性”的后果。這是對所有 的經過認證飛機而言特殊案例安全分析上面我們談到了飛機的系統(tǒng)安全分析。這種分析雖然已經非常的細致，但 還不全面。航空安全分析，一般都是基于一個常用的模型。是什么呢，就 是這幾十年的客運經驗下來，一般的系統(tǒng)會出什么問題，在多大的程度上 會出問題，這些東西業(yè)內的人都是非常的清

12、楚了。所以在做安全分析的時 候，會有一些基本的假設，那就是一個系統(tǒng)內，一般只會同時出現(xiàn)一個故 障，個別情況兩個或是三個。這個很好理解，因為如果假設所有的故障全 是同時出來，那也就不用搞設計了，因為這是不可能?？梢哉f，這個假設 雖然看上去過于樂觀，但實際上和實際飛行中曾經出過故障的故障率還是 非常吻合的。（懂行的人可能這時候會想到 MEL或是MMEL這個我們暫時 不表，容我以后再說。）所以說這個假設還是科學的，但有一些特殊（有 的其實還相當?shù)某Ｒ姡┑那闆r下，這個假設不成立。對于這些“特殊”的 案例，設計部門還要進行所謂的特殊案例安全分析。般案例主要有如下幾種：1鳥撞，也有稱是“鳥襲2非包容性主發(fā)

13、動機故障3非包容性輔發(fā)動機故障4高壓容器破裂5螺漿破裂故障6個別起落架為收起狀態(tài)時降落7擦尾8系統(tǒng)生存9后承壓壁穿孔等等 這九個是比較常見的，但肯定不止這些。有些可能還不能公開。當這些特 殊事件發(fā)生時，因為受到損壞而不能工作的系統(tǒng)設備可能就不只是一兩個 了。這時候就要以最壞的情況估計可能的故障，讓飛機在這種情況下還能 安全降落。非包容性發(fā)動機故障第 7 頁因為最近還真出了幾件大事，所以我們不妨從頭條新聞的澳航事故說起。也就是第二條，非包容性主發(fā)動機故障。（第三條其實和這個很相似，但一般APU所在的位置比較敏感，所以要單獨分析。）這種事故發(fā)生的頻率并不高，遠小于1還有6和7出現(xiàn)的可能性。但在所第

14、8頁第 11 頁有的特殊案例中，這種事故是最難分析和預測的。因為發(fā)動機內部件的動 能和壓力巨大，一旦轉子部件破裂，以現(xiàn)在的材料和技術，尚不具備在商業(yè)上可行的方案有可能包住破片。風扇做為轉速最低的轉子，在應用新材 料和新的制造工藝以后，已經做到可以包容了。但核心機還不行。忘了在 哪里看過了，大推力轉子發(fā)動機的破片的最大能量，和剛出炮口的三十多 毫米的加農炮彈相當。大家可以想一下，民用飛機上有什么地方能抗住這 樣的沖擊。所以在分析這種故障的時候，都把破片當成是無限能量，所經 之處，一率被毀。所以在飛機上的設備，一般都不會放在轉子盤破片路徑 上的。如果不考慮操控的影響，飛機的發(fā)動機甚至都不應該對稱分

15、布（當 然這是不可能的了）。另外布線設計，有專門避開這種故障的設計，避不 開的地方，系統(tǒng)和備份系統(tǒng)的線路要保證不被同一塊碎片擊中。被擊中的 線束中也不能有相同系統(tǒng)，相同設備的線路。線束間也要有足夠的間隔。 能看到飛機布線圖的，有時可能會不明白為什么在對重量非常敏感的飛機 上，有些線路卻是繞著圈走。不用問，就是防著這個的。所以這次 A380 出了這樣的事，還能安全的降落，并不奇怪。這次損壞的FAR系統(tǒng)包括一套液壓系統(tǒng)，前緣襟翼驅動軸和控制電路，兩個油箱穿孔，后 緣襟翼穿孔，同邊另一發(fā)動機的部份操控電路，燃油橫向輸送閥的操控等 等。未經證實的消息還有聲稱另一套液壓系統(tǒng)也有部分損壞。這些故障加 起來

16、，這在以前是足夠讓飛機摔下來的。但經過當年那些血的教訓， 都陸續(xù)在 25 部內有針對性地提出設計要求，讓飛機在這些情況下還能安 全降落。比如當年 DC10 的事件，雖然有四套液壓系統(tǒng)，但不幸都通過同 一個區(qū)域而同時失效，釀成慘剮。那以后FAR引入了“相同模式分析”“非相似性設計”等等，以圖解決這個問題。同時工業(yè)界也發(fā)明了液壓“保險 絲”，以及現(xiàn)在最新的電液伺服系統(tǒng)，徹底把這種危險減到了最低限度。但是能做到所有成員沒有傷亡，還是需要一點人品的。網上有的一些這方 面的照片，可以看出這個事故可能造成的影響。鳥撞這個案例非常的常見。前年也出過一個這樣的事故，而且是雙發(fā)失效。但 飛行員以非凡的技術和膽識

17、，把飛行安全地降在了水面上。這件事當然讓 飛行員出了名，但當事的飛機制造商也沒有閑著，在各種場合也多方面展示飛機在這件事中的表現(xiàn)，比如飛控的AUTO TRIM應急電源系統(tǒng)，還機體的強度等等。另外大家非常熟悉的就是飛機發(fā)動機在認證以前，都要做吞鳥試驗等等。 但大家可能不知道的是，在設計一架新客機的時候，所有可能被鳥撞上的 地方（系統(tǒng)），都要做分析，確保沒有系統(tǒng)的損失會導致飛機無法安全降 落。網上也有不少這樣方面的照片。特別要提到的是，鳥撞到飛機的發(fā)動 機，也是有可能造成前面所說的發(fā)動機非包容性故障的。 所以在這次 A380 事故初期，權威機構并不排除有可能是鳥撞的原因。鳥撞對于飛機的機頭，風擋，

18、前緣襟翼，發(fā)動機，發(fā)動機吊架，尾翼前緣,起落架等等，都提出了專門的要求。這方面25部都有相應的要求。而且鳥撞也不局限于低空的起飛降落階段，有在萬米高空撞上過老鷹的。BIRDSTRIKESAndr Srasseur - Early Bi有些案例可能過于專業(yè)，就不一一詳述了，如果大家有興趣，我回頭再增 加。下來本來要作一個安全方面的結論，但看到有朋友對于安全生產有擔心。本來我是想在分題二，“文檔”當中涉及的。考慮到這的確也是一個 安全問題，還是有中國特色的安全問題，所以在下一期里，我將單獨講述 安全生產方面的問題。在此也做為下一期的預告。飛機的生產和營運安全下面有朋友這樣說道：“ TG人做事情更多

19、的是上有政策下有對策，工人素質很關鍵。我的意見是不一定照拌米國人的“規(guī)定”而是用 TG自己的方法，狠抓工程質量，管理人員真實反映數(shù)據。航天口就是個很好的例子。 航天質量管理直得學習?！边@個說法聽上去很對。不過這個建議的核心其實就是“人治”。只要是人 做事，不管是 TG 還是米共，其實都有一個工人素質的問題。在人和機械 的組合當中，最不可靠的還就是人，機械本身可比人的可靠性要高多了。 要不機械這個詞也不會有形容詞的用法?，F(xiàn)代航空的高安全性和高可靠 性，靠的就是不斷地排除或是弱化人的因素才達到的。如果是人治，天天 都會有飛機摔下來。而且 FAR/CS 25部，也不是什么米國人的“規(guī)定”。 不是人家

20、為了收買路錢設下的關卡。這是一部在多少血與火的教訓和經驗 后總結出來的行業(yè)精華。要不為什么當我們的國家還是在文革的這種政治 背景下，還會按照它的“規(guī)定”去設計我國的第一架民用運輸機運十？它里面的這些“規(guī)定”，就是讓你避免出安全事故，或是實在避免不了的情 況下不死人，而實在不能不死人的情況下少死人。這樣的“規(guī)定”，你為什么不去學習遵守，而要去另搞一套呢？當然你可以不照他們的辦，你的 飛機一樣還是可以在這個“規(guī)定”管不著的地方飛。前蘇聯(lián)怎么樣？航空 工業(yè)比中國強吧？他們的飛機都不是按這個“規(guī)定”設計生產的，你更愿 意坐他們的飛機嗎？航天產品基本上是實驗室性質的生產方式，根本沒有批量的概念和形式，

21、當然也就沒有辦法在航空領域推廣。航天產品對質量的要求，又是航空產 品不能比的。成本和需求擺在那里。而航空工業(yè)的產品的量，是航天產品 沒有辦法比的。想想每天在天上飛的飛機數(shù)量，你以這個數(shù)量發(fā)火箭，你 生產制造得過來嗎？所以中國在航天的那套經驗，是不能照搬到航空上來 的，雖然那種精神的確是值得航空人學習。不同的行業(yè)，生產和運營的方式是不一樣的。不一樣在哪里呢？那就是， 航空產品從生產到運營直到壽命的終結，它都是在被監(jiān)視的。一件用在飛 機的零件，除了象螺絲鉚釘這種通用零件以外，其它所有在飛機上用的設 備，他們都有“戶口本”的， 什么時間， 在什么廠家， 由那個工人生產的， 曾在什么時間段內用在哪架飛

22、機上，什么時候送過修，翻過新，后來又用 在哪架飛機上，經手人是誰，等等 等等。全都有記錄。如果一件設備被 證明是摔飛機的罪魁禍首，生產維修它的公司可能會吃官司，如果查出是人為的錯誤，相關的人會做牢。美國西北航空公司的一架SAAB34C曾經出 過一次螺旋槳飛出發(fā)動機的事故，機毀人忘，有人幸存。事后查出是漢勝 （當時還叫漢密爾頓）的一個工人在組裝的時候醉著酒在干的活，負責檢查的上司是閉著眼簽的字。漢勝輸了刑事還有民事官司，罰錢自不用說，公司上下幾個人進了局子。那個工人被判了十四年。和汽車工業(yè)不一樣，在航空業(yè)工作的人，中國的我不知道，南北美和歐洲的所有航空工業(yè)的工人工程師，簽合同的時候都被告知，這個

23、行業(yè)是有瀆職罪的。如果沒有按 照行業(yè)的規(guī)章制度工作，出了事是有坐牢的危險的。這個戶口本是什么？就是成山成海的文檔。無論是設計文檔還是生產文檔還是運營文檔，所有的流程都是有幾個不同級別，不同部門的人在相互審核前一個流程工作的質量的，一個設計，一個零件，從生成的到被批準使用，中間少的也要有三四個環(huán)節(jié)，多的甚至上十個環(huán)節(jié)。個個環(huán)節(jié)都是要人簽字畫押的，為的就是安全。但是話也要說回來，人的因素還是不可能完全排除的。這些安全規(guī)定，最終還是要人來實施，百分之百的安全是沒 有的。有人質疑國內工人的素質。 的確有太多這方面的負面新聞。 MADEIN CHINA， 至少到現(xiàn)在也不是質量的代名詞。但我們也要看看這背

24、后的因素。比如大 家可能都覺得中國的工人不認真，偷工減料。但是大家也不能忽略這樣一 個問題，那就是生產廠家付給工人多少的工錢？他們給工人多少的時間？ 他們讓工人用什么樣的工具？他們有沒有為工人的安全和健康著想？他 們有沒有讓工人覺得在這里工作是值得的？有保障的？如果這些工人的后顧之憂都不是問題，他們憑什么生產不出來質量過硬的東西？和那些血汗工廠不一樣，哪怕是在中國，航空企業(yè)的工廠，尤其是做外貿 產品的，上面說的都不是問題。而且大家可能看不到的是，現(xiàn)在天上飛的 很大一部分的波音和空客的飛機里，有很多中國航空企業(yè)生產的零部件。 從來還沒有聽說有飛機掉下來是和他們有關的。也沒有聽說過波音和空客 抱怨

25、過中國生產的零部件有什么質量差的新聞。別的不說，就說 A320 的 應急逃生艙門吧，XX年后都是中國生產的，也沒看見有誰說過因為這個不 坐 A320 的。反到是這個位置的空間大，大家都搶著坐。這個門如果生產 質量有問題，在飛行中漏氣或是飛離，這在安全上是CATASTROPHI的事故等級，不摔飛機也會有個把人被吸出去的。至于運營安全，F(xiàn)AA和 EASA都是一直在監(jiān)視著全球所有航空公司的運營記 錄的。如果發(fā)現(xiàn)違規(guī)，他們罰起款來是一點也不手軟的。前幾個星期美國 航空公司就被FAA罰了幾千萬，僅僅是因為他們有個別較輕微的故障事件 沒有上報。國內的某航空公司用了水貨零件，結果出了重大事故，還好是 發(fā)生在

26、地面，保險公司還不賠，公司也被FAA警告。要不是有這樣一個安全生產運營的制度在，光憑人來管理，還不知道會亂成什么樣呢?？偨Y安全是民用航空的頭等大事，其實還有很多可以說的。但我開題的是談中國的大飛機計劃，一個分題寫得太多，會影響大家看下去的耐心的，下面 也有朋友抗議了，所以就此打住。寫到這里的時候，澳航 380 事故的飛機 損傷初布檢查報告已經透露出來了一部分。其中比較引人注目的是左翼前 大梁被擊傷，好在 380 的機翼在損傷部分附近有分載的設計，避免了折翼 的事故，這是為客安全設計背書的一個亮點。還有就是雖然發(fā)動機的控制 線路，在機翼內是分兩路走的，但這次分別被兩塊不同的碎片割斷，造成 一號發(fā)

27、動機落地后無法關機。這當然有一定的偶然因素在，但這并不是重 點。這兩路線路中還有啟動一二號發(fā)動機吊架中滅火器的啟動電路，以及 中斷發(fā)動機供油的發(fā)動機“起火關機”控制電路，導致一二號發(fā)動機在出 事后如果起火將無法撲滅?？紤]到飛機當時的漏油情況，沒有起火真是萬 幸。這也說明，空客有必要在未來更改這些電路的分布，避免在相同情況 下再發(fā)生這樣的故障。這起事故，將肯定影響未來飛機安全設計的著眼點 和力度。這也說明即使在現(xiàn)代飛機已經從設計上非常安全的情況下，還是 不能完全排除事故發(fā)生的可能性。事實證明，飛機的安全設計，永遠是一個進行時。因為你不知道什么時候 會出一個什么樣的事故，會讓飛機設計師們發(fā)現(xiàn)自己以前知識的不足。人 類的知識雖然永遠是不足的，但只要