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C919引擎外方總師:我們技術油水被你們擠干
送交者: 三把刀 2013年05月29日01:27:11 於 [軍事天地] 發送悄悄話


  戚學鋒:那是我第一次要在飛機上去實現發動機的運轉,我當時滿懷希望,根本沒想到正有無限的磨難等在前方。

  原題:戚學鋒:用動力人生圓“中國大飛機”之夢

  【環球網報道 特約記者 劉濟美】無論是為C919大型客機定義“心臟”還是為ARJ21-700飛機驗證“心臟”,5年裡,中國商飛上海飛機設計研究院動力燃油系統設計研究部部長戚學鋒帶領上飛院的“動力團隊”經歷了無數艱難的時刻與挑戰,而在戚學鋒看來,正是這些艱難與磨難恰恰是推動着C919與ARJ21-700飛機發生深刻變化的動力所在,也正是這些挑戰使自己的人生擁有意義。

  經常會有記者問戚學鋒,這5年間哪些事情讓你感觸最深?他總是會不假思索的說,是中國民機產業得以快速發展的這個難得的機遇期,而我們今天的任何成就都始於每個中國民機人心中最初的那個“大飛機夢”。

  “我聽到了ARJ21-700飛機發動機的第一聲轟鳴”

  2005年7月,博士畢業後,為了有機會能夠深入了解國際一流航空發動機公司的設計技術和流程,在通過多輪嚴格的面試後,戚學鋒加入GE(通用電氣)公司航空集團,擔任ARJ21/CF34-10A發動機系統主管工程師,以供應商的身份參與ARJ21-700飛機的研製。

  2008年8月,那是ARJ21-700飛機101架機首飛前最為忙碌的日子,所有的工作都圍繞着一個目的:讓它飛起來。每一項試驗都在艱難的進行着,在那樣一個特殊的時期,試驗的成功與否已經完全超出了試驗本身所具有的意義與價值。

  當時31歲的戚學鋒正在現場負責一項重要的試驗:發動機第一次機上點火運轉試驗。在當時,這是備受關注的一項試驗,因為在某種程度上,試驗的成功與否將決定着ARJ21-700飛機首飛的時間。

  “那是我第一次要在飛機上去實現發動機的運轉,我當時滿懷希望,根本沒想到正有無限的磨難等在前方”,講述那段經歷時戚學鋒就像是在回憶自己所經歷過的最艱難的一次成功。

  在試驗開始的第一天,戚學鋒和他的技術團隊就碰到了一個意想不到的困難,“我們竟然無法給兩台ARJ21/CF34-10A發動機供上電,這意味着ARJ21-700飛機無法飛起來,它仍然是停在地上的一堆鋼鐵,作為動力系統的供應商,所有人都在等待我們解決問題,當時的壓力是無法用語言能表達出來”。

  但是,這卻不是他們遇到的最糟糕的狀況,就在發動機成功上電之後,顯示發動機各項參數的EICAS(發動機指示和機組告警系統)顯示器又使試驗陷入到一團亂麻當中。

  戚學鋒介紹說:“我們完全無法從顯示信息中了解發動機所處的真實狀態,一些極為重要的參數沒有被顯示,一些參數顯示的是錯誤,甚至還有大量的故障信息,我們不知道哪些是真實存在的問題,哪些是虛假的信號,但是,涉及發動機的任何微小錯誤可能都會使我們失去ARJ21-700飛機,所以我們必須保證所有信息的正確性。”

  為了解決這些混亂的信息,戚學鋒帶領團隊不得不對ARJ21/CF34-10A發動機進行了一場外科手術式的排故,他們把100多張動力裝置以及與之交聯的系統的電氣圖全部打印出來,一個根線接一根線進行檢查;一個故障接一個故障的去解決;一個信息接着一個信息的確認。“首飛前飛機的各個系統都要在機上進行試驗,我們的排故幾乎都被排到了夜晚進行。深夜裡我們在燈火通明的飛機上爬上爬下卻無法定位問題,或者圍坐在鋪滿一地的圖紙前一籌莫展,問題解決的卻總是那麼不盡人意,我們經歷了很多沮喪的夜晚,而時間也在無情的流逝……”

  正是對於成功的渴望使戚學鋒又一次次在挫折中重樹信心,在經過了一個多月的努力後,所有的故障都得以排除,終於完成了所有發動機非運轉狀態下的功能測試,也迎來了ARJ21-700飛機首飛前一個重要的時刻。

  2008年9月12日深夜,ARJ21-700飛機101架機兩台發動機在飛機上均實現了一次性點火運轉成功,為ARJ21-700飛機的首飛奠定了堅實的基礎。ARJ21項目總指揮羅榮懷與C919總設計師吳光輝一直守候在試驗現場,在點火成功的那一刻他們甚至與現場的幾百人一起為此歡呼以釋放內心的壓力。

  戚學鋒當時在駕駛艙里與機務一起完成了整個試驗過程,就在聽到ARJ21-700飛機發動機發出第一聲轟鳴的時候,他通過駕駛艙的舷窗看着歡呼的人群,“那已經不再是一次簡單的技術成功所帶來的喜悅,而是承載着中國民機人所特有的一種情感,我感到內心被深深的觸動了,就在那一刻,我意識到,這是值得我用一生去奉獻與追求的事業。”戚學鋒動情的說。

  2009年,戚學鋒婉拒了GE公司的挽留加入上海飛機設計研究院,擔任新組建的動力裝置系統設計室主任,開始了他充滿挑戰的“動力人生”。

  戚學鋒的辭職讓很多GE公司同事都覺得不可思議,在GE公司也引起了不小的震動,甚至GE航空集團的中國區人力資源總監還與他進行了單獨交談,這令戚學鋒非常驚訝,因為這在GE公司通常是很少見的。人力資源總監很不理解為什麼一個在GE公司有着廣闊發展空間,而且已經被GE公司重點培養的人會選擇離開。“我當時很坦誠的告訴她:GE公司能給予我很多,但是永遠實現不了我一個中國人研製中國大飛機的夢想!”

  為C919大型客機定義“心臟”

  飛機啟航,動力先行,根據國際民機研製的慣例,動力裝置系統的確定被看做是飛機研製項目正式啟動的重要標誌。2009年,全世界的發動機供應商都在等待着COMAC發出動力裝置系統技術指標要求和產品規範定義,而對於COMAC來說,去定義一款高效、強勁的“心臟”則是保證C919大型客機具有競爭性和先進性的重要條件。

  這也成為了擺在戚學鋒和這支新組建的“動力團隊”面前的最大挑戰。

  “這是一個將更多的商業實踐與我們所掌握的技能結合在了一起,通過技術上的權衡定義出一款性能卓越的發動機的過程。”戚學鋒總是能輕鬆的解釋自己所做的工作,但是事實上在他心裡這一切並不輕鬆。

  在飛機設計領域,動力裝置系統向來被形象的稱為“二總體”,原因在於它與飛機其餘系統的關聯異常緊密,不僅是飛機的能源乃至保證客艙環境條件的氣源也都來自於發動機,而動力裝置系統自身更是包含了大大小小二十多個子系統。

  戚學鋒解釋說:“要將所有這些系統的功能全部綜合起來,所以,發動機自身與飛機進行集成設計的複雜性是不言而喻,而這種系統集成能力也始終被看做是世界民機主製造商一項至關重要的核心競爭力。”

  “系統集成就是要在多者間達成一種平衡,以付出最小的代價而使所有系統的效能得到最佳匹配與發揮,所以在產品定義階段,我們要把一切都考慮進去,忽略了任何的細節都將是一場災難。”戚學鋒認為這是對“動力團隊”能力的一次綜合考驗:“我們需要掌握當今世界先進發動機技術發展水平;需要綜合分析新技術的應用對項目研製所帶來的風險;需要考慮與飛機綜合性能的匹配;需要與各個系統定義接口還需要保證所有必要的設備都能在發動機短艙這個狹小的空間中找到理想的位置……總之,我們在決定着C919這架飛機未來的命運。”

  而在這個過程中,最艱難的莫過於與世界頂級發動機供應商之間的技術博弈。

  “在權衡了新技術的應用所帶來的研製風險後,我們希望CFM公司(GE公司與法國SAFRAN公司的合資公司,是當今單通道民用飛機發動機的最大的供應商)採用了更多先進的成熟技術,使C919飛機比目前運營的同類型飛機節省燃油12%-15%,比國際民用航空組織(ICAO)要求的排放指標低50%,具有了更為明顯的市場競爭力。而CFM公司則希望C919大型客機儘量採用已有技術,以節省他們在項目上的研製投入。”戚學鋒仍然記得當時談判的每個細節,“我們必須掏干供應商口袋裡的技術餘量,這種博弈異常艱難,由於我們對性能指標與進度的堅持,多次使得談判不得不升級到由兩家公司的最高技術決策層進行決策,我們的總師系統給予了我們最大的信任與支持,使我們能在談判桌前放手一搏。”

  在合同簽訂的前一天晚上,戚學鋒與“動力團隊”還與CFM公司的執行副總裁和總設計師一直僵持到凌晨3點鐘,最終他們說服CFM公司在其提出的油耗指標的基礎上再降低約0.2%的要求。談判結束後,CFM公司的發動機總設計師表示:我們的技術油水和口袋中留的餘量已經完全被你們擠幹了,雖然這是一次艱難的談判,但是設計人員清晰地思路與對先進技術的掌握給CFM公司留下了深刻的印象,這讓他們對C919大型客機的成功充滿信心,更為兩家的技術團隊建立了良好的合作基礎。

  2011年6月,動力裝置系統合同簽訂,標誌着C919大型客機項目的進入實質實施階段的一個重要里程碑。隨後不久,波音與空客公司為了穩固他們在國際民機市場的壟斷地位不得不做出了對單通道飛機進行更新換代的計劃,分別倉促推出了對現有波音737和空客320更換發動機的應對策略。

  在世界民機研製市場中,這種由競爭導致的相互影響是永遠無法迴避的,甚至也將為你帶到意想不到的困難。

  受到波音與空客公司更換發動機的影響,2011年4月,在C919大型客機進入系統聯合定義(JDP)設計階段後,CFM公司提出將發動機的尺寸增加到78英寸。“這個更改雖然可以帶來油耗、推力餘量以及同空客A320neo飛機具有發動機維修通用性等方面的好處,但也將給C919大型客機在發動機安裝布置、重量增加和飛機阻力損失等方面帶來巨大的挑戰。”戚學鋒表示,“我們再次碰到了棘手的事件,但處理這些困難卻恰恰是我們這個團隊的價值所在。”

  隨後,C919大型客機總設計師系統要求儘快對發動機安裝布置、飛機整體性能評估和發動機以及相關系統接口集成設計評估等9個方面進行全面評估和詳細分析。

  這個艱巨的任務再次交給了戚學鋒和他的“動力團隊”,在此期間,他們主動與CFM公司一起開展對發動機短艙的外形尺寸優化工作,通過對發動機附件和管路布置以及飛機發電機外形和安裝布置的優化設計,最終使發動機短艙最大直徑減少102毫米,大大減少了發動機在飛機上安裝布置的困難,同時降低了飛機/發動機的氣動阻力,間接帶來0.3%耗油率的收益。

  從2009年以來,戚學鋒和他的“動力團隊”在C919總設計師系統和行政指揮系統的指導下,出色完成了C919大型客機動力裝置系統設計方案,並在2011年底順利通過國家級評審,在此過程中攻克了發動機安裝布局、預冷器安裝布置、短艙尺寸優化和發動機系統集成等多項技術攻關。

  為ARJ21-700飛機驗證“心臟”

  從事民機研製的人都知道這樣一句話:研製什麼飛機聽市場的,如何研製飛機聽適航的。適航是適航性的簡稱,它並不是出於理論或學術研究的需要,也不是出於設計、製造飛機的需要,而是出於為維護公眾利益、維護公眾安全的立法需要。

  即使適航標準是一部保證飛機安全的最低條款,但是,世界領域的每一名飛機設計師都不敢小覷適航條款的重要性,以及航空產品獲得適航證的艱難程度。ARJ21-700飛機設計所採用的適航要求是目前國際上最新的適航要求,國內還沒有哪一架飛機按照這樣的適航要求進行設計,因此ARJ21-700飛機安全性標準比其他飛機都要高,但是適航取證的難度也更充滿挑戰。

  “在ARJ21-700飛機4年的試驗試飛與適航取證的過程中,我們的主要任務就是要驗證ARJ21-700飛機的‘心臟’是否滿足適航條款的要求。”戚學鋒解釋說:“涉及我們動力裝置系統的適航條款接近300個,對於每一個條款都要採用相應的方法來表明條款符合性,有的通過設計說明,有的通過計算分析,有的則需要通過試驗、試飛來表明。這其中對於我們的挑戰在於,如何正確的理解和吃透CCAR和FAA的適航條款要求,分析並確定適用的條款,最終定義出每個條款的具體驗證方法。”

  航空產品的研製應該力求將技術問題解決在設計階段,設計成一架“沒有問題的飛機”,這是降低研製費用和縮短研製周期的關鍵保證。而到了試飛階段,研製進度已經成為最重要的矛盾,沒有留給飛機設計師多少可以調整的時間。戚學鋒表示:“很多時候,我們已經無法採用最佳設計方案,只能結合試驗機的實際情況採用折衷的處理辦法,保證試驗得以進行,在ARJ21-700飛機進行大側風試驗試飛中我們就碰到了這樣的困境。”

  2012年初,在ARJ21-700飛機進行大側風試驗前的準備階段,GE公司在對前期地面發動機側風試驗數據的分析過程中發現發動機葉片曾出現過較大的振動異常現象,出於對發動機的保護,GE公司提出將發動機在側風條件下地面運行限制在22節(近似於5級風),這一限制將對ARJ21-700飛機未來的航線營運產生很大的影響,而且更為嚴重的是將導致ARJ21-700飛機根本不能滿足FAA和CCAR適航條款的相關要求。

  戚學鋒介紹說:“在當時的情況下,我們不可能對發動機和飛機進行大的改動,而且無論是試驗的要求還是市場的要求都需要我們給出最有效的解決方案。”

  在與GE公司的專家一起對前期的試驗數據進行了縝密的分析和討論之後,戚學鋒提出在22節到27節(近7級大風)的側風條件下採用“滑跑起飛”的方法,並制定了相應的起飛操作程序。“令我沒有想到的是,GE公司的專家卻對這個解決方案和操作程序持反對態度,”戚學鋒自信的說:“雖然達成共識的過程是艱難的,但是我們總是有辦法讓他們相信這是有效的方法,這是最好的選擇。”

  最終GE公司的專家接受了這套方法,這不僅解決了ARJ21-700飛機後續試驗的需求,更大大增加了ARJ21-700飛機的市場競爭力。”最終這套“滑跑起飛”的方法通過了CAAC適航審定專家和飛行員的評估,作為一套有效與可執行的操作程序寫進ARJ21-700飛機的飛行手冊。

  在此期間,戚學鋒還負責承擔了“ARJ21-700飛機不可控高推力”和“ARJ21-700飛機短艙結構防火區域熱力學計算分析”等6項適航取證攻關和技術攻關項目,在國內首次解決了“ARJ21-700飛機發動機不可控高推力”的適航驗證方法,並得到了美國聯邦航空局(FAA)和中國民航局(CAAC)的適航審定專家的充分肯定。

  這支“動力團隊”還在國內首次成功完成了民用飛機發動機進氣畸變、進氣道濺水、發動機性能、發動機工作特性等多項高風險、高難度的適航試驗、試飛。

  而在戚學鋒看來,這期間最大的收穫並不僅僅在於技術上的突破,而是這支團隊的成長:“很多的試驗、試飛與計算都是填補國內空白,我們沒有任何的經驗可以借鑑,唯一能夠依靠的是我們這支團隊的信心與對成功的渴望,正是這些品質帶我們走出了每一個困境,而這些年輕的設計師也憑藉着自己的才華與努力正在成為我們民機研製的重要力量,有這些人在,一切就有希望。”

  “如果沒有夢想,生命也就毫無意義”

  在很多人看來,戚學鋒是個非常善於合作的人,無論碰到多大的困難他的臉上總是保持着一種工程師式的笑容,而經常說的一句話就是:來,我們一起來討論一下,不會沒有辦法的。

  在整個採訪期間,戚學鋒總是試圖提供給記者一個近距離接觸發動機的機會,欣賞發動機的工業之美,也成為他個人釋放工作壓力的一種方式,“這裡的每一顆鉚釘都展示着一個國家的工業文明與科技內涵……”。他也總是給記者講述更多的科普知識與民機產業發展的困境,他希望更多的人能夠理解民機產業研製的難度所在,也能認識到目前這個產業所取得的眾多突破,因為在他看來,中國的民機產業要想得以快速的發展,國家與公眾航空意識的建立至關重要。

  即使成為了動力燃油系統設計研究部的部長,部里的年輕設計師依然親切的稱他為“戚哥”甚至“老戚”,碰到技術難題時,他們依然會喊:戚哥,你快來看看這個數據,我們已經被它弄得焦頭爛額了。每當這個時候,戚學鋒總是放下手裡的工作幫助他們解決問題,“事實上,我很喜歡這樣的討論,我也享受這樣的工作氣氛。”戚學鋒說。

  在這些年輕人看來,戚學鋒是個值得信賴與依靠的朋友,無論是在技術上還是事業的發展上。而在戚學鋒心裡最關心的就是把每名設計師培養好,讓他們都能在工作中實現自己的人生價值。他非常注重將年輕人培養成具有科學素養而且視野開闊的國際性人才,為此他邀請了很多外企的專家與著名工程師與年輕人進行交流。他也非常注重用事業留住人才,“關心中國民機事業發展的人都知道,曾經有過一個民機設計人才大量流失的時期,這也是我們現在面臨型號研製困境的原因所在,我們不能再重複這樣的經歷,”在接受筆者採訪中,戚學鋒重複最多的一句話就是:一定要把這些年輕設計師培養好……

  戚學鋒說過,他是幸運的,因為自己博士畢業後就趕上了ARJ21-700飛機項目;現在他是幸福的,因為他正帶着一個熱火朝天、積極奮進的青年團隊,設計着C919大型客機,圓了自己的夢想。

  在COMAC工作的這幾年間,每次在國外遇到GE公司的同事,戚學鋒都會感受到他們為自己所取得的每一個進步與成就所流露的喜悅與衷心的祝福,“我想,這更多是代表着他們對中國民機事業發展前景的信心和美好祝願吧。”

  事實上,很多時候,戚學鋒也會追問自己一個問題,究竟是什麼支撐自己一路走下來。“正如我非常喜歡的‘老戲骨’摩根·弗里曼所說:如果沒有夢想,生命也就毫無意義。‘大飛機夢’是中國傳承了幾代人的航空夢想,我們作為這個古老中國夢的薪火傳人,正處於最有機會實現這個中國夢的歷史機遇期。我知道,圓夢的歷程不會一帆風順,但我會沿着自己選擇的道路堅定的走下去,用自己的動力人生圓中國幾代航空人的“大飛機夢”。

  人物簡歷:戚學鋒,男,1977年6月出生,中共黨員,研究生學歷,工學博士學位,高級工程師,現任中國商飛上海飛機設計研究院動力燃油系統設計研究部部長兼黨支部書記。他先後榮獲2012年上海市“青年五四獎章”、2012年中國商飛首屆十大青年英才、2011年中國商飛公司“優秀共產黨員”和2010年中國商飛公司“青年崗位能手”等稱號。其領導的團隊被授予中國商飛“十大青年創新創業團隊”和上海市“青年標杆突擊隊”稱號。

     

  在進行ARJ21-700飛機進氣道濺水試驗時戚學鋒(右一)在與美國聯邦航空局(FAA)審查代表進行技術交流。

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