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引 大飞机C919发动机外方总师:我们技术油水已被你们挤干  

2013-06-07 16:28:03|  分类: 军事强国要闻录 |  标签: |举报 |字号 订阅

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戚学锋:那是我第一次要在飞机上去实现发动机的运转,我当时满怀希望,根本没想到正有无限的磨难等在前方。

原题:戚学锋:用动力人生圆“中国大飞机”之梦

【环球网报道 特约记者 刘济美】无论是为C919大型客机定义“心脏”还是为ARJ21-700飞机验证“心脏”,5年里,中国商飞上海飞机设计研究院动力燃油系统设计研究部部长戚学锋带领上飞院的“动力团队”经历了无数艰难的时刻与挑战,而在戚学锋看来,正是这些艰难与磨难恰恰是推动着C919与ARJ21-700飞机发生深刻变化的动力所在,也正是这些挑战使自己的人生拥有意义。

经常会有记者问戚学锋,这5年间哪些事情让你感触最深?他总是会不假思索的说,是中国民机产业得以快速发展的这个难得的机遇期,而我们今天的任何成就都始于每个中国民机人心中最初的那个“大飞机梦”。

“我听到了ARJ21-700飞机发动机的第一声轰鸣”

2005年7月,博士毕业后,为了有机会能够深入了解国际一流航空发动机公司的设计技术和流程,在通过多轮严格的面试后,戚学锋加入GE(通用电气)公司航空集团,担任ARJ21/CF34-10A发动机系统主管工程师,以供应商的身份参与ARJ21-700飞机的研制。

2008年8月,那是ARJ21-700飞机101架机首飞前最为忙碌的日子,所有的工作都围绕着一个目的:让它飞起来。每一项试验都在艰难的进行着,在那样一个特殊的时期,试验的成功与否已经完全超出了试验本身所具有的意义与价值。

当时31岁的戚学锋正在现场负责一项重要的试验:发动机第一次机上点火运转试验。在当时,这是备受关注的一项试验,因为在某种程度上,试验的成功与否将决定着ARJ21-700飞机首飞的时间。

“那是我第一次要在飞机上去实现发动机的运转,我当时满怀希望,根本没想到正有无限的磨难等在前方”,讲述那段经历时戚学锋就像是在回忆自己所经历过的最艰难的一次成功。

在试验开始的第一天,戚学锋和他的技术团队就碰到了一个意想不到的困难,“我们竟然无法给两台ARJ21/CF34-10A发动机供上电,这意味着ARJ21-700飞机无法飞起来,它仍然是停在地上的一堆钢铁,作为动力系统的供应商,所有人都在等待我们解决问题,当时的压力是无法用语言能表达出来”。

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戚学锋(左二)正在与试飞员进行大侧风试飞任务前的技术交底。

但是,这却不是他们遇到的最糟糕的状况,就在发动机成功上电之后,显示发动机各项参数的EICAS(发动机指示和机组告警系统)显示器又使试验陷入到一团乱麻当中。

戚学锋介绍说:“我们完全无法从显示信息中了解发动机所处的真实状态,一些极为重要的参数没有被显示,一些参数显示的是错误,甚至还有大量的故障信息,我们不知道哪些是真实存在的问题,哪些是虚假的信号,但是,涉及发动机的任何微小错误可能都会使我们失去ARJ21-700飞机,所以我们必须保证所有信息的正确性。”

为了解决这些混乱的信息,戚学锋带领团队不得不对ARJ21/CF34-10A发动机进行了一场外科手术式的排故,他们把100多张动力装置以及与之交联的系统的电气图全部打印出来,一个根线接一根线进行检查;一个故障接一个故障的去解决;一个信息接着一个信息的确认。“首飞前飞机的各个系统都要在机上进行试验,我们的排故几乎都被排到了夜晚进行。深夜里我们在灯火通明的飞机上爬上爬下却无法定位问题,或者围坐在铺满一地的图纸前一筹莫展,问题解决的却总是那么不尽人意,我们经历了很多沮丧的夜晚,而时间也在无情的流逝……”

正是对于成功的渴望使戚学锋又一次次在挫折中重树信心,在经过了一个多月的努力后,所有的故障都得以排除,终于完成了所有发动机非运转状态下的功能测试,也迎来了ARJ21-700飞机首飞前一个重要的时刻。

2008年9月12日深夜,ARJ21-700飞机101架机两台发动机在飞机上均实现了一次性点火运转成功,为ARJ21-700飞机的首飞奠定了坚实的基础。ARJ21项目总指挥罗荣怀与C919总设计师吴光辉一直守候在试验现场,在点火成功的那一刻他们甚至与现场的几百人一起为此欢呼以释放内心的压力。


 

戚学锋当时在驾驶舱里与机务一起完成了整个试验过程,就在听到ARJ21-700飞机发动机发出第一声轰鸣的时候,他通过驾驶舱的舷窗看着欢呼的人群,“那已经不再是一次简单的技术成功所带来的喜悦,而是承载着中国民机人所特有的一种情感,我感到内心被深深的触动了,就在那一刻,我意识到,这是值得我用一生去奉献与追求的事业。”戚学锋动情的说。

2009年,戚学锋婉拒了GE公司的挽留加入上海飞机设计研究院,担任新组建的动力装置系统设计室主任,开始了他充满挑战的“动力人生”。

戚学锋的辞职让很多GE公司同事都觉得不可思议,在GE公司也引起了不小的震动,甚至GE航空集团的中国区人力资源总监还与他进行了单独交谈,这令戚学锋非常惊讶,因为这在GE公司通常是很少见的。人力资源总监很不理解为什么一个在GE公司有着广阔发展空间,而且已经被GE公司重点培养的人会选择离开。“我当时很坦诚的告诉她:GE公司能给予我很多,但是永远实现不了我一个中国人研制中国大飞机的梦想!”

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在进行ARJ21-700飞机进气道溅水试验时戚学锋(右一)在与美国联邦航空局(FAA)审查代表进行技术交流。

为C919大型客机定义“心脏”

飞机启航,动力先行,根据国际民机研制的惯例,动力装置系统的确定被看做是飞机研制项目正式启动的重要标志。2009年,全世界的发动机供应商都在等待着COMAC发出动力装置系统技术指标要求和产品规范定义,而对于COMAC来说,去定义一款高效、强劲的“心脏”则是保证C919大型客机具有竞争性和先进性的重要条件。

这也成为了摆在戚学锋和这支新组建的“动力团队”面前的最大挑战。

“这是一个将更多的商业实践与我们所掌握的技能结合在了一起,通过技术上的权衡定义出一款性能卓越的发动机的过程。”戚学锋总是能轻松的解释自己所做的工作,但是事实上在他心里这一切并不轻松。

在飞机设计领域,动力装置系统向来被形象的称为“二总体”,原因在于它与飞机其余系统的关联异常紧密,不仅是飞机的能源乃至保证客舱环境条件的气源也都来自于发动机,而动力装置系统自身更是包含了大大小小二十多个子系统。

戚学锋解释说:“要将所有这些系统的功能全部综合起来,所以,发动机自身与飞机进行集成设计的复杂性是不言而喻,而这种系统集成能力也始终被看做是世界民机主制造商一项至关重要的核心竞争力。”

“系统集成就是要在多者间达成一种平衡,以付出最小的代价而使所有系统的效能得到最佳匹配与发挥,所以在产品定义阶段,我们要把一切都考虑进去,忽略了任何的细节都将是一场灾难。”戚学锋认为这是对“动力团队”能力的一次综合考验:“我们需要掌握当今世界先进发动机技术发展水平;需要综合分析新技术的应用对项目研制所带来的风险;需要考虑与飞机综合性能的匹配;需要与各个系统定义接口还需要保证所有必要的设备都能在发动机短舱这个狭小的空间中找到理想的位置……总之,我们在决定着C919这架飞机未来的命运。”

而在这个过程中,最艰难的莫过于与世界顶级发动机供应商之间的技术博弈。

“在权衡了新技术的应用所带来的研制风险后,我们希望CFM公司(GE公司与法国SAFRAN公司的合资公司,是当今单通道民用飞机发动机的最大的供应商)采用了更多先进的成熟技术,使C919飞机比目前运营的同类型飞机节省燃油12%-15%,比国际民用航空组织(ICAO)要求的排放指标低50%,具有了更为明显的市场竞争力。而CFM公司则希望C919大型客机尽量采用已有技术,以节省他们在项目上的研制投入。”戚学锋仍然记得当时谈判的每个细节,“我们必须掏干供应商口袋里的技术余量,这种博弈异常艰难,由于我们对性能指标与进度的坚持,多次使得谈判不得不升级到由两家公司的最高技术决策层进行决策,我们的总师系统给予了我们最大的信任与支持,使我们能在谈判桌前放手一搏。”

在合同签订的前一天晚上,戚学锋与“动力团队”还与CFM公司的执行副总裁和总设计师一直僵持到凌晨3点钟,最终他们说服CFM公司在其提出的油耗指标的基础上再降低约0.2%的要求。谈判结束后,CFM公司的发动机总设计师表示:我们的技术油水和口袋中留的余量已经完全被你们挤干了,虽然这是一次艰难的谈判,但是设计人员清晰地思路与对先进技术的掌握给CFM公司留下了深刻的印象,这让他们对C919大型客机的成功充满信心,更为两家的技术团队建立了良好的合作基础。

2011年6月,动力装置系统合同签订,标志着C919大型客机项目的进入实质实施阶段的一个重要里程碑。随后不久,波音与空客公司为了稳固他们在国际民机市场的垄断地位不得不做出了对单通道飞机进行更新换代的计划,分别仓促推出了对现有波音737和空客320更换发动机的应对策略

在世界民机研制市场中,这种由竞争导致的相互影响是永远无法回避的,甚至也将为你带到意想不到的困难。

受到波音与空客公司更换发动机的影响,2011年4月,在C919大型客机进入系统联合定义(JDP)设计阶段后,CFM公司提出将发动机的尺寸增加到78英寸。“这个更改虽然可以带来油耗、推力余量以及同空客A320neo飞机具有发动机维修通用性等方面的好处,但也将给C919大型客机在发动机安装布置、重量增加和飞机阻力损失等方面带来巨大的挑战。”戚学锋表示,“我们再次碰到了棘手的事件,但处理这些困难却恰恰是我们这个团队的价值所在。”

随后,C919大型客机总设计师系统要求尽快对发动机安装布置、飞机整体性能评估和发动机以及相关系统接口集成设计评估等9个方面进行全面评估和详细分析。


 

这个艰巨的任务再次交给了戚学锋和他的“动力团队”,在此期间,他们主动与CFM公司一起开展对发动机短舱的外形尺寸优化工作,通过对发动机附件和管路布置以及飞机发电机外形和安装布置的优化设计,最终使发动机短舱最大直径减少102毫米,大大减少了发动机在飞机上安装布置的困难,同时降低了飞机/发动机的气动阻力,间接带来0.3%耗油率的收益。

从2009年以来,戚学锋和他的“动力团队”在C919总设计师系统和行政指挥系统的指导下,出色完成了C919大型客机动力装置系统设计方案,并在2011年底顺利通过国家级评审,在此过程中攻克了发动机安装布局、预冷器安装布置、短舱尺寸优化和发动机系统集成等多项技术攻关。

为ARJ21-700飞机验证“心脏”

从事民机研制的人都知道这样一句话:研制什么飞机听市场的,如何研制飞机听适航的。适航是适航性的简称,它并不是出于理论或学术研究的需要,也不是出于设计、制造飞机的需要,而是出于为维护公众利益、维护公众安全的立法需要。

即使适航标准是一部保证飞机安全的最低条款,但是,世界领域的每一名飞机设计师都不敢小觑适航条款的重要性,以及航空产品获得适航证的艰难程度。ARJ21-700飞机设计所采用的适航要求是目前国际上最新的适航要求,国内还没有哪一架飞机按照这样的适航要求进行设计,因此ARJ21-700飞机安全性标准比其他飞机都要高,但是适航取证的难度也更充满挑战。

“在ARJ21-700飞机4年的试验试飞与适航取证的过程中,我们的主要任务就是要验证ARJ21-700飞机的‘心脏’是否满足适航条款的要求。”戚学锋解释说:“涉及我们动力装置系统的适航条款接近300个,对于每一个条款都要采用相应的方法来表明条款符合性,有的通过设计说明,有的通过计算分析,有的则需要通过试验、试飞来表明。这其中对于我们的挑战在于,如何正确的理解和吃透CCAR和FAA的适航条款要求,分析并确定适用的条款,最终定义出每个条款的具体验证方法。”

航空产品的研制应该力求将技术问题解决在设计阶段,设计成一架“没有问题的飞机”,这是降低研制费用和缩短研制周期的关键保证。而到了试飞阶段,研制进度已经成为最重要的矛盾,没有留给飞机设计师多少可以调整的时间。戚学锋表示:“很多时候,我们已经无法采用最佳设计方案,只能结合试验机的实际情况采用折衷的处理办法,保证试验得以进行,在ARJ21-700飞机进行大侧风试验试飞中我们就碰到了这样的困境。”

2012年初,在ARJ21-700飞机进行大侧风试验前的准备阶段,GE公司在对前期地面发动机侧风试验数据的分析过程中发现发动机叶片曾出现过较大的振动异常现象,出于对发动机的保护,GE公司提出将发动机在侧风条件下地面运行限制在22节(近似于5级风),这一限制将对ARJ21-700飞机未来的航线营运产生很大的影响,而且更为严重的是将导致ARJ21-700飞机根本不能满足FAA和CCAR适航条款的相关要求。

戚学锋介绍说:“在当时的情况下,我们不可能对发动机和飞机进行大的改动,而且无论是试验的要求还是市场的要求都需要我们给出最有效的解决方案。”


 

在与GE公司的专家一起对前期的试验数据进行了缜密的分析和讨论之后,戚学锋提出在22节到27节(近7级大风)的侧风条件下采用“滑跑起飞”的方法,并制定了相应的起飞操作程序。“令我没有想到的是,GE公司的专家却对这个解决方案和操作程序持反对态度,”戚学锋自信的说:“虽然达成共识的过程是艰难的,但是我们总是有办法让他们相信这是有效的方法,这是最好的选择。”

最终GE公司的专家接受了这套方法,这不仅解决了ARJ21-700飞机后续试验的需求,更大大增加了ARJ21-700飞机的市场竞争力。”最终这套“滑跑起飞”的方法通过了CAAC适航审定专家和飞行员的评估,作为一套有效与可执行的操作程序写进ARJ21-700飞机的飞行手册。

在此期间,戚学锋还负责承担了“ARJ21-700飞机不可控高推力”和“ARJ21-700飞机短舱结构防火区域热力学计算分析”等6项适航取证攻关和技术攻关项目,在国内首次解决了“ARJ21-700飞机发动机不可控高推力”的适航验证方法,并得到了美国联邦航空局(FAA)和中国民航局(CAAC)的适航审定专家的充分肯定。

这支“动力团队”还在国内首次成功完成了民用飞机发动机进气畸变、进气道溅水、发动机性能、发动机工作特性等多项高风险、高难度的适航试验、试飞。

而在戚学锋看来,这期间最大的收获并不仅仅在于技术上的突破,而是这支团队的成长:“很多的试验、试飞与计算都是填补国内空白,我们没有任何的经验可以借鉴,唯一能够依靠的是我们这支团队的信心与对成功的渴望,正是这些品质带我们走出了每一个困境,而这些年轻的设计师也凭借着自己的才华与努力正在成为我们民机研制的重要力量,有这些人在,一切就有希望。”

“如果没有梦想,生命也就毫无意义”

在很多人看来,戚学锋是个非常善于合作的人,无论碰到多大的困难他的脸上总是保持着一种工程师式的笑容,而经常说的一句话就是:来,我们一起来讨论一下,不会没有办法的。


 

在整个采访期间,戚学锋总是试图提供给记者一个近距离接触发动机的机会,欣赏发动机的工业之美,也成为他个人释放工作压力的一种方式,“这里的每一颗铆钉都展示着一个国家的工业文明与科技内涵……”。他也总是给记者讲述更多的科普知识与民机产业发展的困境,他希望更多的人能够理解民机产业研制的难度所在,也能认识到目前这个产业所取得的众多突破,因为在他看来,中国的民机产业要想得以快速的发展,国家与公众航空意识的建立至关重要。

即使成为了动力燃油系统设计研究部的部长,部里的年轻设计师依然亲切的称他为“戚哥”甚至“老戚”,碰到技术难题时,他们依然会喊:戚哥,你快来看看这个数据,我们已经被它弄得焦头烂额了。每当这个时候,戚学锋总是放下手里的工作帮助他们解决问题,“事实上,我很喜欢这样的讨论,我也享受这样的工作气氛。”戚学锋说。

在这些年轻人看来,戚学锋是个值得信赖与依靠的朋友,无论是在技术上还是事业的发展上。而在戚学锋心里最关心的就是把每名设计师培养好,让他们都能在工作中实现自己的人生价值。他非常注重将年轻人培养成具有科学素养而且视野开阔的国际性人才,为此他邀请了很多外企的专家与著名工程师与年轻人进行交流。他也非常注重用事业留住人才,“关心中国民机事业发展的人都知道,曾经有过一个民机设计人才大量流失的时期,这也是我们现在面临型号研制困境的原因所在,我们不能再重复这样的经历,”在接受笔者采访中,戚学锋重复最多的一句话就是:一定要把这些年轻设计师培养好……

戚学锋说过,他是幸运的,因为自己博士毕业后就赶上了ARJ21-700飞机项目;现在他是幸福的,因为他正带着一个热火朝天、积极奋进的青年团队,设计着C919大型客机,圆了自己的梦想。

在COMAC工作的这几年间,每次在国外遇到GE公司的同事,戚学锋都会感受到他们为自己所取得的每一个进步与成就所流露的喜悦与衷心的祝福,“我想,这更多是代表着他们对中国民机事业发展前景的信心和美好祝愿吧。”


 

事实上,很多时候,戚学锋也会追问自己一个问题,究竟是什么支撑自己一路走下来。“正如我非常喜欢的‘老戏骨’摩根·弗里曼所说:如果没有梦想,生命也就毫无意义。‘大飞机梦’是中国传承了几代人的航空梦想,我们作为这个古老中国梦的薪火传人,正处于最有机会实现这个中国梦的历史机遇期。我知道,圆梦的历程不会一帆风顺,但我会沿着自己选择的道路坚定的走下去,用自己的动力人生圆中国几代航空人的“大飞机梦”。

人物简历:戚学锋,男,1977年6月出生,中共党员,研究生学历,工学博士学位,高级工程师,现任中国商飞上海飞机设计研究院动力燃油系统设计研究部部长兼党支部书记。他先后荣获2012年上海市“青年五四奖章”、2012年中国商飞首届十大青年英才、2011年中国商飞公司“优秀共产党员”和2010年中国商飞公司“青年岗位能手”等称号。其领导的团队被授予中国商飞“十大青年创新创业团队”和上海市“青年标杆突击队”称号。


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