【C919身邊人】副總師趙京洲：讓團(tuán)隊(duì)信賴的帶路人
文章來(lái)源：中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司 發(fā)布時(shí)間：2018-01-26
提到C919飛機(jī)型號(hào)副總設(shè)計(jì)師趙京洲，大家的評(píng)價(jià)高度一致：“我們的趙總是一個(gè)非常厲害的人！”這里的“厲害”可不是說他對(duì)人“嚴(yán)厲”，而是因?yàn)樽鳛镃919飛機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的總負(fù)責(zé)人，趙總無(wú)論是處理技術(shù)難題，還是提出思路規(guī)劃，都能讓人心悅誠(chéng)服。
飛控系統(tǒng)是一架飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)中最為復(fù)雜的系統(tǒng)之一，直接影響飛機(jī)的飛行安全和飛行品質(zhì)。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，飛行員操縱駕駛桿，通過舵面實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的控制，這一系列動(dòng)作的完成靠的就是飛控系統(tǒng)的運(yùn)行。此時(shí)，如果飛行員操縱駕駛桿，無(wú)法感知飛機(jī)的姿態(tài)變化或者飛機(jī)姿態(tài)變化較大，在空中產(chǎn)生顛簸，都會(huì)對(duì)飛行安全和飛行品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。
研制適用于C919飛機(jī)的飛控系統(tǒng)
“軍機(jī)和民機(jī)在飛控系統(tǒng)上存在很大的差異，軍機(jī)講究的是作戰(zhàn)性能，在飛行過程中會(huì)有大幅度的機(jī)動(dòng)，而民機(jī)講究的是飛行的穩(wěn)定和乘客的舒適感，因此可以說民機(jī)的飛控系統(tǒng)就是要保證飛機(jī)的操作性、穩(wěn)定性和舒適性。”趙京洲說。面對(duì)兩者的差異，從軍機(jī)轉(zhuǎn)到民機(jī)的趙京洲，最先做的就是深入學(xué)習(xí)國(guó)際適航條款，研究世界最先進(jìn)的飛控系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于中國(guó)的大飛機(jī)。
現(xiàn)代民機(jī)廣泛使用的是電傳飛控系統(tǒng)，通過將操縱指令轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行舵面控制，進(jìn)而控制飛機(jī)的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)，提高飛行品質(zhì)。但是，每架飛機(jī)的飛控系統(tǒng)綜合化和復(fù)雜程度都很高，既涉及與飛機(jī)本體(總體、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度)的高度綜合,又幾乎與全機(jī)所有機(jī)載系統(tǒng)交聯(lián)，而由于飛機(jī)頂層需求及各系統(tǒng)供應(yīng)商的不同，各飛機(jī)型號(hào)交聯(lián)系統(tǒng)的實(shí)際情況也差別較大，因此，即使都是采用電傳飛控系統(tǒng)，每個(gè)型號(hào)飛控系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)與集成驗(yàn)證方案都需要針對(duì)飛機(jī)自身需求量身定制。
“ARP 4754A《民用飛機(jī)與系統(tǒng)研制指南》提供了一種有效的開展系統(tǒng)綜合、驗(yàn)證的工作思路，設(shè)計(jì)之初，趙總就帶領(lǐng)我們對(duì)其進(jìn)行了深入的解讀，提出了一套適用于C919飛機(jī)飛控系統(tǒng)的集成和驗(yàn)證流程。”上飛院飛控部部長(zhǎng)王興波說，“在此過程中，對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)要求極高的趙總，要求我們逐一為每條設(shè)計(jì)需求量身定制合適的驗(yàn)證方法，既要符合適航要求，又要與國(guó)外供應(yīng)商銜接,達(dá)到國(guó)際水準(zhǔn)。”
機(jī)上地面閉環(huán)試驗(yàn)
為C919量身定制飛控系統(tǒng)驗(yàn)證方法，其中比較典型的就包括C919機(jī)上地面閉環(huán)試驗(yàn)。
機(jī)上地面閉環(huán)試驗(yàn)，就是通過將飛機(jī)動(dòng)力學(xué)模型與飛機(jī)舵面、傳感器等構(gòu)成閉環(huán)控制鏈路，在地面上模擬飛機(jī)飛行狀態(tài)，檢驗(yàn)系統(tǒng)與飛機(jī)的控制響應(yīng)，讓飛機(jī)在地面上“飛”起來(lái)，相對(duì)于以往的開環(huán)試驗(yàn)，閉環(huán)試驗(yàn)可以更充分地驗(yàn)證系統(tǒng)與飛機(jī)集成的完整性。
飛控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性檢查是機(jī)上地面閉環(huán)試驗(yàn)最重要的試驗(yàn)項(xiàng)目之一，以俯仰增穩(wěn)控制為例，飛控系統(tǒng)中引入了飛機(jī)俯仰角速率，驅(qū)動(dòng)升降舵運(yùn)動(dòng)改善飛機(jī)阻尼與穩(wěn)定性。從飛機(jī)傳感器輸出角速率信號(hào)到升降舵響應(yīng)指令運(yùn)動(dòng)，需經(jīng)過飛控計(jì)算機(jī)、作動(dòng)器控制電子等多個(gè)電子設(shè)備，任何環(huán)節(jié)的錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)控制失穩(wěn)。那么，如何串聯(lián)飛機(jī)操縱面、飛機(jī)傳感器與飛機(jī)動(dòng)力學(xué)模型，包括如何使飛機(jī)正確響應(yīng)舵面運(yùn)動(dòng)位置，如何使飛機(jī)傳感器正確響應(yīng)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，都是實(shí)施機(jī)上地面閉環(huán)試驗(yàn)的關(guān)鍵。
基于鐵鳥試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)與成果，并綜合考慮首飛控制律設(shè)計(jì)架構(gòu)與飛機(jī)試驗(yàn)條件、系統(tǒng)機(jī)上交聯(lián)特點(diǎn)，趙京洲帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)制定了一套首飛階段主飛控系統(tǒng)機(jī)上地面閉環(huán)試驗(yàn)方案，即利用加裝在飛機(jī)升降舵、方向舵上的舵面?zhèn)鞲衅鳎瑢⒍婷孢\(yùn)動(dòng)位置實(shí)時(shí)輸入飛機(jī)模型，讓飛機(jī)響應(yīng)舵面位置運(yùn)動(dòng)起來(lái)。同時(shí)通過將飛機(jī)慣導(dǎo)等拆裝在運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)根據(jù)飛機(jī)模型實(shí)時(shí)解算姿態(tài)運(yùn)動(dòng)，從而激勵(lì)慣導(dǎo)輸出與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)一致的姿態(tài)信號(hào)。最后，飛控計(jì)算機(jī)通過接收慣導(dǎo)傳感器信號(hào)反饋控制舵面運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)中對(duì)系統(tǒng)施加合適的激勵(lì)，對(duì)信息鏈路里的重要信號(hào)進(jìn)行測(cè)試監(jiān)控。每一項(xiàng)試驗(yàn)都制定了詳細(xì)的試驗(yàn)程序文件。
正是這些精細(xì)化的驗(yàn)證流程與方法，使得系統(tǒng)的各項(xiàng)功能性能在首飛前得到了充分的驗(yàn)證，保證了C919飛機(jī)的成功首飛。
技術(shù)引領(lǐng)試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)
位于上飛院10號(hào)樓的C919飛機(jī)鐵鳥試驗(yàn)臺(tái)全稱為飛控液壓系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)，主要用于C919飛機(jī)的飛控、液壓、起落架及部分交聯(lián)系統(tǒng)的試驗(yàn)驗(yàn)證工作。
據(jù)上飛院鐵鳥聯(lián)合攻關(guān)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)廖軍輝介紹：“C919飛機(jī)鐵鳥臺(tái)的研制工作是與C919的設(shè)計(jì)工作同步進(jìn)行的，而這也給我們提出了難題：鐵鳥試驗(yàn)臺(tái)與C919飛機(jī)是1:1的比例，飛機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)圖還沒完成，如何設(shè)計(jì)鐵鳥骨架？試驗(yàn)臺(tái)的需求大部分由設(shè)計(jì)專業(yè)提出，各系統(tǒng)設(shè)計(jì)還沒有凍結(jié)，如何滿足今后的試驗(yàn)要求？”
面對(duì)鐵鳥試驗(yàn)臺(tái)建設(shè)的復(fù)雜程度，趙京洲在試驗(yàn)臺(tái)研制初期就提出了一個(gè)重要思路：將設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行融合，設(shè)計(jì)人員也參與到鐵鳥臺(tái)的建設(shè)中。
對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有凍結(jié)的難題，試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)提出“模塊化”的研制方式，也就是將整個(gè)鐵鳥“切”成若干塊，飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成一塊，鐵鳥骨架就設(shè)計(jì)生產(chǎn)一塊，每一部分的安裝還要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。這樣一來(lái)，既可以將更改成本降到最低，又可以預(yù)防后期的強(qiáng)度問題。
“自2013年C919鐵鳥試驗(yàn)臺(tái)投入使用以來(lái)，基本沒有發(fā)現(xiàn)任何結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題，這就要?dú)w功于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在研制過程中的緊密聯(lián)合”。廖軍輝說。
除了鐵鳥試驗(yàn)臺(tái)，用于飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和飛行員在環(huán)試驗(yàn)的還有C919飛機(jī)工程模擬器。相比于ARJ21飛機(jī)固定基座的工程模擬器，C919采用了六自由度全動(dòng)工程模擬器，能夠逼真地仿真飛機(jī)的瞬時(shí)過載動(dòng)感、一定范圍內(nèi)的姿態(tài)角變化動(dòng)感和部分抖動(dòng)沖擊信號(hào)，為飛行員提供了更加真實(shí)的操縱飛機(jī)的感受，有利于設(shè)計(jì)人員根據(jù)自身體驗(yàn)和飛行員的意見優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)。
在工模建設(shè)之初，趙京洲就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行前期摸索，工模主要承擔(dān)哪些試驗(yàn)？主要具備哪些功能？需要哪些設(shè)備？要達(dá)到什么樣的試驗(yàn)狀態(tài)？就這樣，一個(gè)問題一個(gè)問題地解決，一步步地論證，形成了工模建設(shè)的總體技術(shù)方案。“而在這一過程中，趙總一再要求我們吃透技術(shù)，即便是由供應(yīng)商提供設(shè)備，也要理清需求，掌握主動(dòng)權(quán)。”上飛院C919飛機(jī)工程模擬器室主任徐奎說。
目前C919飛機(jī)工程模擬器已投入試驗(yàn)使用五年多，42名飛行員參與了1800余小時(shí)的飛行員在環(huán)試驗(yàn)，完成了248個(gè)試驗(yàn)科目，3700余飛行試驗(yàn)狀態(tài)點(diǎn)。在首飛成功后，首飛機(jī)組這樣評(píng)價(jià)道：C919飛機(jī)操縱性、穩(wěn)定性良好，整個(gè)飛行過程與在工程模擬器里訓(xùn)練的類似，飛行感覺與在工程模擬器上訓(xùn)練時(shí)一致。 （王思磊 文/鈕健池 攝）
【責(zé)任編輯：李巨堯】
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