【C919身邊人】副總師趙京洲：讓團隊信賴的帶路人
文章來源：中國商用飛機有限責任公司 發布時間：2018-01-26
提到C919飛機型號副總設計師趙京洲，大家的評價高度一致：“我們的趙總是一個非常厲害的人！”這里的“厲害”可不是說他對人“嚴厲”，而是因為作為C919飛機機械系統的總負責人，趙總無論是處理技術難題，還是提出思路規劃，都能讓人心悅誠服。
飛控系統是一架飛機機載系統中最為復雜的系統之一，直接影響飛機的飛行安全和飛行品質。舉個簡單的例子，飛行員操縱駕駛桿，通過舵面實現對飛機運動的控制，這一系列動作的完成靠的就是飛控系統的運行。此時，如果飛行員操縱駕駛桿，無法感知飛機的姿態變化或者飛機姿態變化較大，在空中產生顛簸，都會對飛行安全和飛行品質產生不利影響。
研制適用于C919飛機的飛控系統
“軍機和民機在飛控系統上存在很大的差異，軍機講究的是作戰性能，在飛行過程中會有大幅度的機動，而民機講究的是飛行的穩定和乘客的舒適感，因此可以說民機的飛控系統就是要保證飛機的操作性、穩定性和舒適性。”趙京洲說。面對兩者的差異，從軍機轉到民機的趙京洲，最先做的就是深入學習國際適航條款，研究世界最先進的飛控系統，并將其應用于中國的大飛機。
現代民機廣泛使用的是電傳飛控系統，通過將操縱指令轉換為電信號進行舵面控制，進而控制飛機的姿態和運動，提高飛行品質。但是，每架飛機的飛控系統綜合化和復雜程度都很高，既涉及與飛機本體(總體、結構、強度)的高度綜合,又幾乎與全機所有機載系統交聯，而由于飛機頂層需求及各系統供應商的不同，各飛機型號交聯系統的實際情況也差別較大，因此，即使都是采用電傳飛控系統，每個型號飛控系統的綜合設計與集成驗證方案都需要針對飛機自身需求量身定制。
“ARP 4754A《民用飛機與系統研制指南》提供了一種有效的開展系統綜合、驗證的工作思路，設計之初，趙總就帶領我們對其進行了深入的解讀，提出了一套適用于C919飛機飛控系統的集成和驗證流程。”上飛院飛控部部長王興波說，“在此過程中，對技術細節要求極高的趙總，要求我們逐一為每條設計需求量身定制合適的驗證方法，既要符合適航要求，又要與國外供應商銜接,達到國際水準。”
機上地面閉環試驗
為C919量身定制飛控系統驗證方法，其中比較典型的就包括C919機上地面閉環試驗。
機上地面閉環試驗，就是通過將飛機動力學模型與飛機舵面、傳感器等構成閉環控制鏈路，在地面上模擬飛機飛行狀態，檢驗系統與飛機的控制響應，讓飛機在地面上“飛”起來，相對于以往的開環試驗，閉環試驗可以更充分地驗證系統與飛機集成的完整性。
飛控系統動態特性檢查是機上地面閉環試驗最重要的試驗項目之一，以俯仰增穩控制為例，飛控系統中引入了飛機俯仰角速率，驅動升降舵運動改善飛機阻尼與穩定性。從飛機傳感器輸出角速率信號到升降舵響應指令運動，需經過飛控計算機、作動器控制電子等多個電子設備，任何環節的錯誤都會導致飛機控制失穩。那么，如何串聯飛機操縱面、飛機傳感器與飛機動力學模型，包括如何使飛機正確響應舵面運動位置，如何使飛機傳感器正確響應飛機運動姿態，都是實施機上地面閉環試驗的關鍵。
基于鐵鳥試驗的經驗與成果，并綜合考慮首飛控制律設計架構與飛機試驗條件、系統機上交聯特點，趙京洲帶領團隊制定了一套首飛階段主飛控系統機上地面閉環試驗方案，即利用加裝在飛機升降舵、方向舵上的舵面傳感器，將舵面運動位置實時輸入飛機模型，讓飛機響應舵面位置運動起來。同時通過將飛機慣導等拆裝在運動轉臺上，轉臺根據飛機模型實時解算姿態運動，從而激勵慣導輸出與飛機運動一致的姿態信號。最后，飛控計算機通過接收慣導傳感器信號反饋控制舵面運動，試驗中對系統施加合適的激勵，對信息鏈路里的重要信號進行測試監控。每一項試驗都制定了詳細的試驗程序文件。
正是這些精細化的驗證流程與方法，使得系統的各項功能性能在首飛前得到了充分的驗證，保證了C919飛機的成功首飛。
技術引領試驗平臺建設
位于上飛院10號樓的C919飛機鐵鳥試驗臺全稱為飛控液壓系統綜合試驗臺，主要用于C919飛機的飛控、液壓、起落架及部分交聯系統的試驗驗證工作。
據上飛院鐵鳥聯合攻關隊隊長廖軍輝介紹：“C919飛機鐵鳥臺的研制工作是與C919的設計工作同步進行的，而這也給我們提出了難題：鐵鳥試驗臺與C919飛機是1:1的比例，飛機結構發圖還沒完成，如何設計鐵鳥骨架？試驗臺的需求大部分由設計專業提出，各系統設計還沒有凍結，如何滿足今后的試驗要求？”
面對鐵鳥試驗臺建設的復雜程度，趙京洲在試驗臺研制初期就提出了一個重要思路：將設計團隊與試驗團隊進行融合，設計人員也參與到鐵鳥臺的建設中。
對于結構設計沒有凍結的難題，試驗團隊提出“模塊化”的研制方式，也就是將整個鐵鳥“切”成若干塊，飛機機體結構設計完成一塊，鐵鳥骨架就設計生產一塊，每一部分的安裝還要進行強度計算。這樣一來，既可以將更改成本降到最低，又可以預防后期的強度問題。
“自2013年C919鐵鳥試驗臺投入使用以來，基本沒有發現任何結構強度問題，這就要歸功于設計團隊與試驗團隊在研制過程中的緊密聯合”。廖軍輝說。
除了鐵鳥試驗臺，用于飛控系統設計和飛行員在環試驗的還有C919飛機工程模擬器。相比于ARJ21飛機固定基座的工程模擬器，C919采用了六自由度全動工程模擬器，能夠逼真地仿真飛機的瞬時過載動感、一定范圍內的姿態角變化動感和部分抖動沖擊信號，為飛行員提供了更加真實的操縱飛機的感受，有利于設計人員根據自身體驗和飛行員的意見優化系統參數設計。
在工模建設之初，趙京洲就帶領團隊進行前期摸索，工模主要承擔哪些試驗？主要具備哪些功能？需要哪些設備？要達到什么樣的試驗狀態？就這樣，一個問題一個問題地解決，一步步地論證，形成了工模建設的總體技術方案。“而在這一過程中，趙總一再要求我們吃透技術，即便是由供應商提供設備，也要理清需求，掌握主動權。”上飛院C919飛機工程模擬器室主任徐奎說。
目前C919飛機工程模擬器已投入試驗使用五年多，42名飛行員參與了1800余小時的飛行員在環試驗，完成了248個試驗科目，3700余飛行試驗狀態點。在首飛成功后，首飛機組這樣評價道：C919飛機操縱性、穩定性良好，整個飛行過程與在工程模擬器里訓練的類似，飛行感覺與在工程模擬器上訓練時一致。 （王思磊 文/鈕健池 攝）
【責任編輯：李巨堯】
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