章俊杰:让飞机远离颤振
- 发布时间:2015-11-20 04:29:47 来源:科技日报 责任编辑:罗伯特
■企业一线创新力量
11月2日,上海浦东中国商飞公司总装制造中心,国产大飞机C919成功下线。那一刻,国人扬眉吐气。看着自己的“孩子”呱呱坠地,章俊杰在微信中写道:“飞机下线,吾心甚慰。”
其实,作为中国商飞上海飞机设计研究院强度设计研究部副主任设计师,章俊杰的工作就是让飞机远离颤振。他心里明白,现在才是真正工作的开始。“只有下线后,才能以飞机为对象做全机地面共振及颤振飞行试验,从而验证是否达到适航要求。”章俊杰说。
在气动弹性力学中,颤振是弹性体在气流中发生的不稳定振动现象。历史上,颤振曾多次造成飞机坠落,许多飞行员因此丧生。
消除颤振、让飞机安全飞行,这是章俊杰从业33年的梦想,也是他工作的最终目标。
首次完成ARJ21飞机颤振试飞
2004年,对已是不惑之年的章俊杰来说意义非凡。这一年,他离开了从事20多年的军机研发工作,作为亟须人才转战上海,开始从事ARJ21飞机和C919飞机的研制。
“虽然颤振的专业、理论、手段是相通的,但目标、依据不同,相对来讲,民用飞机对颤振的要求更为苛刻,其可靠性、安全性及寿命要求更高。”此次转型,让章俊杰感到压力很大。
ARJ21飞机颤振设计是章俊杰的开山之作,也是国内首款严格按照适航标准研制的先进民用飞机。对其颤振设计需要在什么时间、用何种方法完成哪些内容的验证才能表明条款的符合性,国内基本毫无经验可供借鉴。“而国外这方面的成熟经验是核心技术,根本不会与我们共享。”
“虽然困难很大,但就像战士上战场一样,根本没有退路。等靠都解决不了问题,横下一条心,咬牙拼命干吧。”说这些话时,章俊杰声调明显高了许多,一只手也在胸前来回比划着。
不知熬过多少个不眠之夜、不知调整过多少个设计参数,章俊杰和同事们终于突破了跨音速颤振分析、气动伺服弹性分析、故障状态颤振分析等一系列技术难题。
就这样,他们迎来了颤振设计的期末大考。在ARJ21飞机首飞前,必须完成全机地面振动试验和全机地面结构模态耦合试验。中国民用航空局、美国联邦航空管理局对此高度重视,全程现场目击。为保证飞机按时首飞,章俊杰每天最多休息4小时,带领团队整天连续工作,21天后,飞机实验验证任务圆满完成,而他却因血压高住进了医院。
科研经费要用在刀刃上
“试验设计一定要巧妙、省钱,科研经费要用在刀刃上,要花得物有所值。”采访中,这是章俊杰经常说的一句话。
的确,一个新机型的研制需要做的实验成千上万。仅2013年,他们需要完成ARJ21型号任务659项,C919型号任务3539项,其中仅静力、疲劳分析报告就有600余份,计划进行的试验达100多项。
哪些试验必须做、哪些试验可以不做,章俊杰和团队人员反复研究。
“其实也不只是省钱,如果不这么做,科研技术也不会提高,创新更无从谈起。”章俊杰笑了笑。
秉承这一理念,他们在工作中实现了一个又一个创新。新的颤振模型复式悬挂技术、自动气压颤振模型高速风洞试验防护装置、风动模型颤振抑制装置……这些创新既能模拟飞机空中飞行情况,又能防止刚体运动发散,在高速风洞颤振模型试验中可以获得准确的颤振边界,又可以自动保护模型不被损坏。“要知道一个模型就是成百上千万。”章俊杰说。
有人为他算了一笔账,以ARJ21-700飞机为例,在表明其条款符合性的同时,节约成本一亿三千万元。
培养人才 乐此不疲
1982年,章俊杰大学毕业后到沈阳601所工作。当时的小章只能跟在师傅身后做些换弹簧片、拧螺丝钉之类的小事,但他并不厌烦,每件事都用心观察、用心思考。“做人一定要踏实、有责任心,飞机设计中永远没有猜测的事情。”他当时的领导、也是后来博导李明院士的话让他印象深刻。
如今,已过知天命之年的章俊杰也成了别人的导师。在实践中、结合项目培养学生是其独到之处,而不变的同样是责任心还有巧妙。
章俊杰清晰记得,2011年,ARJ21飞机颤振符合性工作接受适航审查。在现场,美国适航当局官员提出问题,“在做地面振动试验时,对起落架做了怎样的处理,需不需要给减震支柱加油?”当时有人说不必考虑这个问题。章俊杰认为没那么简单,晚上他反复思考,第二天,他回答说:“我们将减震支柱里的气体放掉,再加满油,这样就能够消除起落架的刚度非线性,从而使其不会影响试验结果的正确性。”“年轻人要用心听别人说话,不要觉得对方提问题就是刁难,要多思考,多动脑子。”章俊杰说,事实证明,这正是波音客机之前遇到的问题。
令他欣慰的是,他带的商飞第一名博士后周健斌,现已成为C919大飞机颤振攻关队的核心队员,第一名硕士生范石磊在气动伺服弹性方面表现优异,申请了多项专利。
“企业的成长离不开人才的成长,年轻的设计人员一天天成长起来,国人的大飞机梦真的就不远了。”章俊杰的目光望向远方。
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