圖:波音完成787夢想飛機低速滑行測試
據美國《西雅圖時報》14日報道,波音公司新型客機787夢幻客機有望于本周上演處女航。隨著試飛的進行,為期9個月的一系列空中測試也將拉開序幕。787夢幻客機必須通過這些漫長而痛苦的測試證明自己,其中包括機尾擦地起飛、急劇俯沖以及可能的雷擊測試。
關閉一個發動機
在華盛頓,波音787夢幻客機項目以及航空工作人員經歷了令他們感到痛苦的一年。這一年中,他們遭遇了一系列技術問題、造成嚴重損失的延期交付以及一項在華盛頓之外建造第二條裝配線的管理決定。隨著所有問題的解決,這種新型客機最終要飛向藍天。
如果一切按計劃進行,787夢幻客機將于當地時間12月15日在埃弗雷特潘恩機場進行第一次試飛。起飛后,它將飛抵大西洋上空而后返回內陸并穿過摩斯湖以及華盛頓其它東部地區。大約5個半小時后,787夢幻客機將在西雅圖波音機場降落。
此次試飛將揭開為期大約9個月的一系列空中測試序幕,這些測試旨在全面了解787夢幻客機的性能。另外5架夢幻客機將與首次試飛的客機一起接受壓力測試,所受壓力將超出噴氣客機正常情況下所能承受的極限。測試中,試飛員首先拉升客機,而后完成俯沖動作,機身將發出嘎嘎聲。此外,他們還要在跑道上全速行駛,而后踩剎車。起飛過程中,他們將故意關閉一臺發動機并在單發動機推進下飛行5個半小時。

圖2:第二架波音787夢想飛機完成發動機起動
或要遭受雷擊
頭天晚上,參與測試的客機將停靠在零下55度環境下,而后在第二天早上打開發動機。更令人意想不到的是,他們可能還要保證其中一架客機遭受雷擊。客機進行試飛實際上是一個實驗過程,試飛員要在整個過程中為自己“找麻煩”。777項目飛行員約翰·卡什曼曾駕駛波音15年前推出的新型客機777進行第一次試飛。他說:“我們的工作就是發現問題。在試飛中由我們發現問題顯然要比客戶在使用時發現要好得多。”
絕大多數波音試飛員擁有工程學學位以及駕駛執照,這些條件可能是他們所從事工作的本質決定的。試飛中,他們要在遭遇可怕側風情況下穩穩著陸,或者在半空故意熄火后立即進行自由落體運動。在遭遇意想不到的情況時,他們必須保持冷靜,例如777在1995年試飛中出現的艙壓減少以及747在1974年試飛中在跑道上起火。他們是波音的出色騎師而不是蠢貨,決不能犯錯誤。卡什曼說:“我們經歷了絕大多數人做夢時才會經歷的事情。進行試飛是我們的一個偉大時刻。”
耗資數千萬美元
在夢幻客機試飛計劃的最初幾周,試飛任務由787首席飛行員麥克·卡里克領導的5名試飛員負責,他們的絕大多數試飛任務都要在波音機場起飛。另外8名試飛員也將被特別指派到787團隊。此外,一支由另外24名試飛員組成的小組將執行當前的747-8試飛任務,需要時也將披掛上陣執行787試飛任務。另有大約50名波音試飛員將擔任787試飛小組的替補。替補隊員通常做一些更常規的工作,包括評估飛機的新功能或者指揮駕駛飛機離開制造廠執行試飛任務的同伴。
787試飛計劃是一項全天候任務,將耗資數千萬美元。在波音機場的北端,一個操作中心將負責監視每一次試飛過程,并立即獲取來自飛機眾多系統的詳細數據。屆時,大約有600名工程師負責分析這些數據,數千名專業人員充當故障檢修員,解決出現的任何故障。大約400名機械師將在夜間對飛機進行維護,確保第二天早上的飛行順利進行。
留給波音的時間較為緊張,他們必須及時完成試飛以便順利在2010年晚些時候向其第一位客戶交付787夢幻客機。波音高層堅稱時間緊張的測試計劃也讓他們擁有處理所發現問題的時間。如果一切順利進行,聯邦航空管理局將批準787投入運營。2010年晚些時候,波音便會將第一架787夢幻客機交付給日本全日空航空公司。按照當前的計劃,787可能將于2011年初投入運營,較波音原定計劃晚了大約2年半。
危險總是存在
與試飛任務有關的絕大多數事件均不被公眾所知,但有時情況也并非如此。1995年2月,波音首席試飛員吉姆·麥克羅伯茨駕駛777執行試飛任務時,11英寸(約合27.94厘米)長空調管上的一個夾鉗在4.3萬英尺(約合1.3萬米)的高度出現松動,導致飛機突然失去氣壓。一些工作在飛機后部電腦工作站的工程師沒有及時獲得氧氣瓶,在迅速下降直至著陸之后,其中4名工程師因為高空病不得不被送往弗吉尼亞梅森醫院高壓氧倉接受治療。
波音歷史上唯一一次商業試飛災難發生于1959年,當時并不是噴氣客機研發階段,而是交付前的試飛。災難發生當日,一架將要交付給布蘭尼夫國際航空公司的707在阿靈頓附近斯蒂拉古米什河墜毀。雖然在波音一名試飛員監督之下,但布蘭尼夫機長卻讓客機傾斜出所允許的最大角度,最終導致飛機失控。8名機組人員中共有4人在此次墜機災難中喪生。
1994年,空中客車A330在一次試飛中墜毀。此次試飛在惡劣天氣條件下進行,飛行員被要求在使用自動駕駛儀起飛時關閉一臺發動機。所有7名機組人員全部罹難,其中包括空客首席試飛員。隨后進行的調查顯示,墜機事故部分與飛行員操作失誤所致。
任何一次試飛都不是例行公事,787夢幻客機最初幾周接受的顫振測試危險程度更高。顫振會在自然振動受風或氣流影響下加劇時出現,曾導致最初的塔科馬海峽吊橋1940年倒塌事故。為了探測任何可能引起飛機發生災難的顫振,電子飛行控制設備讓飛機以不同頻率搖動。在飛機從大約4萬英尺(約合12192米)的高度俯沖時,飛行員用手掌有節奏地拍打駕駛桿,并在航線控制器上用力跺腳,讓操縱面晃動。
這種測試要在飛機不同重量分配情況下重復進行,重量分配通過移動一系列相連大桶內的水實現。飛機必須證明自己在從開始加速到接近音速的整個過程中都不會發生可怕的顫振。飛機在飛行高度達到3萬英尺(約合9144米)時,時速便會接近音速——680英里(約合1094公里)。在737測試中,為了達到這一速度,麥克羅伯茨不得不讓飛機以45度的傾斜角度俯沖。由于當前的發動機能夠提供更大的推進力,787的俯沖角度不能超過10度。
高能中止起飛
另一項令人心跳加速的測試是“最大能量中止起飛”,也被稱之為“高能中止起飛”。在測試前,試飛員故意使用在替換前所允許的最低程度的制動裝置。此后,客機要在最大載重量和加滿燃料情況下在跑道上加速行駛。達到預先計算好的最高速度后,飛行員才踩剎車。
前747首席試飛員喬·麥克唐納表示,如果飛行員駕駛早期飛機以這種方式剎車,所產生的巨大熱量通常會導致鋼材料剎車裝置熔化,輪胎起火,保險絲溶掉并導致輪胎漏氣。在一次成功的測試中,滅火人員需要嚴陣以待,在5分鐘內撲滅火苗,同時確保不會發出更大規模的火災。
1974年7月,一次高能中止起飛測試以起落裝置著火,輪胎爆炸,輪子射出并在機翼上方飛過結束,飛行員不得不緊急撤離客機。當時接受測試的是一架定制的747,在設計上用作國家遭遇緊急情況時總統和美國軍方領導人的空中指揮部。測試前,波音工程師曾誤算事先設定的最高速度,制動塊無法應付所承受的能量。噴氣客機雖然并未嚴重受損,但輪子必須進行更換以進行下一次測試。
在787夢幻客機上,碳纖維剎車塊并不會熔化,因此不太可能發生火災。麥克唐納表示,在高能中止起飛中,即使一切按計劃進行,波音也要為這項測試投入100多萬美元。為了減少與之有關的所有風險,這項測試以及其它測試將在加利福尼亞州愛德華茲空軍基地進行,這一基地擁有一條1.5萬英尺(約合4572米)長的跑道以及一個干湖床。
雷擊VS塑料
令一些公眾感到擔憂的是夢幻客機的雷擊保護系統,原因在于787機身主要采用塑料,無法像當前的鋁材料噴氣客機一樣很容易驅散雷擊。787項目首席工程師麥克·德萊尼表示,他的工程學團隊針對雷擊做了大量細致工作,工作量超過研究其它任何意外事故。他們分析了對“每一個扣件、每一個托架、每一個間距以及每一個材料”產生的潛在影響。
德萊尼說,在未來9個月的飛行測試中遭受雷擊的可能性很高,希望能夠消除公眾的擔憂情緒。他說:“我個人希望接受測試的客機能夠被雷擊中。”如果發生這種情況,波音不知疲倦的試飛員將擁有另一個可以向別人炫耀的經歷。
實際上,并非所有試飛都那么可怕。3月,波音前飛行操作負責人、卡什曼1994年試飛777時的副駕駛員肯·希金斯在飛行博物館發言時回憶,他在近4小時的飛行中遇到的最大問題就是如何讓自己在上廁所時站穩了,不至于讓尿液四處亂濺,因為當時的馬桶座圈在設計上不能往下按,但這種情況已經成為過去了。