国产航空发动机型号匮乏缺乏工程实践经验

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　　“适航，是航空发动机能否自由翱翔的放飞证。”中国民航适航审定中心结构强度室张弓博士说，这张放飞证是乘客安全的保证，由各国民航管理局代表公众认可并颁发，没有“适航”通行证，航空发动机好比束住翅膀的鸟。

　　一款航空发动机要想获取一张放飞证，必须经过一套非常严格的“适航”标准体系验证，涵盖设计、制造、验证和管理。每个分项又有一系列技术指标，仅设计就有气动、传热、结构、强度等等。

　　作为《中国民用航空规章》（CCAR）的组成部分，其中的CCAR33-R2（航空发动机）版的安全水平，与2009年11月2日生效的美国联邦航空管理局（FAA）的FAR33部（航空发动机适航规章）第30修正案水平一致。

　　“尽管在规章要求层面与FAA基本一致，但由于国产航空发动机型号匮乏，缺乏实际工程实践经验，使我国适航规章缺少相应的技术支撑。实际型号的适航验证工作，成为被卡在别国空域之外的关隘。”张弓说。

　　60年FAR33部修订34次，其中一项历时9年

　　一套严苛的“适航”标准体系永远处于动态之中。

　　“针对航空发动机使用过程中出现的问题，特别是安全问题，以及如何适应飞机运行所提出的更高要求，适航都要在总结研究中不断修订，这也促使适航安全标准持续提升。”张弓说。

　　美国在世界上处于执航空发动机适航标准牛耳的地位。自1958年成立FAA后，截至2015年1月，FAR33部已历经34次修订。“每一项修订，都蕴涵了长达数年的研究和技术积累。”张弓介绍说。

　　从活塞到涡轮，再从喷气到涡扇，航空发动机技术不断升级，适航标准也水涨船高。仅涡轮发动机，迄今只有一项条款未修订。

　　1989年7月19日，美国苏城，一起DC-10飞机的发动机发生非包容失效事故，造成111人死亡。FAA随即率世界四大航空发动机顶级制造商GE、普惠、罗罗和霍尼韦尔共同调研。结果发现，原有航空发动机适航条款隐含一项“假设存在”风险，即假设材料不含缺陷。而苏城失事的DC-10飞机发动机，恰是钛合金轮盘材料本身存在缺陷。

　　针对“假设材料不含缺陷”这一条款的修订，FAA联合美国西南航空发动机研究院，期间又经历了两次相关事故调查，从研究到发布咨询通告，再到2007年修订，正式发布3项咨询通告以及两项审定政策，历时长达9年。

　　“正是欧美大量在役航空发动机积累的数据，推动着适航技术不断发展。”张弓说。

　　FAA和EASA，技术标准最高，全球通飞

　　目前在国际上，以FAA和欧洲航空安全局（EASA）的适航审定影响力最大，认可度最高，双方互认。“在世界很多地方，由于技术标准赶不上美国和欧盟，大多直接参考FAA和EASA的标准，因此美欧的适航标准，也就成了国际民航业事实上的准入标准，基本全球通飞。”张弓说。

　　来自美国航空航天咨询公司数据，2016年，世界各国的民用航空发动机产量达27000台，除极少量俄罗斯制造外，欧美占据这一市场份额高达98%。目前世界上推力最大的航空发动机，是GE公司生产的GE90-115B，地面台架试验曾达到56.9吨最大推力，1995年11月正式投放商业市场后，用于波音777系列客机。

　　“在波音777类双发飞机延程飞行成熟之前，飞行要求90分钟航程保证有一个机场，因此国际航线必须沿大陆岸线设计，跨大洋飞行是不可想象的。”张弓说。

　　为提高经济性能，实现跨大洋飞行，飞机制造商提出“延程飞行”，要求航空发动机能提供单发延程飞行，时长远超90分钟的可靠性支持。

　　如何验证一款符合300分钟航程要求的发动机新型号？

　　FAA要在设计上，按相应的33.201条款，审查制造商以往的设计经验、技术参数以及风险的处理措施，同时要做一项3000循环实验，周期长达数月至十数月。即使如此严苛，这款发动机型号还要过之后一个时期的应用关，才能准予放飞。

　　目前，FAR33部条款以详细的分类“咨询通告”和“审定政策”等技术文件为支撑，成为引领航空发动机发展的标杆。“比如，规章要求吸入单只8磅大鸟时，发动机须达到什么状态，相应的咨询通告就会详细说明如何确定进气面积，从而确定发动机的转速以及试验要求等。”张弓说。

　　国产发动机型号匮乏，CCAR33尚缺乏工业实践支撑

　　我国航空发动机适航体系始建时间较早，主要参考FAA的FAR33部规章。

　　“别看只是引进翻译，但因为英语语境差异，以及工业实践缺乏，对许多条款理解各异，时常造成很大的技术分歧。”张弓告诉记者，曾经因一个“耐用性”条款中关于叶片包容的要求，就引起较大争议。

　　上述关于叶片包容的要求有两方面内容。一、必须对因转子叶片失效而引起的破坏具有包容能力；二、必须确定因转子叶片失效，穿透压气机和涡轮转子机匣后，转子叶片碎片的能量水平和轨迹。

　　又要机匣具备包容能力，又要计算叶片穿透后的能量水平和轨迹。这个条款岂不是自相矛盾？

　　经过长时间讨论，并通过到国外航空发动机制造企业实地探询，真相终于大白。原来，英文中的“穿透”，指的是轴（水平）向，而非径（直径）向，即计算叶片碎片喷出短舱进出口的能量和轨迹。

　　“还有，当我们费力理解并翻译出FAA规章后，随着在役航空发动机的应用，可能FAA规章又变了。”张弓认为，这也是后发国家面临的一大窘境。
　　　　
　　按国际民航组织惯例，一款新产品想进入他国运行，首先要通过对方的适航取证。在双边的认可中，一般需要提供对等的航空产品，互相审查。没有自主研制的航空发动机，缺乏实际型号的适航验证工业实践，也就无法从技术层面支撑现有的适航规章体系，更无法与别国对等互认。

　　建立中国自己的适航体系，已上升为国家意志。“没有工业实践和验证技术来支持适航标准体系，就没有让产品进入国际市场的话语权。”张弓说，这也是具备完善适航体系的国家经常设置的行业壁垒。

　　2017年10月，中国民航适航审定中心正式成立，伴随着长江1000系列和涡轴16等国产发动机的研制，将给CCAR33适航规章提供迫在眉睫的支撑性技术文件。CCAR33必将越来越有话语权，也必将保障国产民用航空发动机在蓝天上自由安全地翱翔。