最復雜的飛機如何最安全？

帕特里克·杜·切是空客公司最資深的飛行測試工程師。每個月里總有那么幾天，走進辦公室后，帕特里克要脫下西裝領帶，穿上一套防火內(nèi)衣，再套上一身明黃色的飛行制服和一雙結實的黑色靴子。然后，他走出辦公室，走上法國南部圖盧茲機場的停機坪。在眾多剛噴過漆的A320機群中，有一架A350-XWB非常顯眼，它是這類飛機中的第一架。飛機機身光滑，除了機身兩側帶有的字母和機尾的空客標識外，幾乎是全白色的，它的官方稱謂是MSN001。2013年5月，空客公司舉辦了一個只有員工參加的儀式，組裝線上負責最后工序的工人終于完成了自己的工作，正式將首架A350-XWB交付給飛行測試部，或者用杜·切的話說就是，“他們把它交給了我?！?/p>

作為飛行工程師和測試部負責人，杜·切說自己并不愛冒險，但他必須選擇最有挑戰(zhàn)性的項目進行測試，比如測試飛機各項性能的極限。在那些極限狀態(tài)下，任何一個小的漏洞都有可能造成機毀人亡。自去年6月以來，杜·切和他的同事們要么以最大的設計時速來駕駛A350；要么在空中嘗試航空動力失速狀態(tài)；要么以最慢的速度起飛，以至于機尾都拖地了。

每次試飛，機組由2名飛行員和3名工程師組成，機艙中安裝了一批電腦，數(shù)據(jù)通過眾多感應裝置不斷匯集進入電腦，工程師的任務就是監(jiān)測那些數(shù)據(jù)。杜·切的工作臺位于駕駛室右側副駕的后面。所有座位上都有降落傘。一旦發(fā)生狀況，機組成員將立刻來到前行李艙上部，拉動一個扳手，引發(fā)局部爆炸，機身右側會出現(xiàn)一個大洞，他們就可以從這里跳下飛機。不過，這只是理論。試飛員師弗蘭克·查普曼說：“如果飛機真的驟降失去控制，你還可能逃生嗎？”他聳了聳肩。

空客公司必須向自己、監(jiān)管當局和它的客戶證明，A350機型不但性能良好，而且還達到了精益求精的地步。從設計到制造，空客公司在A350上整整花了8年（制造完成后，空客還將用一年半的時間對飛機進行全方位測試，確保萬無一失）。A350是第一架由輕量材質(zhì)建造的噴氣式客機，由數(shù)百萬個零部件組成，并受數(shù)百萬條計算機編碼支配。

一架現(xiàn)代的民用客機是一套半自動的體系。飛機上的電子神經(jīng)系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測內(nèi)、外部數(shù)以千計的參數(shù)，自動與全球?qū)Ш骄W(wǎng)絡和維修網(wǎng)絡聯(lián)系，并判斷機師是否安全飛行。當機師拉操縱桿時，并不真的在拉位于機尾的提升器，而是在向飛機的電腦發(fā)出請求，電腦然后決定在多大程度上移動方向舵和其他控制界面。如果機師試圖以危險的方式駕駛飛機，比如進行航空動力失速，電腦是不會允許這樣的操作的。A350機型的系統(tǒng)集成負責人馬克·卡森說：“和30年前相比，現(xiàn)代飛機的操控已經(jīng)達到相當智能的水平，就像傻瓜相機一樣?！?/p>

對現(xiàn)代飛機的制造者來說，最大的挑戰(zhàn)是，在一個如此復雜的體系里，有太多的漏洞可以存在。比如，駕駛室內(nèi)一處報警燈開始閃爍，它可能是在提示機師，引擎出了問題，但也有可能是預警系統(tǒng)本身出了毛病，發(fā)出錯誤的信號。它會導致飛行偏離航線或延誤，代價是極其高昂的。

為了找出飛機可能存在的瑕疵，空客公司的技術人員不得不依賴復雜的電腦系統(tǒng)?？蛇@些系統(tǒng)本身就可能招致問題。比如被稱為“空中客車”的A380巨型客機就完全是在電腦上被設計出來的?？稍贏380的設計過程中，人們沒有留意到，空客在德國和法國的工作人員使用的設計軟件版本不一樣。當設計全部完成，組裝工人開始安裝成捆的電線時，發(fā)現(xiàn)德國技術人員計算出的需要布滿機身的電線數(shù)量，與用法國技術人員設計的機身根本不匹配。結果，數(shù)英里長的電線都白裝了，不得不全部扯下來，重新再來。

開發(fā)A380的慘痛經(jīng)歷，使空客沒有動力從頭再開發(fā)一種全新機型。2004年，波音公司宣布開發(fā)“夢想飛機”（Dreamliner）的計劃后，空客不得不做出應對?！皦粝腼w機”可搭載230至330名乘客，它將是空客A330型雙過道客機的直接威脅，后者于1992年首航，問世后非常成功?？湛妥畛醯南敕?，是提升A330機翼的航空動力，提高它引擎的效能。改裝后的A330于2004年面世，但并未吸引多少客戶，人們對于性能略有提升的A330并不感冒。市場告訴空客的設計師們，這不是客戶想要的，客戶要一種全新的設計！

這一次，空客沒有采用謹慎、漸進的升級換代，而是設計了一系列超效能飛機，從276個座位的，到369個座位的，僅開發(fā)成本就超過了100億美元。

為了避免錯誤計算A380電線長度這樣的失誤再次出現(xiàn)，空客在全球所有分公司都采用了標準化的設計軟件。不僅如此，空客還開發(fā)出一套用于設計飛機的單一電子系統(tǒng)，被稱為“電子模擬”（DMU），每位設計師都可以隨時隨地使用它，任何一位設計師對飛機做出的一丁點兒改動，其他所有人都可以立刻看到。

所有的飛機在早期設計階段都充滿了不確定性。飛機材質(zhì)足夠輕、足夠結實嗎？零部件的性能能達到設計者所希望的嗎？飛機的各個部件之間有沒有沖突？真的飛上天后，它的表現(xiàn)和模擬飛行預測的究竟會不會一致？

為了制造飛機，空客采用了一種叫“測量金字塔”的流程，以便系統(tǒng)地、一點一點地排查一切漏洞?！敖鹱炙钡牡撞看碓O計階段，這個階段一切都是未知。接下來是測試原材料，然后是零部件，再然后是每個系統(tǒng)的測試，最后是整架飛機。有了這一番嚴格檢測，再復雜的機器也能被完全掌控。

但在實際操作中，這意味著要進行各種虛擬測試，無法進行虛擬測試的飛機主體結構則必須制造出試驗品。比如，在圖盧茲制造機身筒，在威爾士布勞頓制造機翼翼盒示范器，在英格蘭菲爾頓搭建起落裝置試驗臺，在漢堡搭建模擬客艙。

其實，飛機大量的制造工作不是由空客，而是由它無數(shù)的供應商完成的。與其說空客公司是一家飛機制造商，不如說它是一個飛機組裝者：空客只是建立飛機的一套整體方案，然后把設計和零部件生產(chǎn)統(tǒng)統(tǒng)外包，最后再將各個部件組裝起來。在長達8年的設計過程中，有7000名工程師參與了A350的設計與制造，但其中至少有一半根本不是空客的員工。

接近這座測試“金字塔”頂端的，是一種用飛機骨架進行的真實條件下的模擬試驗，它被稱為“鐵鳥”。“鐵鳥”被置于一座腳手架的下方，它包括一架真實飛機的所有內(nèi)部零件，連同電子和液壓系統(tǒng)在內(nèi)，它與一個飛行模擬器相連?！拌F鳥”可以準確地模擬出飛機在飛行過程中，各條管道和電線內(nèi)部是如何運行的。使用“鐵鳥”的目的不只是讓所有系統(tǒng)真正在一起工作磨合，更能讓制造者們觀察到，當某單個零件壞了、使用過度或被不當操作時，整架飛機是如何反應的。畢竟，那才是真實世界里所要發(fā)生的。正如杜·切所說的：“每一架飛在天上的飛機內(nèi)部，都正在出著這樣那樣的問題?！?/p>

讓我們回到空客在圖盧茲的飛機制造廠，一架與實物大小一樣的機身停在那里。它的一側機翼被纜繩不斷向上拉伸，一座液壓夯錘把機尾也壓向某一側。這樣“折磨”機身的目的是使飛機像它需要的那樣結實。A350靜態(tài)測試項目的負責人彼得·伯施解釋說：“我們不想飛機身上有一丁點兒沒有用處的重量?！?/p>

在德國漢堡和埃爾丁的測試廠里，A350機身的許多部分被反復擺弄到變形為止，來測試機身能承受多大程度的金屬疲勞性損害，就像來回折曲別針看它多久會斷開一樣。要知道，這樣的損毀曾導致了上世紀50年代三架哈維蘭彗星型客機在飛行中解體的悲劇。同樣的問題也給A380飛機帶來過很大麻煩。2011年和2012年，在這種超大客機的機翼上發(fā)現(xiàn)裂縫，使得歐洲主管當局下令所有A380全部停飛進行細致檢查。為了使上述狀況發(fā)生在A350機型上的可能性降到最低，埃爾丁測試廠讓機身的多個部分經(jīng)歷了超過8萬次起飛和著陸的反復模擬測試。

從某種意義上講，真正的測試要到A350機型獲得認證后才開始。服役的頭兩年，也是一架飛機問題暴露的時候。這是簡單的算術。一旦該機型以機隊的形式投入運行，機隊這個整體將累積飛行小時，這個速度將比最激進的測試計劃還要快幾百倍。真正的飛行將積累很多經(jīng)驗，并發(fā)現(xiàn)飛機制造者無法發(fā)現(xiàn)的問題。這段較早的時期在新機型建立聲譽上至關重要。

相反的，一旦發(fā)生過問題，即使彌補后再次證明了飛機的可靠性，也不會令客戶接踵而至。當A380的種種問題解決后，它經(jīng)歷了罕見的無問題飛行階段?？煽湛蛥s發(fā)現(xiàn)，它的買家比想像中少得多，至今還沒有為公司盈利。

空客的高層表示，A350機型將是一次更安全的賭博?？湛皖A期，在未來20年，各航空公司會大量采購擁有250至350個座位的大型客機，其訂單將接近7000份。以當前的價格計算，這將是價值2萬億美元的生意。

目前，A350表現(xiàn)良好。截至2013年底，空客已收到來自37個客戶的817份訂單。與此同時，波音公司推出777X機型卻不是一個全新的設計，而是以20世紀90年代的一架老飛機為藍本，配上新的機翼和引擎?？湛头矫鏄酚^地表示，這條路他們早就走過了，根本行不通?？蛻粢碌臋C型，不會要改良的。

杜·切辦公室對面是一座L型的飛機庫，在這個100英尺高的空間里停著一副飛機骨架，機尾對著大門。它是測試飛機中的最后一架，它剛剛裝上機翼，還在等待安裝引擎。飛機中段兩側搭著黃色腳手架，工人們有的在場地上走來走去，有的在腳手架內(nèi)爬上爬下。

所有測試結束后，空客將在這里建造飛機。隨著這個流程越來越接近“金字塔”的各個層級，材料被做成裝置，裝置被連接入子系統(tǒng)，子系統(tǒng)被包裝為系統(tǒng)。有的零件在自己運轉(zhuǎn)時一切正常，但當被組裝到一起運轉(zhuǎn)時，也許就會產(chǎn)生問題。在整個過程中，其目的是盡早消除這些缺陷，以便在最后階段出現(xiàn)的是最高級別的問題。

站在“金字塔”頂峰的“最終集成者”，用杜·切的話說，就是一架真正的飛機。當真正的機翼和機身升至高空時，總會有意想不到的情況發(fā)生。例如，在早前的試飛計劃中，坐在A350中部的工程師在某次飛行階段，聽見嗡嗡的響聲，多方尋找原因未果。最后，一名工程師建議，機翼上的密封條應當換成更結實的材質(zhì)。果然，噪音消失了。

MSN001和它較新的姊妹機MSN003，已經(jīng)完成大約1000小時試飛，整個測試飛行的計劃是2500小時。在未來4個月內(nèi)，會再有3架飛機加入測試機隊，測試內(nèi)容將擴大到機艙娛樂系統(tǒng)、航空電子設備，以及在極端溫度下飛機的性能。

雖然試飛中那些最高風險的項目，大部分在飛行的最初幾個月已經(jīng)完成了，但有一個重要的測試必須要等待天氣，因為老天變幻莫測。所以，在這個初春晴朗的日子，杜·切看著窗外湛藍的天空嘆了口氣。廣闊的高壓氣旋掛在歐洲上空，阻止了杜·切試飛需要的雷雨天氣。他的目的是飛到暴風雨的邊緣，讓機翼和機身表面結冰，在機身重量增加和航空效能喪失的情況下，觀察飛機的反應。這個測試非常符合杜·切個人對“有意思”一詞的定義。

他說：“這么做是要使飛機處于非常不適的境地，你極有可能毀掉這架飛機，因為在那里雷擊會很多很多?！钡拧で杏悬c迫不及待地想飛到那里去。

[譯自美國《彭博商業(yè)周刊》]

空客采用了“金字塔”式的飛機制造流程。“金字塔”的底部代表設計階段，各個層級分別是材料被做成裝置，裝置被連接入子系統(tǒng)，子系統(tǒng)被包裝為系統(tǒng)。站在“金字塔”頂峰的就是一架完整的飛機。

飛機制造完成后，試飛員和工程師要在試飛中不斷測試飛機各項性能的極限。在那些極限狀態(tài)下，任何一個小的漏洞都有可能造成機毀人亡。

空客資深飛行測試工程師杜·切說：“每一架飛在天上的飛機內(nèi)部，都正在出著這樣那樣的問題?！?/p>