1、中國的大飛機計劃一：飛機安全設計中國的大飛機的夢想，從運十到干線，從干線到AE100，從AE100到ARJ，再到現在的C919，算是走了一個半徑不小的螺旋式上升的過程。這幾個項目，有著幾代工程師的辛勞甚至血汗，更有著他們當年夢想的生成，破滅，重生，再破滅和再重生。這當中的辛酸和喜樂，痛苦和絕望，是局外人很難體會的。如今ARJ項目在收尾，C919剛開始，筆者想以一個局外人的觀點，分析一下中國的大飛機計劃中做得成功或是不成功的地方。同時，以借此機會分析一下波音和空客各自的成功之處，來和中國的大飛機計劃比較一下，看看能 不能對現在也好，將來也好的中國民機工業有所幫助。本人將以討論重點的形式分題展開。

2、因為時間有限，只能一個星期寫一點，所以將會以分題更新帖子的形式發表，還請有興趣的同好耐心等候文章的寫完。分題一：安全看到過很多人說過堅決不會坐中國設計生產的飛機，認為那是不安全的。雖然本人和大多數人一樣，對這種思維嗤之以鼻，但不同的是，我在這里要告訴有這種思維的人，你們的這種想法錯在哪里。不是因為你是否愛國或是否愛自己，而是告訴你們，什么才是真正安全的飛機，還有他們的設計方法。稍微懂行一點的軍友，應該都知道FAR25部這個設計指導規范。但是我想可能這里沒有誰有這個耐心和毅力把他看完的，所以可能也就沒有多少人知道這個指導規范是怎么來的。所以在談民用客機的安全性之前，讓我們先來談談什么是FAR25

3、部。FAR-25/CS-25FAR25/CS25規定，任何想得到FAR或是EASA認證的新設計的大型客機（不包括空乘人員的乘客人數在19人以上的螺旋槳推進的飛機，或是10人以上的噴氣推進的飛機。想想為什么運十二的載客量是19座而不是20座），都要符合FAR25/CS25部的設計規范。小于19/10座的要符合FAR23/CS23部的設計規范。現在我們來看看什么是FAR25/CS25部以及得到FAR25/CS25部認證的意義是什么。那什么是FAR25/CS25部呢？有人說這是民用客機設計的圣經，但我覺得它更象是如來佛的手心。因為如果你至少稍微看過它，就會發現它里面雖然有時也會有公式和具體的數字，但

4、更多的時候，它都只是在說XX XX的設計，要保證不會因為單一的故障（FAILURE）而產生“嚴重”（CATASTROPHIC）的后果。為什么這樣做，是有原因的。這當中有很深遠的背景，考慮到本文的篇幅，我們就不扯遠了。簡單來說，FAA和EASA只是對設計提出要求，具體怎么設計，FAA和EASA并不想捆住設計廠家的手腳，而影響對新設計和新材料的引入。也就是說他們對于孫猴子們怎么翻跟頭并不感興趣，因為這樣一來會限制創新。但對于孫猴子不能翻出他們的手心，他們可是看得非常非常的緊的。很多人說FAA/EASA會卡中國人的脖子，其實他們不光是卡中國人的，他們卡所有人的。但這是后話，我先按下不表。民用航空發展

5、到現在，可以說有了非常詳細和大規模的樣本空間。對于飛機的結構來說，一般民用飛機的飛行包線都是約定俗成的。所以25部會有具體的設計要求。比如大家熟悉的全機靜力，起落架落震，環境，壽命等等。但對于飛機的系統，就不一樣了。我這里重點討論一下系統的設計。統計顯示，對一個新設計的飛機來說，一般在一千萬個飛行小時左右，會出現一次“災難性”事故，（比如波音777在倫敦的那次事故，雖然沒有死人，但飛機毀了，沒死人只是運氣，所以算是一次CATASTROPHIC的事故），或者說，一架新設計的整機，平均來說，不管是否經過FAR25/CS25認證過的，它出現嚴重飛行事故的幾率是在10-7左右。因此，FAR25/CS2

6、5部的對于系統的最終要求，也可以說是唯一的要示，就是看你新設計的飛機系統，是不是能達到這個“災難性故障”率的要求。這個要求分到各個系統，也就因此會更苛刻。為了簡單起見，25部中，假設一架飛機會有一百個系統（實際上要少得多），因此各個系統的設計，也就是要求出現“災難性”故障的幾率在10-9以下。具體到各個廠家，他們都有一套和這個25部相對應的設計規范策略，以確保他們設計的飛機能夠通過認證。而這個內部的設計規范，則是各個廠家經驗的集成，可以說在各方面又會比25部的要求來得苛刻和具體。根據故障后果的不同，故障也分為幾級，“災難性”以下，還有“有害 HAZADUS”，“嚴重 MAJOR”，“輕微 MI

7、NOR”有及 “無安全隱患 NO SAFETY EFFECT”四級，他們可以發生的幾率也以100為單位上升，分別是10-7，10-5，10-3，和10-1。但這樣問題就來了。怎么驗證一個系統或是整機設計在出現“災難性”故障的幾率能符合這個要求呢？簡單的想法就是實驗，用實驗的數據證明這一點。有些系統，因為在設計上的繼承性，在現役的飛機上已經服役多年，用實際應用的具體統計數字是最有說服力的。但這里有一個雞和蛋的問題。對于中國商飛，以及中國的系統供應商來說，他們旗下沒有任何的已通過認證裝機的例子可言，所以這個辦法行不通。（題外話，這也是為什么ARJ和C919一開始會選用國外成熟供應商的產品的一個主要

8、原因，如果全用中國自己的供應商，先不說能否提供兩機所需要性能的系統，就算可以，他們因為沒有任何已經認證產品，在系統認證方面，他們就不得不花很大的精力和金錢來補這個不足。問題是即使它們有時間和財力補上這個不足，ARJ也好，C919也好，他們可能都到了退役的時代了。所以先不說有沒有必要全用中國的產品，就是你想要這樣，也是有很長的一個過程的。）而另一個方法，就是對于一個新設計的飛機來說，他們的系統，在設計之初，就進行安全分析，以理論的形式，證明這個設計能達到這個要求。任何機械電子系統，他們如何運作都是可以推斷的。同時如果他們失效，失效的后果也在絕大多數情況下是可以預料的。（為什么說絕大多數？因為總有

9、誤判的時候。但如果真的出現了，代價是巨大的，比如豐田的剎車系統。這是后話）這就引出了一個DAMAGE-TOLERANCE（損傷容限）或是FAIL-SAFE（破損安全）的設計方法。25部的一個首要要求，就是不能因為一個系統，或是一個系統內的某個設備的單一故障，而直接或連帶影響其它設備故障并最終導致飛機出現“災難性”故障。所以當今新設計的飛機，在系統是有備份的，根據系統重要性的不同有的甚至是多重備份的，比如飛機的操控系統。因為系統出故障在所難免，要的是出了故障，飛機還能安全落地。（比如澳航的發動機出了那么大的故障，這在以前幾乎肯定是機毀人亡，但就是因為有備份，加上好的RP，安全著陸，無人傷亡）。具

10、體到實施這樣的設計，就是在系統，以及系統內的每一個設備，在他們正常工作的條件下，他們的故障率都是經過分析研究甚至實驗過，以至于FAA 和EASA有足夠的信心這些設計是能達到要求的。這種分析的細致達到什么程度？就是飛機每一根導線，接頭的針腳，鉚釘，螺絲，連桿，以及逐層向上組成的所有系統，全部有故障分析和后果分析以及他們可能發生的幾率。為了在整機這一級能達到10-7，在設計之初，各個系統在各種飛行狀態下可能發生的故障，都會有分級，以至于當把這些故障綜合考慮以后的飛機總的出現“災難性”的后果的故障幾率在10-7以下。10-7，或者說一千萬飛行小時是什么概念？對于一架飛機，那是一千一百四十一年半。如果

11、一架飛機的產量和保有量是一千多架以上，一年可能才能攤上一次“災難性”的后果。這是對所有的經過認證飛機而言。特殊案例安全分析上面我們談到了飛機的系統安全分析。這種分析雖然已經非常的細致，但還不全面。航空安全分析，一般都是基于一個常用的模型。是什么呢，就是這幾十年的客運經驗下來，一般的系統會出什么問題，在多大的程度上會出問題，這些東西業內的人都是非常的清楚了。所以在做安全分析的時候，會有一些基本的假設，那就是一個系統內，一般只會同時出現一個故障，個別情況兩個或是三個。這個很好理解，因為如果假設所有的故障全是同時出來，那也就不用搞設計了，因為這是不可能。可以說，這個假設雖然看上去過于樂觀，但實際上和

12、實際飛行中曾經出過故障的故障率還是非常吻合的。（懂行的人可能這時候會想到MEL或是MMEL，這個我們暫時不表，容我以后再說。）所以說這個假設還是科學的，但有一些特殊（有的其實還相當的常見）的情況下，這個假設不成立。對于這些“特殊”的案例，設計部門還要進行所謂的特殊案例安全分析。一般案例主要有如下幾種：1        鳥撞，也有稱是“鳥襲”2        非包容性主發動機故障3        非包容性輔發動機故障4        高壓

13、容器破裂5        螺漿破裂故障6        個別起落架為收起狀態時降落7        擦尾8        系統生存9        后承壓壁穿孔等等。這九個是比較常見的，但肯定不止這些。有些可能還不能公開。當這些特殊事件發生時，因為受到損壞而不能工作的系統設備可能就不只是一兩個了。這時候就要以最壞的情況估計可能的故障，讓飛機在這種情況下還能安全降落。非包容性發動機故障下載 (54.

14、65 KB)2010-11-17 05:37下載 (46.74 KB)2010-11-17 05:37下載 (32.49 KB)2010-11-17 05:50因為最近還真出了幾件大事，所以我們不妨從頭條新聞的澳航事故說起。也就是第二條，非包容性主發動機故障。（第三條其實和這個很相似，但一般APU所在的位置比較敏感，所以要單獨分析。）這種事故發生的頻率并不高，遠小于1還有6和7出現的可能性。但在所有的特殊案例中，這種事故是最難分析和預測的。因為發動機內部件的動能和壓力巨大，一旦轉子部件破裂，以現在的材料和技術，尚不具備在商業上可行的方案有可能包住破片。風扇做為轉速最低的轉子，在應用新材料和新的

15、制造工藝以后，已經做到可以包容了。但核心機還不行。忘了在哪里看過了，大推力轉子發動機的破片的最大能量，和剛出炮口的三十多毫米的加農炮彈相當。大家可以想一下，民用飛機上有什么地方能抗住這樣的沖擊。所以在分析這種故障的時候，都把破片當成是無限能量，所經之處，一率被毀。所以在飛機上的設備，一般都不會放在轉子盤破片路徑上的。如果不考慮操控的影響，飛機的發動機甚至都不應該對稱分布（當然這是不可能的了）。另外布線設計，有專門避開這種故障的設計，避不開的地方，系統和備份系統的線路要保證不被同一塊碎片擊中。被擊中的線束中也不能有相同系統，相同設備的線路。線束間也要有足夠的間隔。能看到飛機布線圖的，有時可能會不

16、明白為什么在對重量非常敏感的飛機上，有些線路卻是繞著圈走。不用問，就是防著這個的。所以這次A380出了這樣的事，還能安全的降落，并不奇怪。這次損壞的系統包括一套液壓系統，前緣襟翼驅動軸和控制電路，兩個油箱穿孔，后緣襟翼穿孔，同邊另一發動機的部份操控電路，燃油橫向輸送閥的操控等等。未經證實的消息還有聲稱另一套液壓系統也有部分損壞。這些故障加起來，這在以前是足夠讓飛機摔下來的。但經過當年那些血的教訓，FAR都陸續在25部內有針對性地提出設計要求，讓飛機在這些情況下還能安全降落。比如當年DC10的事件，雖然有四套液壓系統，但不幸都通過同一個區域而同時失效，釀成慘剮。那以后FAR引入了“相同模式分析”

17、“非相似性設計”等等，以圖解決這個問題。同時工業界也發明了液壓“保險絲”，以及現在最新的電液伺服系統，徹底把這種危險減到了最低限度。但是能做到所有成員沒有傷亡，還是需要一點人品的。網上有的一些這方面的照片，可以看出這個事故可能造成的影響。鳥撞這個案例非常的常見。前年也出過一個這樣的事故，而且是雙發失效。但飛行員以非凡的技術和膽識，把飛行安全地降在了水面上。這件事當然讓飛行員出了名，但當事的飛機制造商也沒有閑著， 在各種場合也多方面展示飛機在這件事中的表現，比如飛控的AUTO TRIM，應急電源系統，還機體的強度等等。另外大家非常熟悉的就是飛機發動機在認證以前，都要做吞鳥試驗等等。但大家可能不知

18、道的是，在設計一架新客機的時候，所有可能被鳥撞上的地方（系統），都要做分析，確保沒有系統的損失會導致飛機無法安全降落。網上也有不少這樣方面的照片。特別要提到的是，鳥撞到飛機的發動機，也是有可能造成前面所說的發動機非包容性故障的。所以在這次A380事故初期，權威機構并不排除有可能是鳥撞的原因。鳥撞對于飛機的機頭，風擋，前緣襟翼，發動機，發動機吊架，尾翼前緣，起落架等等，都提出了專門的要求。這方面25部都有相應的要求。而且鳥撞也不局限于低空的起飛降落階段，有在萬米高空撞上過老鷹的。下載 (64.16 KB)2010-11-17 05:39下載 (45.61 KB)2010-11-17 05:39下

19、載 (42.56 KB)2010-11-17 05:39下載 (39.65 KB)2010-11-17 05:39下載 (39.09 KB)2010-11-17 05:39下載 (40.27 KB)2010-11-17 05:39下載 (56.16 KB)2010-11-17 05:39下載 (45.03 KB)2010-11-17 05:39下載 (69.45 KB)2010-11-17 05:39下載 (57.6 KB)2010-11-17 05:39下載 (48.59 KB)2010-11-17 05:39下載 (50.58 KB)2010-11-17 05:39下載 (57.7 KB)

20、2010-11-17 05:39下載 (78.95 KB)2010-11-17 05:39下載 (59.79 KB)2010-11-17 05:39下載 (65.34 KB)2010-11-17 05:39下載 (50.08 KB)2010-11-17 05:39下載 (62.16 KB)2010-11-17 05:39下載 (59.64 KB)2010-11-17 05:39下載 (70.38 KB)2010-11-17 05:39下載 (45.99 KB)2010-11-17 05:39下載 (59.85 KB)2010-11-17 05:39下載 (50.46 KB)2010-11-17

21、 05:39有些案例可能過于專業，就不一一詳述了，如果大家有興趣，我回頭再增加。下來本來要作一個安全方面的結論，但看到有朋友對于安全生產有擔心。本來我是想在分題二，“文檔”當中涉及的。考慮到這的確也是一個安全問題，還是有中國特色的安全問題，所以在下一期里，我將單獨講述安全生產方面的問題。在此也做為下一期的預告。飛機的生產和營運安全下面有朋友這樣說道：“TG人做事情更多的是上有政策下有對策，工人素質很關鍵。我的意見是不一定照拌米國人的“規定” 而是用TG自己的方法，狠抓工程質量，管理人員真實反映數據。航天口就是個很好的例子。航天質量管理直得學習。”這個說法聽上去很對。不過這個建議的核心其實就是“

22、人治”。只要是人做事，不管是TG還是米共，其實都有一個工人素質的問題。在人和機械的組合當中，最不可靠的還就是人，機械本身可比人的可靠性要高多了。要不機械這個詞也不會有形容詞的用法。現代航空的高安全性和高可靠性，靠的就是不斷地排除或是弱化人的因素才達到的。如果是人治，天天都會有飛機摔下來。而且FAR/CS 25部，也不是什么米國人的“規定”。不是人家為了收買路錢設下的關卡。這是一部在多少血與火的教訓和經驗后總結出來的行業精華。要不為什么當我們的國家還是在文革的這種政治背景下，還會按照它的“規定”去設計我國的第一架民用運輸機運十？它里面的這些“規定”，就是讓你避免出安全事故，或是實在避免不了的情況

23、下不死人，而實在不能不死人的情況下少死人。這樣的“規定”，你為什么不去學習遵守，而要去另搞一套呢？當然你可以不照他們的辦，你的飛機一樣還是可以在這個“規定”管不著的地方飛。前蘇聯怎么樣？航空工業比中國強吧？他們的飛機都不是按這個“規定”設計生產的，你更愿意坐他們的飛機嗎？航天產品基本上是實驗室性質的生產方式，根本沒有批量的概念和形式，當然也就沒有辦法在航空領域推廣。航天產品對質量的要求，又是航空產品不能比的。成本和需求擺在那里。而航空工業的產品的量，是航天產品沒有辦法比的。想想每天在天上飛的飛機數量，你以這個數量發火箭，你生產制造得過來嗎？所以中國在航天的那套經驗，是不能照搬到航空上來的，雖然

24、那種精神的確是值得航空人學習。不同的行業，生產和運營的方式是不一樣的。不一樣在哪里呢？那就是，航空產品從生產到運營直到壽命的終結，它都是在被監視的。一件用在飛機的零件，除了象螺絲鉚釘這種通用零件以外，其它所有在飛機上用的設備，他們都有“戶口本”的，什么時間，在什么廠家，由那個工人生產的，曾在什么時間段內用在哪架飛機上，什么時候送過修，翻過新，后來又用在哪架飛機上，經手人是誰，等等 等等。全都有記錄。如果一件設備被證明是摔飛機的罪魁禍首，生產維修它的公司可能會吃官司，如果查出是人為的錯誤，相關的人會做牢。美國西北航空公司的一架SAAB340曾經出過一次螺旋槳飛出發動機的事故，機毀人忘，有人幸存。

25、事后查出是漢勝（當時還叫漢密爾頓）的一個工人在組裝的時候醉著酒在干的活，負責檢查的上司是閉著眼簽的字。漢勝輸了刑事還有民事官司，罰錢自不用說，公司上下幾個人進了局子。那個工人被判了十四年。和汽車工業不一樣，在航空業工作的人，中國的我不知道，南北美和歐洲的所有航空工業的工人工程師，簽合同的時候都被告知，這個行業是有瀆職罪的。如果沒有按照行業的規章制度工作，出了事是有坐牢的危險的。這個戶口本是什么？就是成山成海的文檔。無論是設計文檔還是生產文檔還是運營文檔，所有的流程都是有幾個不同級別，不同部門的人在相互審核前一個流程工作的質量的，一個設計，一個零件，從生成的到被批準使用，中間少的也要有三四個環節

26、，多的甚至上十個環節。個個環節都是要人簽字畫押的，為的就是安全。但是話也要說回來，人的因素還是不可能完全排除的。這些安全規定，最終還是要人來實施，百分之百的安全是沒有的。有人質疑國內工人的素質。的確有太多這方面的負面新聞。MADE IN CHINA，至少到現在也不是質量的代名詞。但我們也要看看這背后的因素。比如大家可能都覺得中國的工人不認真，偷工減料。但是大家也不能忽略這樣一個問題，那就是生產廠家付給工人多少的工錢？他們給工人多少的時間？他們讓工人用什么樣的工具？他們有沒有為工人的安全和健康著想？他們有沒有讓工人覺得在這里工作是值得的？有保障的？如果這些工人的后顧之憂都不是問題，他們憑什么生產

27、不出來質量過硬的東西？和那些血汗工廠不一樣，哪怕是在中國，航空企業的工廠，尤其是做外貿產品的，上面說的都不是問題。而且大家可能看不到的是，現在天上飛的很大一部分的波音和空客的飛機里，有很多中國航空企業生產的零部件。從來還沒有聽說有飛機掉下來是和他們有關的。也沒有聽說過波音和空客抱怨過中國生產的零部件有什么質量差的新聞。別的不說，就說A320的應急逃生艙門吧，XX年后都是中國生產的，也沒看見有誰說過因為這個不坐A320的。反到是這個位置的空間大，大家都搶著坐。這個門如果生產質量有問題，在飛行中漏氣或是飛離，這在安全上是CATASTROPHIC的事故等級，不摔飛機也會有個把人被吸出去的。至于運營安

28、全，FAA和EASA都是一直在監視著全球所有航空公司的運營記錄的。如果發現違規，他們罰起款來是一點也不手軟的。前幾個星期美國航空公司就被FAA罰了幾千萬，僅僅是因為他們有個別較輕微的故障事件沒有上報。國內的某航空公司用了水貨零件，結果出了重大事故，還好是發生在地面，保險公司還不賠，公司也被FAA警告。要不是有這樣一個安全生產運營的制度在，光憑人來管理，還不知道會亂成什么樣呢。總結安全是民用航空的頭等大事，其實還有很多可以說的。但我開題的是談中國的大飛機計劃，一個分題寫得太多，會影響大家看下去的耐心的，下面也有朋友抗議了，所以就此打住。寫到這里的時候，澳航380事故的飛機損傷初布檢查報告已經透露出來了一部分。其中比較引人注目的是左翼前大梁被擊傷，好在380的機翼在損傷部分附近有分載的設計，避免了折翼的事故，這是為客安全設計背書的一個亮點。還有就是雖然發動機的控制線路，在機翼內是分兩路走的，但這次分別被兩塊不同的碎片割斷，造成一號發動機落地后無法關機。這當然有一定的偶然因素在，但這并不是重點。這兩路線路中還有啟動一二號發動機吊架中滅火器的啟動電路，以及中斷發動機供油的發動機“起火關機”控制電路，導致一二號發動機在出事后如果起火將無法撲滅。考慮到飛機當時的漏油情況，沒有起火真是