“隐形的翅膀”

王秦怡　杨学义

2022年7月18日，C919停在陕西某机场。

当《环球人物》记者走进北京航空航天大学（以下简称北航）教授杨超的办公室，首先映入眼帘的，是摆放在书柜上方的将近20个飞机模型。C919、歼-20、运-20……每一架飞机，都凝结了他的心血，“记得在国庆70周年大阅兵的时候，看到天安门上方战机飞过，感慨万千。一方面为祖国骄傲，另一方面，这些飞机大多与我相关，内心真是由衷地自豪！”

当杨超在北京进行教学和研究工作时，远在西安的张晨光正在航空工业西飞机翼装配厂（以下简称航空工业西飞），日复一日严格地将专家们构想的蓝图变为现实。他的父亲也是一名航空人，“我父亲在航空工业西飞从事机翼装配。我一出生，身边所有的人和事，几乎都跟这里有关。”比父亲更幸运的是，张晨光装配的机翼，即将载入国产大飞机的发展历史。

2022年11月6日，杨超在北航办公室接受本刊记者专访。杨超伸手指的就是中国自主研制的系列飞机模型，其中很多都有他的参与。（本刊记者 王秦怡 / 摄）

C919首席试飞员赵鹏与张晨光有共鸣。他的父亲是嫩江航空护林飞行观察员，小时候，赵鹏就坐在机场边上看飞机，拿着飞机模型在小山包上比比划划，简单的动作也能玩上一整天。有时，父亲还会给他个惊喜，抱着他一起到飞机上飞一圈，遇到气流颠簸，他也从不害怕，反倒觉得好玩。现在，他早已接过父亲的接力棒，驾驶满载国人期盼的国产大飞机。

他们的故事各不相同，却殊途同归。他们所做的一切，都是为了C919早日翱翔在祖国的蓝天……

杨超，今年56岁，C919气动弹性专业技术方案论证专家。

对他而言，C919启动研制的消息，最早是在2008年5月传来的。那时中国商飞在上海成立，成为我国实施国家大型飞机重大专项中大型客机项目的主体。中国商飞亟须一大批专业的航空人才，因此成立了大型客机联合工程队（以下简称工程队）。一时间，全国47家单位、共计468位专家从四面八方涌来，奔赴上海。其中就有杨超，他是北航工程队队长。

任務相当紧急，在当年年底，他们就要拿出一份大飞机项目总体技术方案来。不过，为了这一刻，这些人等待太久了，他们没有觉得压力大，反倒是多年间那种使不上的劲儿突然被派上了用场，于是将这些精力毫无保留地用在了项目里。

“从1985年运-10项目搁置，到2008年我正式参与C919，中间一晃20多年过去了。”提起奔赴上海的那一幕，杨超依然双眼发亮、心潮澎湃：“一个大飞机项目从立项、设计到交付使用差不多也是20年。人生能有几个20年？不得不说，我们比前辈幸运多了，这样一个重大的历史机遇，被我们这一代人赶上了！”

在求学、毕业、任教的漫长生涯里，杨超一直听老一辈讲起运-10的往事。老一辈的夙愿，需要新一代人弥补和实现。“我们刚到上海时，工作环境不算很好，但我们所有人都有满腔热血，没人计较这些生活上的事情。”工程队队员住在上海一家航空宾馆，工作地在上海大场镇的飞机制造厂，他们每天从宾馆坐班车到厂里，需要近1个小时的路途颠簸。每天中午，大家就在厂里领盒饭吃。参与联合论证的很多人都是来自全国各地高校的老师，日常还有教学任务，所以经常在一周内转战两个城市。“我一般是周一上课，周二在北航开完院务会就从北京赶到上海了，有时周末也不回家，留在上海抢时间。”杨超说，那段时间虽然很忙，但大家都觉得投入到这样一个国家工程里，是无上光荣。

在论证伊始，工程队确定了国产大飞机的对标产品，即当时全球民用飞机市场份额最大的两款机型——波音B737系列和空客A320系列。他们的努力目标，就是要研制150座以上的单通道窄体客机。

实现这一目标，在当时看来有些不可思议。想要做出一份最好的大飞机项目总体技术方案，涉及各种学科之间的交叉、衔接，需要全国好几百名科研人员之间的团结协作、紧密配合，是一项极为繁重的任务。工程队先是按照总体气动、结构强度、飞行控制等大专业，将468人分到了若干个大组里，每一个大组又按小专业分成小组。杨超记得，在一个大房间里，有十多个小组分头讨论，每个小组10人左右，“有时候我们这个小组讨论得差不多了，就和邻近的小组碰头，有时候是三四个、七八个小组一起碰”。小组内经常要形成几份方案，为的就是应对碰头时遇到的不同情况。

这个过程，不是简单的加减法，而是“你中有我、我中有你”的融合过程。“大飞机是一个整体，我们这个过程就是将错综复杂的多学科糅合成一个大的整体。”杨超说，这个过程自然会充满相互碰撞、讨价还价。有的时候，据理力争、无奈妥协和相互拉扯也是有的。“经常出现的一种情况是，我们按照自己专业的理解设计出的方案，其他小组认为对他们不利，产生了负面影响。这个时候，我们就要相互商量了——什么负面影响？影响多少？我让多少？你让多少？让多少能让彼此接受？”

“自己的成果被推翻，向别人妥协，一定是个失落的过程。”《环球人物》记者对杨超说。

但杨超总能够看到积极的一面，他首先想到的是全局：“无论多失落，碰了飞行安全的红线，必须得认，搞科研设计就是这样。后来就有经验了，我现在也经常和学生说，一定要和其他专业的人多沟通，不能闷着头自己干。离你的专业越远的领域，你越不熟悉。有时候，别人对你的方案提出一个约束，可能就是致命的。”

在所有的小组中，杨超所在的小组属于比较亮眼的一个。小组由五六个人组成，都是结构强度这个大专业下的气动弹性小专业，这被认为是C919攻关的十大关键技术之一。

气动弹性是一项复杂的专业系统。简单来说，有时一阵强风或者突然的乱流，都可能导致飞机飞行不稳。尤其是当飞行速度超过颤振临界速度以后，飞机甚至会直接解体，而增加飞机结构重量从而提高结构刚度，可以部分抵挡这种来自气流的可怕力量。自20世纪30年代英国“蛾”号飞机失事之后，科学家们逐渐意识到气动弹性的存在，开始投入大量精力，试图找到颤振临界速度，并不断减小这一数值的预测误差范围。

颤振临界速度的预估精确度直接关系到C919的经济效益。“把预测误差减小以后，降低飞机的结构重量才有把握，否则不敢减重。其实绕到最后，一是结构要轻，一是外形要好，这样才能省油，容易被市场所接受。”面对记者，杨超几句话就轻描淡写、通俗易懂地带过了，但实际上，他和其他小组成员要翻阅大量的书籍，反复推算，反复验证，不断提高颤振临界速度的精确度，最终完全满足了国际通行适航标准。

他需要做的，是从国内外卷帙浩繁的技术材料中筛选出最有用的信息，“一本一本看来不及，有的一看题目就过去了，有的要仔细看看摘要，还有些早上从资料库借出来，当晚就得还回去，但放到案头的资料少说也有上千份”。

除了技术资料，杨超还特别注意挖掘公开资料中透露的信息。比如，国内外适航条例、飞机失事后的调查报告、飞机遭遇故障的报道中， 经常隐含着飞机设计需要注意的问题。“发生什么故障了，飞行员怎么处理的，有没有明确的结论，是不是我这个专业方向的问题造成的，我在方案设计上能怎么规避”，这些都是杨超格外重视的。有时公开材料未给出结论，这些问题就像视频弹幕一样，在他的脑海里转个不停，即便睡觉也依然在转。

经过不懈努力，大型客机项目联合论证终于在2008年12月完成，杨超所在小组就气动弹性专业形成一份技术方案。那些他曾经反复翻阅的资料、苦苦思索的问题，最终落到技术方案上，可能只凝练成了一个数据、一两句话。但在接下来的十多年里，这些数据和描述对C919起到了重要作用，为C919的试验设计、生产和试飞的各个阶段提供重要支持。C919在陕西取证试飞时，杨超也赶到了那边，试飞中有任何疑问，论证专家需要当场给出本专业方面的解释，提供支撑性的技术报告。

大约从2020年起，杨超就预感到，C919距离最终交付使用，只差临门一脚。每年春季给学生们上课时，他总要忍不住表达一些期待：“今年可能有个重大事件。”可惜受突如其来的疫情影响，C919试飞、取证的进度几经推迟。直到今年9月，C919终于取得中国民航局型号合格证，并将于年底交付使用。今后，“我对学生们说的就不再是预言了，而是一段引以为傲的光荣历史！”

张晨光，今年41岁，C919机翼装配铆装工。

对于飞机来说，机翼相当于鸟儿的翅膀，飞机之所以能在天上飞，靠的就是机翼产生的升力。除了为飞机提供升力，机翼还有许多辅助功能，比如，机翼两个大翅膀下悬挂着发动机和起落架；机翼内部空间小，用来装货物偏小，于是设计师们把油箱装到了机翼中去。

张晨光就承担着稳固翅膀的任务。2013年，他开始参与C919的机翼装配工作，而且装配的是首架由图纸变为现实的C919大飞机。

C919机翼上很少能找到连成一大片的整块零件，多是零零碎碎的小零件，单是翼盒内用来上紧零件的小孔就达8000多个。“我要做的，就是构筑飞机翅膀上最坚固的关节。”张晨光说。

“零件一多，零件与零件之间的协调问题就会变多。因为每个零件的允许误差有上偏差和下偏差，如果这一批次的零件都偏上或偏下，机翼整体结构的积累误差就会变大，可能不满足精度要求。”张晨光说，随着零件增多，他的工作难度也随之成倍地增加。大飞机对装配的精度要求很高，高到什么程度呢？如果发现整体误差超出范围，他要在零件之间塞入薄薄的垫片，这种垫片最薄只有0.08毫米。塞完之后，他还要用塞尺查看间隙，不能超过0.2毫米。

2001年，张晨光从西飞技术学院毕业，追随父亲进入航空工业西飞。做如此精细的工作，需要的是超出常人的耐心。他所在的厂房，是一个有5层住宅楼高、200米宽的开阔空间，为了避免温差太大，厂房内温度常年保持在20℃左右。营造一个如此稳定的环境，就是为了让装配工作更精细、更准确。

“整个流程中，哪个难度是最大的？”《环球人物》记者问。张晨光说，是用吊车将前梁、后梁等机翼大部件装调到外翼总装型架上。这一步几乎算是整个流程的最后一步，前面种种抽丝剥茧的精密装配工作都做了，人的心态已经发生了一些变化，恰恰最容易前功尽弃。

2022年2月，张晨光在航空工業西飞机翼装配厂工作。（受访者供图）

这是一个非常缓慢的过程，即便做得快，也至少要花上一整天。“用吊车装调时，全靠肉眼在旁边看，‘往左一点’，‘再往右一点’，‘高一点’……喊大半天，才能把几十个孔全对上。很难，一不小心就磕碰了。”这些磕碰常人用肉眼不一定能看出来，要凑近、凑近、再凑近来看，但哪怕是指甲盖深的碰痕也需要再做详细试验。磕碰是否损伤到关键零件，接头是否产生内在裂痕，结构强度是否受影响，等等，都得用试验数据说话。只要出现一项不合格，就意味着零件报废了，得推倒重来。

张晨光也要为提高生产效率付出努力，因为他们的效率直接影响到C919的问世时间。为此，他常常和研发人员讨论设备、刀具以及参数的合理性。2018年，C919数字化生产线机翼翼盒自动制孔设备（以下简称设备）上线前夕，张晨光看完设备的编码程序就觉得不行。如果按这套程序，设备一个一个制孔，完成一块壁板需要花费15天时间。经过反复讨论，张晨光和团队找到了关键孔的位置，重新编辑出一套程序，在保证精度的同时，将一块壁板的制孔时间缩短为3天。

还有其他很多难点。比如，机翼不同部位的材料特性各异，有的硬度高，有的韧性强，有的散热快，有的加工瞬间产生高温，当这些材料叠加在一起钻孔时，刀具、进刀量怎么选择？再比如，将机翼后梁对到外翼总装型架上，原先花一天时间不一定够，现在使用带定位夹的特制工装旗，后梁吊到空中以后40分钟就能对准、入窝。

2019年4月2日，C919首席试飞员赵鹏在飞行试验机驾驶舱内。

还有一些工作是设备无法做到的。翼盒上主要零件装配完以后，还有一些小组件只能在后期人工补装配。C919翼展35.8米，翼盒表层分布了十几个圆形、椭圆形的口盖，最小的口盖直径仅是一张A4纸的长度。补装配时，人的身子探不进去小口盖，最多能把头伸进去。刚开始，张晨光也摸索不准，但他不断练习手感，时间长了，就有了肌肉记忆。

以前，每一天，张晨光面对的C919都是冰冷的零件。但张晨光的内心，一直都有浪漫的底色。那是十多年前的一个寒冷冬夜，张晨光在接近凌晨时分，等待研发人员交接，忙碌了一天，内心有些烦躁。这时，他突然发现，他褪下机翼装配用的手套，套口位置形成了一个标准的心形，而且口沿正好是红色。“这或许是C919给我的一个温暖安慰吧”，至今，张晨光的微信头像都是这张手套的心形图。

张晨光的微信头像。（受访者供图）

十多年间，张晨光和工友们从未看到过一架完整的C919大飞机。但他知道，他们装配的是机翼，他们自己也如同一双双托举飞机升空的“隐形的翅膀”，有朝一日，C919一定能载着他们奋斗的无数个日日夜夜，展翅腾飞！

赵鹏，今年51岁，C919首席试飞员。

赵鹏真正放下心来是2022年8月1日，C919完成取证前局方所有审定试飞科目。从2017年准备试飞到今年8月，他一年比一年忙，去年飞了700多个小时，前年是600多个，再往前是500多个。最忙的时候，他刚跳下这架飞机，就直接登上另一架飞机。

身为C919首席试飞员，中国飞行试验研究院（航空工业试飞中心，以下简称试飞中心）试飞员赵鹏的任务基本上是“逆人性”的。日常航行中，飞机要防结冰、防大风、防失速，试飞员却偏偏要追冰、找风、求失速……把飞行风险提前摸遍、摸透，最终确定出安全飞行的边界“红线”。“像打开一张迷雾地图。飞机按照设计造出来了，地面的基础试验也做了，从试验指标可以判断出飞机稳定性、结构强度等特性，但总设计师想达到的飞机性能究竟有没有实现，只有飞上天，才能彻底清楚。”

2021年12月8日，陕西阎良，风吹来一丝冷冽，试飞中心首次组织了C919自然结冰研发试飞。

在这次试飞中，赵鹏担任指挥员。“刚开始，心里还有一点忐忑。”赵鹏告诉记者，自然结冰试飞被誉为飞机试飞阶段的“三大战役”之一，难度高、窗口期短。飞机进入云层以后，必须在机翼上迅速结冰，并把冰冻结实，让冰层厚度达到3英寸（约7.62厘米），这样才能确保在进行后续的试飞项目时，不至于因冰脱落而不满足条件。此前，试飞中心还在这一科目上折过戟。ARJ21曾在新疆苦寻4年，始终未能捕捉到理想的结冰气象，后不得不远赴北美五大湖地区试验。那时，赵鹏心里疑惑：我们960多万平方公里的国土，就找不到一片符合自然结冰试飞条件的空域吗？

2021年12月8日，谨慎起见，试飞中心先派了一架小型试验机去空中侦察，确定试验机的结冰速率与厚度都满足条件后，赵鹏马上指挥试飞员驾驶C919直奔那个云层高度。C919起飞后，他的心一直揪着，ARJ21自然结冰试飞是他飞的，他知道试飞员在云层中面对的是什么——是无边无际的水汽，白茫茫，什么都看不见，试飞员能依靠的只有试飞工程师提供的各种数据。几十分钟过去了，好消息不断传来：C919穿云顺利！结冰成功！大幅度盘旋完成！……赵鹏长舒一口气：在中国空域进行自然结冰试飞，“成了！”

上图：自然结冰试飞时，飞机前挡玻璃上结的冰。（资料图片）下图：在失速试飞的大滚转試验中，赵鹏最终飞出了105度。（视频截图）

2022年1月20日，中国民航局开始了对C919的自然结冰审定试飞。那段时间，赵鹏形容机组成员都有点“神经质”，每天起床就望天、看天气预报。个个都像气象专家，满口气象术语，一旦发现第二天的气象条件合适，便立即着手准备。到2月17日，赵鹏和其他机组成员先后在陕西志丹、安康和甘肃庆阳等区域上空找到自然结冰云区，完成了动力装置、机翼防冰等70多个试验点，证明C919在自然结冰条件下的飞行安全性。

C919能成功完成自然结冰试飞的背后，是科研人员数年的攻关。通过结冰探测飞机历时一年的飞行探测，试飞中心建立了结冰资源数据库，形成并校验了结冰预测模型。“发现大部分的结冰气象来自于印度洋暖流，它从青藏高原爬升又下降，来到秦岭后会形成比较符合结冰条件的云层。印度洋暖流开始走动之后，预测它什么时候到达，行动强度如何，是研究的核心问题。”赵鹏告诉记者，他那个疑惑终于有了解答。要找到一片符合自然结冰试飞条件的空域，确实极其不易！

“我去五大湖时，国外专家能把气象条件描述得仿佛他在云里看到一样。他每天凌晨3点起床把全球大气数据收集分析一遍，然后告诉你结冰地点、飞行高度，你应该在云底飞还是云中、云顶飞，做动作要向左还是向右，他一清二楚。那时，我跟我们的气象员说，你们就要成长为这样的人才。几年过去，这些青年人确实不负众望。”赵鹏感慨。

令赵鹏印象深刻的还有“三大战役”中的另一战——失速试飞。

失速可能引起飞机剧烈滚转，在开展失速试飞前，试飞员要先验证飞机的滚转改出能力极限。起初，试飞机组没有把握C919发生滚转后高度会下降多少，为了让飞机在失速后能安全改出，留出时间转成平稳的飞行，机组将飞行高度定为2万英尺（约6096米）附近。等到有把握后，飞机再一点一点降低高度。

飞机真正进入滚转后，留给赵鹏的反应时间以秒计，甚至一秒钟都被“掰成几瓣”，“飞机滚转成90度以后，垂直尾翼和升降舵的‘分工’互换，原来垂直尾翼控制飞机俯仰，现在同样的操作下，却是控制飞机偏航的。这特别挑战人的感知惯性和操作惯性”。60度、70度、80度、85度……大滚转试验设计的滚转坡度是90度，赵鹏最终飞出了105度。到105度时，赵鹏感到飞机像被拧了一下，再继续增大坡度，飞机将像漂移一样有甩出感。在已达到审定试飞标准的情况下，他作出的专业判断是“不再增大坡度”。

“C919滚转改出，包括后来进行的失速改出都很顺利，这说明我们解决综合工程问题的能力大幅提高。”每一个这样的时刻，趙鹏都发自内心地骄傲。C919试飞工程师杜毅洁则回忆，失速试飞时，飞机一进入失速状态，机翼表面原本整整齐齐向后飘的丝线开始乱飞、卷曲。杜毅洁当下惊得声音变了调，喊了一句“气流分离了”！她看了看坐在前方驾驶位的赵鹏，对方却很淡定，动作果断、稳定，30秒左右将飞机从俯冲姿态中拉了回来。

1998年，试飞中心在北航应届毕业生中招收了3个人，赵鹏是其中之一。如今，当年招收他的老领导已经87岁，谈到中国民用飞机的发展历程，看到C919的步步成功，经常激动得泪流满面，总是第一时间打电话来，询问赵鹏C919试飞情况。赵鹏的父亲，那个在他心中种下飞行梦的老护林飞行员，前几年已经过世，赵鹏多想告诉父亲：“中国人驾驶着中国人自主研制的飞机，在中国的空域，按照中国民航局的规章，完成了飞翔！”