[科普中國]-商用飛機產(chǎn)業(yè)計量測試助力大飛機

5月6日，繼C919客機首飛成功后，“國家商用飛機產(chǎn)業(yè)計量測試中心（批籌）”揭牌活動在中國商飛公司舉行，國家質(zhì)檢總局副局長吳清海、上海市副市長許昆林、中國商飛公司總經(jīng)理賀東風、市質(zhì)量技監(jiān)局局長黃小路為該產(chǎn)業(yè)計量測試中心揭牌。國家質(zhì)檢總局計量司司長謝軍、副司長杜躍軍，市質(zhì)量技監(jiān)局副局長陶永華，市經(jīng)信委黨工委書記陸曉春，市科委副主任干頻，中國商飛副總經(jīng)理史堅忠、趙越讓等領(lǐng)導出席揭牌活動。

建成后的“國家商用飛機產(chǎn)業(yè)計量測試中心”將統(tǒng)籌規(guī)劃商用飛機產(chǎn)業(yè)計量測試中心的發(fā)展，重點開展商用飛機的設(shè)計、制造、試飛以及客戶服務(wù)環(huán)節(jié)的計量測試理論和在線校準技術(shù)的探索；開展商用飛機關(guān)鍵測量參數(shù)的確定、專用測試設(shè)備的開發(fā)、測量過程的控制；建設(shè)通用量值溯源標準和特殊領(lǐng)域設(shè)備的研制工作；各主要參與單位通過“國家商用飛機產(chǎn)業(yè)計量測試中心”這一紐帶，向我國商用飛機產(chǎn)業(yè)和國內(nèi)外國產(chǎn)干線、支線飛機運營公司提供公共計量技術(shù)服務(wù)。

商用飛機產(chǎn)業(yè)：現(xiàn)代制造業(yè)的王冠

商用飛機產(chǎn)業(yè)是典型的知識密集、技術(shù)密集和資本密集的高技術(shù)、高附加值、高風險戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是“超百萬零部件級”的超大規(guī)模集成創(chuàng)新工程，是衡量一個國家科技水平、工業(yè)水平和綜合國力的重要標志。它需要對十幾個大型系統(tǒng)進行試驗驗證并實現(xiàn)其相互協(xié)調(diào)與共存，完成幾百萬個零部件設(shè)計、制造、安裝和測試，組織管理幾百家Ⅰ級和Ⅱ級供應(yīng)商，數(shù)萬人的研制隊伍長期協(xié)同工作，并在規(guī)定的時間內(nèi)，使用有限的資源，按照行業(yè)技術(shù)規(guī)范與監(jiān)管標準完成產(chǎn)品的研制。它具有極強的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)效應(yīng)和技術(shù)外溢效應(yīng)，能夠有效地促進我國經(jīng)濟增長和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，是實現(xiàn)我國“創(chuàng)新型國家建設(shè)”的標志性產(chǎn)業(yè)。

2015年5月8日，國務(wù)院正式發(fā)布《中國制造2025》，明確提出“加快大型飛機研制，適時啟動寬體客機研制，推進干支線飛機產(chǎn)業(yè)化”，正式將商用飛機產(chǎn)業(yè)作為我國制造業(yè)的重要支柱，是提升國家核心競爭力的重大國家戰(zhàn)略之一。

上海市作為我國商用飛機重要制造基地，具體落實創(chuàng)新型國家建設(shè)、提高國內(nèi)自主創(chuàng)新能力等戰(zhàn)略舉措的實施，從事商業(yè)飛機研發(fā)、生產(chǎn)和運營支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)人員在10年內(nèi)將會從目前的2.5萬人逐步提升到近10萬人，并在全國范圍形成數(shù)萬億人民幣規(guī)模的制造產(chǎn)業(yè)集群。

C919大飛機首飛

商用飛機產(chǎn)業(yè)的“大計量”環(huán)節(jié)

與其他科技項目相比，大型商用飛機作為最復雜的工業(yè)產(chǎn)品，不僅要技術(shù)上的成功，更要在與波音、空客航空寡頭長期競爭過程中，獲得商業(yè)上的成功。

為確保高度復雜產(chǎn)品研制過程中量值一致、測量過程受控、數(shù)據(jù)與結(jié)果準確可靠，作為貫穿整個產(chǎn)品研制階段的全過程計量保證工作則顯得尤為重要，迫切需要走出一條適應(yīng)商用飛機研制模式的計量測試發(fā)展道路。

從試驗驗證過程的頂層設(shè)計角度，商用飛機“大計量”環(huán)節(jié)分為機載系統(tǒng)類計量測試和機體類計量測試。這兩大環(huán)節(jié)，先后貫穿預(yù)先研究、工程設(shè)計、生產(chǎn)制造、試飛以及客戶服務(wù)與維修等環(huán)節(jié)。

1**．機載系統(tǒng)類計量測試**

建立了面向ARJ21和C919項目的航電綜合實驗臺（電鳥）、電源系統(tǒng)綜合實驗臺（銅鳥）和鐵鳥綜合實驗臺，建立了ARJ21部分成品件綜合測試臺及半自動電纜導通測試設(shè)備；正在建設(shè)面向下一代遠程寬體客機項目的多電實驗室和C919項目成品件（電子電氣類）綜合測試臺；已經(jīng)形成了特種機載設(shè)備遙測、陸空測試設(shè)備聯(lián)調(diào)等能力。

未來的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)展路線圖計劃前期以“三鳥”大型機載設(shè)備測量系統(tǒng)、成品件綜合測試臺、機上功能測試和整體校準等技術(shù)研究為依托，后續(xù)分別與上海航天技術(shù)研究院共建航空航天鋰電池評定中心、電子元器件失效分析中心，與中國東方航空公司和中國民航大學、中國計量大學共建商用飛機成品件測試與維修中心。

2**．機體類計量測試**

建立了全機級氣動外形的測量、風洞測試與校準、ARJ21部裝和總裝半自動對接、C919部裝全自動對接測量等能力；建立了材料/標準件合格鑒定、工藝規(guī)范驗證、全機級靜力/疲勞試驗、部分材料/標準件入廠復驗、部分機構(gòu)件/密封件機械失效分析、環(huán)境測試以及面向生產(chǎn)制造過程的無損檢測能力。

上述測量能力基本滿足ARJ21小批量年產(chǎn)和C919研制批的需求。

未來的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)展路線圖計劃前期開展英制標準件的評定、門框的三維測量、氣動外形的三維測量等工作，后續(xù)聯(lián)合國家標準件產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心（浙江）和中國計量大學、上海大學共同建設(shè)英制標準件評定中心，聯(lián)合工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)和北京航空航天大學、上海大學等高校共建機器視覺研究與應(yīng)用基地，與汽車、船舶、高鐵產(chǎn)業(yè)和中國計量科學院、天津大學、北京航空航天大學等高校合作共建大尺寸幾何量測量中心，與中國航空發(fā)動機集團有限公司、上海交通大學共建機械失效分析中心。

商用飛機計量測試存在短板與待彌補問題

我國商用飛機產(chǎn)業(yè)起步較晚，落后于兩大巨頭波音、空客公司，在商用飛機計量測試領(lǐng)域存在著許多短板與缺陷，以及亟待彌補的問題。

短板和缺陷主要體現(xiàn)在以下四個方面：

1. 商用飛機產(chǎn)業(yè)測量過程質(zhì)量保障體系需要完善

商用飛機型號是一項復雜的系統(tǒng)工程，目前在商用飛機研制中對測量過程質(zhì)量保障體系的研究還不夠充分，對測量過程和方法的設(shè)計、驗證、評價和其它測量因素的控制還未形成完整的體系，使得對產(chǎn)品全壽命周期計量要求的捕獲和形成的計量保證方案不夠完善，導致型號需求與計量測試保障之間的發(fā)展失衡。

**2.**商用飛機產(chǎn)業(yè)測量規(guī)范體系不健全

歐美發(fā)達國家在航空工業(yè)發(fā)展過程中非常注重測量技術(shù)規(guī)范研究與體系建設(shè)，測量技術(shù)規(guī)范建設(shè)通常同步甚至超前于產(chǎn)品研制生產(chǎn)活動，以此保證了產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)先和市場壟斷優(yōu)勢。國內(nèi)商用飛機產(chǎn)業(yè)計量測試技術(shù)規(guī)范建設(shè)與國外先進國家相比仍存在著較大的缺口。隨著商用飛機產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展，當前有必要從夯實基礎(chǔ)、提高自主研制保障能力的角度出發(fā)，加快制訂急需的適應(yīng)商用飛機產(chǎn)業(yè)特點的計量測試技術(shù)規(guī)范，完善并加強計量測試技術(shù)規(guī)范體系建設(shè)。

3. 商用飛機產(chǎn)業(yè)先進校準技術(shù)能力有待提升

商用飛機產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)的各個環(huán)節(jié)中大量使用各種專用測試設(shè)備和專用校驗儀器。這些測量系統(tǒng)所關(guān)注的不僅僅是各個環(huán)節(jié)的特性指標，更重要的是整個系統(tǒng)的總體精度指標，因此對重大測量系統(tǒng)的在線和整體校準需求異常迫切。

4. 商用飛機產(chǎn)業(yè)測試設(shè)備研制能力不足

目前本產(chǎn)業(yè)主要專用測量、測試裝備依然對進口的依賴性較大，核心仿真激勵等關(guān)鍵技術(shù)并未被我國完全掌握，造成我國商用飛機產(chǎn)業(yè)的實際測試能力受制于人。

亟待解決三大問題，具體情況如下：

**1.**超大規(guī)模系統(tǒng)集成驗證技術(shù)尚未完全掌握

本產(chǎn)業(yè)目前最復雜的測試系統(tǒng)為電鳥、銅鳥和鐵鳥“三鳥”聯(lián)試，同時涉及近2000個傳感器的在線測量和系統(tǒng)校準，該項工作尚在研究之中。而波音公司在90年代起已開始研究了更高層次的“飛機在回路測試”相關(guān)技術(shù)，并在787和747-8上實現(xiàn)了應(yīng)用，該項技術(shù)尚待本產(chǎn)業(yè)計量測試中心進一步的研究。

2. 同類產(chǎn)品測量方法五花八門

一方面，本產(chǎn)業(yè)涉及上下游測試設(shè)備供應(yīng)商近200家，同類機載設(shè)備在研制、生產(chǎn)、試飛、運營、維修階段分別面對多家測試設(shè)備供應(yīng)商，從而引發(fā)了接口協(xié)議“各式各樣”的現(xiàn)象，導致設(shè)備研制等工作重復投入。另一方面，不同機體結(jié)構(gòu)供應(yīng)商采用的幾何量測量設(shè)備與方法“五花八門”，出現(xiàn)了如因尺寸偏差導致門/框最終裝配難以安裝等問題。

3. 部分測量領(lǐng)域存在漏項和盲區(qū)

機載系統(tǒng)、材料、標準件配套國產(chǎn)化測量系統(tǒng)未建立，機載系統(tǒng)、成品件測試及故障定位手段缺乏。我國民用航空測量系統(tǒng)分析（MSA）的能力尚達不到國內(nèi)汽車行業(yè)90年代末的標準，數(shù)萬份國際標準因為使用“英制計量單位”原因無法直接采標和使用。而對于波音787航空鋰電池著火等已經(jīng)暴露的問題，國內(nèi)也尚未開展相應(yīng)的技術(shù)研究。