在加拿大追冰逐云的日子

司古

迎险而上才能证明安全

4月8日早6时，加拿大安大略州温莎机场。局方试飞员赵志强和中航工业试飞员赵生早早地和技术保障人员坐在一起，研讨当天的试飞计划。今天将要进行的试验飞行，是ARJ21-700支线客机（104号机）适航取证的关键课目之一——飞机积冰状态下的操稳性验证。从国内转场到加拿大安大略后8天来，ARJ21每天都在五大湖区上空追逐冷湿云气，完成了飞机系统防冰的功能验证科目，如今只剩下积冰状态下操稳性验证这块“硬骨头”。

今天加拿大气象技术专家给出的分析报告认为，当天冷湿云气的环境并不十分理想，飞行试验成功概率只有25%，能否真的遇上冷湿运气用加方专家的话说“得靠运气”。而早前的4日和5日，试验成功率还被估测为70%，但当时试飞中飞机积冰后无法保持冰层稳固附着，试验点最终被判定为“无效”，今天虽然加方给出的报告不甚乐观，但人们仍不想放弃任何成功的机会。

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ARJ21-700在安大略湖上空开展自然结冰试飞（朱卫东/摄）

8点多，试飞机组及保障人员进场准备。10点，航前检查完成，飞机按计划从温莎机场起飞，向东北方向寻找冷湿云团。赵志强驾驶飞机按预定航路飞行，追逐冷湿云气。在冷湿云气中过冷水的作用下，飞机无防护部位（即未采用防冰装置的部位）果真开始积冰，冰层厚度很快达到了适航标准规定的2英寸（5.08厘米），一度甚至超过这一数字，赵志强马上准备进行操稳性试验，但不待他完成飞行动作，机翼和平尾上的冰层即快速崩落，试验条件丧失，未能完成试验课目。人们心中多少有些沮丧，加方气象专家的预测可能真要“应验”。按照事先拟定的计划，飞机在完成首个架次飞行后，备降在圣赫伯特机场（St hurbert），因为根据气象预报，在该机场附近还可能出现冷湿运气，下午还有机会上去追逐一番。落地后，圣赫伯特机场附近的许多工作人员好奇地围上来，对这架临时着陆此地的“大家伙”问长问短，当得知这是中国商飞自主研制的支线客机后，他们十分惊讶，纷纷询问该机的适航试飞进展如何。而此时，气象人员也在审慎分析数据，认为下午仍有碰到冷湿云气的可能。

链接：过冷水

有些情况下，液态水即便在低于0摄氏度的温度下也不会结冰，这种水便称为过冷水。过冷水存在的一个重要条件是水的纯净度较高，如果有少许杂质存在，便能成为凝结核，诱发结晶现象，此时水便开始结冰。

再坚持5分钟

下午2时，飞机再次起飞，这次又遇到了冷湿云气，冰层再度出现在机翼表面，但遗憾的是仅积累到1.8英寸厚度，达不到适航标准要求的2英寸，且伴随着快速脱落的现象，试验科目仍无法完成。不知不觉中两个半小时过去，预定返航时间逐渐迫近。说来有趣，所有民航飞机都把冷湿云气作为航线飞行中竭力避免的不利因素，而在适航试飞中，为了验证飞机防冰系统是否可靠，在积冰条件下飞机的操纵性能是否满足安全要求，试飞人员必须驾机在空中追逐冷湿云气，主动让飞机积冰，冒着风险去证明飞机设计符合适航标准的要求。造化偏偏如此弄人，在你想追逐那些平常飞行员竭力躲避的冷湿云气时，它们偏偏让你捉摸不定，不是根本撞不上，就是撞上也不赐予你牢固的冰层，让你没法完成试飞课目。

除去返航必须的燃油储备，飞机上可用于试验飞行的油量已经不多。是飞回去等明天，还是继续追云？试飞机组和技术人员必须作出决定。经过认真计算剩余油量和耗油率，赵志强认为飞机还能继续试验5分钟，而此刻前方正有一片明显云系，他果断决定，飞进去看看！

飞机追云而去，钻进云层后，飞机风挡上无防护部位很快开始许多小的冰点，赵志强感觉“有戏”，立即让试飞工程师检查气象参数，结果发现环境非常理想，符合试飞规章要求。机不可失！赵志强立即与随机加方协调员联系，向空管申请沿原航线等待飞行，对方立即答复可以。为了追逐合适云层，赵志强紧接着向空管申请4 000～5 000英尺高度的机动空间，对方在1分钟内即答复许可。云气中过冷水滴迅速在飞机机翼和平尾无防护部位凝结成冰，厚度很快达到2英寸，更为难得的是，这次冰层比以往任何时候都更为牢固，显然是凝冰。赵志强隐隐觉得成败就在此一举，冰层厚度达到试验要求后，他立即以柔缓的上升率操纵飞机出云，把头脑中早已演练多次的试验动作如行云流水般连贯完成：先是以40度大坡度盘旋飞行并保持15秒，接着是左右副翼30度阶跃飞行，最后又连续完成了飞机光滑构型、放襟翼构型以及放襟翼起落架构型下的失速特性试飞。过去几天，这些动作是赵志强一直憋在心里想做而没有机会做的，现在机会来了焉能放过？！他心里清楚，飞机机动油量不多，如果动作稍有差池，试验点无效，根本没有机会试验第二次，即便日后还有机会，谁知道什么时候能碰上这难得的凝冰？！

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试验过程中ARJ21-700机翼无防护部位结冰情况特写（朱卫东/摄）

试验课目结束后，赵志强凭感觉认为这次应该是胜券在握。他立即驾驶飞机爬升到28 000英尺，转向返航航线。飞了一阵子，观察员告诉他，冰还在。真是有趣，找的时候你不来，来了还不想走？赵志强按照预案调整到低空，加大油门高速飞行5分钟，试图利用高速状态下气动加热效应让冰层消融脱落，结果事与愿违，冰层还服服帖帖地粘在机翼上。那就带冰返航！通过积冰试飞，赵志强早已对飞机积冰状态下的操纵性信心十足。就这样，他驾驶着积冰严重的飞机奔向温莎机场。30分钟后，飞机开始向温莎方向降低高度，准备建立进近航线。突然，一个白色的物体从雷达罩前方砰的一声崩落，向后急速飘去，是冰壳！赵志强明白，冰层开始脱落，他下意识地检查发动机参数，一切正常，看来这样的冰块对发动机未造成不利影响，ARJ21-700经受住了最严酷条件下自然结冰的考验。

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试验期间，ARJ21-700翱翔在底特律河上空，右侧是美国城市底特律，左侧是加拿大多伦多温莎市。（朱卫东/摄）

下午6时，飞机平安返航温莎机场，此时飞机上的油量仅有1.6吨，已经达到安全余度的极限。早已等候在机场的中国商飞罗荣怀副总经理立即迎上来，问走下飞机的赵志强，怎么样？赵志强只说了两个字，拿下！落地后经技术人员提取技术数据进行判定，所有飞行动作和积冰条件完全符合试验大纲要求，积冰操稳试验宣告成功！

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2014年4月8日，ARJ21-700以“再坚持五分钟”的精神在加拿大温莎圆满完成结冰状态下操稳性等科目试飞，为此次自然结冰试验画上完美句号。（李青/摄）

链接：飞机积冰的类型

飞机积冰主要分为凝冰、霜冰和混合冰三类，其中凝冰最为坚固，不会轻易脱落，是飞行中最为顽固的“敌人”。而霜冰和混合冰则不那么结实，较为容易脱落。

背景回溯

ARJ21-700为什么要远赴加拿大试验？这一决策过程异常艰难。早在2010年，中国商飞就开始了自然结冰试验工作。在2014年3月之前，ARJ21-700曾4赴乌鲁木齐寻找冷湿云气，但由于我国适用于航空试验飞行的气象资料研究不足，加上当地冬季气温虽低但湿度不足，适于试验的气象条件很难“碰上”。即便偶然发现合适的试验条件，由于国内申请使用空域程序较为刻板，飞机只能在申请的空域内飞行，有时发现空域外有合适云团，飞机也没法立即开拔，必须申请变更使用空域，等到一套程序下来，云团可能踪迹不见。

为了尽早完成试验，特别是完成2014年实现适航取证的关键节点，经过多方调研和审慎考虑，中国商飞领导层最终决定，到国外适合该科目试飞的地区完成试验。初步调研显示，世界上适合自然结冰试飞的理想地区主要有两个，一是北美五大湖地区，另一个是欧洲靠近荷兰的阿尔卑斯山区。这些地区大气中存在高纯度的过冷水，温度可达零下25度。此外，俄罗斯苏霍伊SSJ完成该科目的达明斯克地区也可以考虑。这样一来，可供选择的国家和地区就有了4个，即美国、加拿大、俄罗斯和欧洲。赴美试飞虽然条件理想，但签证问题多多，赴俄罗斯也算可行，但俄方动作迟缓，连一个考察邀请函都拖沓不堪，欧洲也算不错，但欧洲多是小国，试验飞行可能涉及跨国别问题，需要接洽欧盟多国，协调难度很大，如此一来只有加拿大比较可行。加拿大的五大湖地区具有得天独厚的试验条件，这一地区早已成为国际知名航空企业进行自然结冰试飞的首选；其次，加拿大自然结冰试飞专业保障能力较强。在当地，飞行计划只须提前两个小时上报航管部门，审批通过后便可组织飞行，通常一个架次便可飞行上千千米追踪结冰云层。当地NTI公司是一家非常专业的气象预测和飞行协调服务机构，可以作为中国商飞的理想合作对象。工信部、外交部、民航局等部门对这一出国试验行动给与了大力支持，积极帮助协调关系，最终达成了赴加试验行动。

出国试飞，在中国民用飞机发展史上从未有过。此间的风险与困难，中国商飞领导层有深刻认识。飞机远在万里之外的异国他乡，且不说协调各国支持的困难，单是技术保障就是巨大的挑战。一旦飞机出现故障，哪怕是更换一个小小的零件，都要涉及工业品进出口报关等繁琐程序，可能直接关系到试飞工作的成败。再者，飞赴加拿大万里航程，其间气象地理条件都较陌生，对于一架研制中的支线飞机将是严酷的考验。但无论如何，不走出去，ARJ21-700可能就无法完成本科目的审定试飞，其市场前景将一片灰暗。走出去，还有成功的机会，虽然试验人员要面对巨大的挑战。在灰暗未来与严苛挑战面前，商飞试验团队决绝地选择了后者。

3月15日，ARJ21-700飞机104架机从中航工业试飞中心腾空而起，开始了首次国外试飞的旅程。飞机途径中国、俄罗斯、美国、加拿大4国9个机场，奔波14天后顺利抵达加拿大温莎机场。此后10天，试飞团队展开了高密度试验飞行，依靠加拿大支援机构准确的天气预报数据，试验机组一次次腾空而起，追逐冷湿云气，先后完成了机翼防冰系统、风挡防冰系统、RAT（应急电源）防冰系统、发动机防冰系统在自然结冰条件下的性能试验，飞机防冰能力经受住了严苛条件的考验，试验全部取得成功。唯一的缺憾就是，自然结冰条件下飞机操稳性能和飞行品质试验未能完成，其中的原因前文已经说过，就是由于冰层附着不牢固，试验点屡屡被判定为无效。好在第11天即4月8日试验中，机组大胆尝试，才利用最后的5分钟完成了这一科目，整个过程极富戏剧性。

你们的组织工作没有瑕疵

在加拿大试验期间，试验团队最大的感受就是中国航空工业还有许多基础工作需要“补课”。别的不说，单就飞行试验气象保障这一问题，我们就需要借鉴西方先进国家的做法。中国的气象研究，大多是针对防灾减灾工作，而用于飞行试验的气象研究工作，则在精准度和及时性方面相对落后。在加拿大，当地的飞行气象专家通过先进的探测设备和档案数据，建立起吻合度非常好的气象预测模型，可以较为精确地预测适合试验科目的气象条件出现的时间和空域。我国以往的飞行试验气象支持系统通常只能预测有无合适条件，大致出现在哪个空域，而加拿大则可以预测条件合适的云团的大致移动线路，其中的水汽含量如何，甚至可以预测云团中过冷水滴的直径数据（这一数据对于自然结冰试验效果极为重要）。在试飞过程中，气象专家可直接通过卫星电话指导试飞员寻找适合结冰的云层，形成了由气象专家指挥的高效“追冰”模式，为飞行试验提供了有力保障。相比之下，我国国产民机事业起步较晚，可供参考的气象资料极少，仅能提供3天的气象预报数据，造成了“飞机等天”的被动局面。这项工作水平的提升，不是简单采购一些探测设备就能实现的，需要长期的基础研究和数据积累，这对我们是宝贵的经验。

空域管理方面，加拿大也让试验团队看到了西方国家对空域管理的高效和快捷。在最后一天的关键试验中，试飞员申请原航线等待的批复时间不到1分钟，而申请相应高度层机动空域的批复时间也仅有一分钟。

有趣的是，在温莎机场准备试验的，除了中国ARJ21团队，还有一个韩国团队，也在准备类似试验。与中国团队不同的是，韩国团队每天都为试验计划争吵不休，有时火药味非常浓。与之相比，中国团队是一个沉默的团队，一切试验计划，每一个飞行动作，每一个工作细节，都早已在试验团队中取得了共识。站在试验场的那一刻，每个人心中的试验目标和工作内容都高度一致。连加拿大合作方都称赞“你们的组织工作没有瑕疵”，表达了对中国试验团队的钦佩。笔者不禁想起《明朝那些事儿》中有这样的话，“沉默的军队是最强大的军队”。

别了，加拿大

4月21日，104架ARJ21-700由加拿大温莎机场起飞，踏上归国之路，飞机取道格陵兰、冰岛、挪威、奥地利、土耳其、哈萨克斯坦返回祖国。至此，ARJ21-700完成了绕北半球的环球飞行，飞机横跨亚、欧、北美三大洲，飞越太平洋、大西洋，辗转3万余千米，沿途共经停10个国家18个机场，这是国产喷气式客机首次环球飞行，这不仅仅是一个飞行里程的纪录，它证明了国产支线客机在各种地理环境和气象条件下优越的适应性和可靠性，极大地提升了研制团队和试验团队的信心，此次出国试验之后，每个人都更加坚信——中国飞机，能行！

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4月28日中午时分，胜利完成自然结冰试验的ARJ21-700顺利降落阎良中航工业试飞院。（张海峰/摄）