空客如何調試A350 - 彭博社

杜謝，左邊，和他的團隊在圖盧茲的停機坪上圖片來源 P.Pigeyre/空客每個月幾次，空客飛行測試工程師帕特里克·杜謝會從他的桌子上站起來，脱下他的夾克和領帶，走到他辦公室角落的衣架上，換上一套防火內衣、一套亮橙色的飛行服和結實的黑色靴子。然後，他走下兩層樓，走到法國南部的圖盧茲-布拉尼亞克機場的停機坪上。在那裏，矗立在一隊新噴漆的A320短途噴氣機上方的是一架空客A350-XWB遠程寬體客機——同類中的第一架。它流線型，幾乎全白，除了機身側面的字母和尾部旋轉的藍色空客標誌，它的官方編號是MSN001。去年五月，在一個僅限員工的簡單儀式上，最終組裝線的工人正式將飛機移交給飛行測試部門。或者，正如杜謝所説，“他們把它交給了我。”

作為飛行工程師和部門負責人，杜謝可以優先選擇測試飛行。儘管他自稱風險厭惡，但他傾向於選擇那些他稱之為“最有趣”的飛行，這意味着在飛機能力的邊緣，如果出現問題，可能會摧毀飛機。自六月以來，杜謝和他的同事們已經以A350的最大設計速度飛行；進行了氣動失速測試；並以極慢的速度起飛，以至於尾部拖在地面上。

每次測試飛行由兩名飛行員和三名飛行工程師組成的機組操作，他們監控從眾多傳感器流入安裝在機艙中部的一組計算機的數據流。杜謝的工作站位於副駕駛的後面，位於駕駛艙的右側。座位上有一具降落傘。如果事情變得非常糟糕，機組需要撤離，一條亮橙色的扶手將他們從駕駛艙門引導到前行李艙上方的一個艙口。通過拉動一個槓桿，機組可以觸發一組爆炸裝置，在機身右側炸出一個洞。然後，他們可以沿着滑梯跳下，通過洞口，進入空中。總之，這是個想法。測試飛行員弗蘭克·查普曼説：“如果飛機失控翻滾，你真的能逃出來嗎？”他聳聳肩。

空客必須向自己、監管機構和客户證明A350不僅運行良好，而且接近完美。八年前作為空客首款主要由輕質複合材料製造的噴氣式飛機的計劃，如今已成為一個由數百萬個部件和數百萬行計算機代碼構成的複雜組合。公司給自己留了一年半的時間來確保一切正常運作。 除了災難性的失敗外，公司迫切希望避免困擾其永恆競爭對手波音及其787夢想飛機的各種問題。在經歷了幾次生產災難後，787在投入服務後又遭遇了進一步的問題，包括鋰離子電池組起火。今年早些時候，聯邦航空管理局及其全球同行將夢想飛機停飛了三個月，這是美國機構30多年來首次採取此類措施。

空客不必向波音尋求警示故事。十年前，A380超級巨型客機的一個簡單設計失誤導致數英里的電纜被從半成品飛機中拆除並重新安裝。加上發動機供應問題和其他意外，這一失誤使生產延遲了超過兩年，導致60億美元的損失和一次全面的公司重組。“我們試圖吸取380上不順利的教訓，”空客首席執行官法布里斯·佈雷吉爾説。“我們已經改變了整個組織。”

公司在調試A350上投入了前所未有的資源——這被稱為“降低風險”。成功可能幫助空客主導市場。在過去的15年裏，空客和波音均分了1000億美元的全球客機市場，目前每家公司都有5000架的訂單積壓。如果A350項目一切順利，佈雷吉爾表示，這款客機“將佔我們收入的40%，可能至少持續20到30年。”這架飛機目前已經為全球創造了12000個就業崗位，預計在生產高峯期將增加到16000個。“這是一個巨大的投資，”佈雷吉爾説。

A350的工程風險並不是它會出現慢性、危及生命的安全問題，而是成本。自1952年德哈維蘭彗星推出後，航空工程已經取得了長足的進步，彗星在投入使用後經歷了三次空中解體，最終被撤出服務。如今的商用客機安全性驚人；儘管A380和787存在各種問題，但都沒有發生過致命事故。

現代客機是一個半自主系統。飛機擁有一個電子神經系統，持續監控內部和外部的數千個參數，能夠自主與全球的導航和維護網絡進行通信，並評估飛行員是否安全飛行。一個拉動操縱桿的飛行員並不是直接拉昇飛機尾部的升降舵，而是向飛機的計算機發送請求，計算機隨後決定移動舵面和其他控制面多少。如果飛行員試圖以明顯危險的方式飛行，例如進入氣動失速狀態，飛機不會允許她這樣做。“現代飛機的傻瓜-proof程度比30年前高了一個數量級，”A350系統集成負責人馬克·庫辛説。

挑戰，表兄説，是“在複雜系統中，有許多許多更多的故障模式。”例如，駕駛艙中的警告燈可以提醒飛行員引擎出現問題，但警告系統本身也可能發生故障，發出錯誤警報，可能導致昂貴的偏離航線或延誤。任何非計劃的維護停機時間都會削減飛機在燃油效率或額外座位容量方面可能提供的節省。為了使A350在經濟上可行，佈雷吉爾説，“航空公司需要超過99%的運營可靠性。”這意味着每100個航班中，不超過一個航班因技術原因延誤超過15分鐘。

為了找出飛機中的缺陷，空客技術人員已經開始依賴複雜的計算機系統。這些系統也可能引入問題。與A350一樣，A380超級巨無霸完全在計算機上設計，但在公司德國和法國的運營中工作的工程師沒有使用相同版本的設計軟件。當裝配線工人開始安裝電纜束時，他們發現德國軟件錯誤計算了機身所需的電纜量，而機身是用法國軟件設計的。結果發現，數英里的電纜太短，必須從半完成的機身中拆除並更換。

A380的經歷讓空客對從頭開發另一架飛機沒有太大興趣。但在波音於2004年宣佈夢想飛機計劃後，公司被迫做出回應。夢想飛機可容納230到330名乘客，將直接威脅到空客非常成功的A330雙通道飛機，該飛機於1992年首次飛行。公司的初步概念是對A330進行改造，配備更具空氣動力學的機翼和更高效的發動機。“空客剛剛開始在A380的故事中看到隧道盡頭的光明，所以自然我們非常規避風險，”A350的市場總監邁克·鮑索爾説。

‘鐵鳥’：一個全尺寸的骨架模型，用於通過各種設置組合測試飛機系統，並觀察飛機整體的性能感謝空客

重新配置的A330（令人困惑的是，它也被命名為A350）於2004年揭幕，但未能吸引許多客户，他們對温和的性能提升並不感興趣。“市場告訴我們，‘這不是我們想要的，我們想要一個全新的設計，’”巴索爾説。 空客沒有選擇謹慎的漸進式升級，而是推出了一個從276到369座的超高效飛機系列，預計開發成本超過100億美元。目標是空客內部所稱的“早期成熟”——儘快將項目推進到乘客飛機通常在多年服務後達到的那種解決了大部分問題的狀態。

空客在公司內部採用標準化設計軟件，以避免如A380的電纜錯誤計算等錯誤。它進一步創建了一個飛機的單一電子渲染圖，稱為數字模型（DMU），每個參與飛機設計的工程師都可以隨時使用。如果有人進行更改，所有人都可以看到。

與任何新飛機一樣，早期設計階段充滿了不確定性。材料是否足夠輕且足夠強？組件是否能按空客的要求運行？部件是否能完美契合？它是否能像模擬預測的那樣飛行？為了生產出一架可工作的飛機，空客必須系統地消除這些風險，採用一種稱為“測試金字塔”的過程。金字塔的粗大底端代表開始時一切都是未知的。通過測試材料、組件、系統，然後是整架飛機，可以逐步馴服越來越複雜的層面。“這個想法是儘早回答大問題，稍後回答小問題，”空客媒體關係副總裁斯特凡·沙夫拉特説。

在實際操作中，這意味着進行各種製造測試並創建主要結構的演示單元：在圖盧茲的機身桶段；在威爾士布勞頓的機翼箱演示器；在英格蘭菲爾頓的起落架測試台；在漢堡的客艙模型。早期的大部分工作不是由空客完成的，而是由其供應商完成的。雖然這家公司在外界看來像是一家飛機制造商，但它更像是一個集成商：它制定飛機的整體計劃，然後外包零部件的設計和製造，最後將這些零部件組裝在一起。“我們有7000名工程師在為A350工作，”佈雷吉爾説，“其中至少一半不是空客的員工。”

在空客位於圖盧茲的大型設施中，A350前機身正在進行最終組裝圖片來源：P.Pigeyre/Airbus

在整個開發過程中，來自供應商的工程師團隊被引入，與空客在圖盧茲的同行合作，組成名為“平台”的聯合工作組。“你需要儘可能與供應商保持透明，”佈雷吉爾説。“在這樣一個項目中，你每天都會遇到很多問題，所以這非常困難。”

供應商合作的一個典型例子可以在墨西哥墨西卡利找到，霍尼韋爾國際在這裏建立了一個名為空氣系統集成測試台（AirSIB）的測試設施。在這裏，霍尼韋爾可以研究它為A350構建的各種子系統之間的相互作用，包括輔助動力單元、客艙加壓系統和空調。“在墨西卡利將所有這些整合在一起是一個純粹的成熟度遊戲，”霍尼韋爾航空航天空客業務負責人賈斯廷·瑞安説。“這使得測試飛行程序更加清晰。”例如，在一次飛行中，飛機上的工程師注意到客艙加壓系統出現了小故障。“我們沒有進行更多的飛行測試，而是去了AirSIB進行建模，看到它在飛行中的表現與之前一樣，並找到了修復的方法，”瑞安説。

在系統測試金字塔的頂端是“鐵鳥”，這是一個全尺寸的骨架飛機模型，自2010年以來，空客一直在圖盧茲運營。鐵鳥被固定在腳手架的支架下，包含了實際飛機的所有內部組件，包括電氣和液壓系統，並與隔壁的飛行模擬器連接。它可以準確模擬飛機在飛行中管道、管子和電線內部發生的情況。這個想法不僅是將系統通過每種設置組合進行測試，而是觀察當個別部件損壞、過度使用或誤用時整個飛機的反應。畢竟，這就是現實世界的運作方式。“空中每架飛機都有一些問題，”庫辛説。

彎曲的翼尖減少了渦流造成的阻力，並提高了燃油效率圖片來源 A.Doumenjou/Airbus

在圖盧茲，另一個全尺寸機身正在通過電纜緩慢向上彎曲一隻機翼。在接下來的幾周裏，一個液壓缸將把尾部向一側傾斜。折磨機身的目標是使結構強度恰到好處，而不是過度。“你不想在每次飛行中都攜帶無用的重量，”A350靜態測試項目負責人彼得·博施解釋道。

在德國漢堡和埃爾丁的測試設施中，機身的部分經過反覆變形以產生結構疲勞，就像一個回形針來回彎曲最終會斷裂一樣。這種損傷導致三架註定要失事的德哈維蘭彗星在飛行中解體；A380也受到困擾。在2011年和2012年，超級巨無霸的機翼內發現了裂縫，促使歐洲當局下令對整個機隊進行詳細檢查，以防這種情況導致“飛機結構完整性的降低。”為了最小化A350發生這種情況的可能性，埃爾丁設施正在對機身部分進行超過80,000次模擬起飛和着陸循環的測試。

從某種意義上説，真正的測試將在A350獲得認證後才會開始。頭幾年的服務是飛機出現最大問題的時期。這是簡單的數學。一旦飛機開始以數十架的速度飛行，整個機隊的飛行小時數將以比最激進的測試計劃快數百倍的速度累積。“它們將積累大量經驗，發現飛機制造商無法發現的事情，”佈雷吉爾説。這個早期階段對於建立新飛機的聲譽至關重要。相反，一架經過驗證的可靠飛機可能不會吸引客户的追捧。一旦A380的生產問題得到解決，它便享有了異常順利的運營生涯。但它的買家數量少於空客的預期，並且尚未為公司帶來利潤。

公司高管表示，A350是一個更安全的選擇。A380在一個從未存在的市場中首次亮相；而A350將進入一個有着悠久強勁需求歷史的細分市場。空客預計，在未來20年內，航空公司將下達近7000架250到350座飛機的訂單。按當前價格計算，這大約是2萬億美元。

A350不會獨佔市場。在較大端，它將與波音最近宣佈的777X競爭；在較小端，則與夢幻客機競爭。到目前為止，A350的表現良好。到2013年底，空客已收到來自37個客户的817個訂單——在美元價值上超過了夢幻客機在其發展相應階段的訂單。推動樂觀情緒的是波音的競爭對手777X的出現，儘管它並不是全新設計，而是一架90年代的飛機，配備了新的機翼和發動機，這與空客曾嘗試在A350上採取的方式相同。 在與杜謝辦公室相對的L形機庫中，一架單一機身的飛機尾部朝向門口，位於100英尺高的空間內。最後一架測試飛機MSN005剛剛裝上機翼，正在等待發動機。工人們在地面上走動，或爬上夾在飛機中部的黃色箱形腳手架。

空客將在測試完成後在這裏製造飛機。隨着過程逐漸接近金字塔的頂點，材料被形成設備，設備被連接成子系統，子系統被打包成系統。那些單獨工作得很好但在一起工作時可能會產生問題的東西。在整個過程中，目標是儘早消除這些缺陷，以便最終只剩下最高層次的突現問題。在金字塔的尖端是“最終集成者”，正如杜謝所説：飛機。當真實的機翼和機身送入真實的空氣中時，總會有驚喜。例如，在空客的測試飛行計劃早期，工程師們在A350的中段乘坐時注意到在某些飛行階段有嗡嗡聲。多次嘗試辨別原因都沒有結果。最後，一位工程師建議將機翼中的一個柔性密封件更換為更堅固的材料。果然，噪音消失了。

MSN001及其更新的姐妹飛機MSN003已經記錄了大約1,000小時的計劃2,500小時的測試程序。在接下來的四個月裏，另外三架飛機將加入測試機隊，測試內容將擴展到包括機艙娛樂系統、航空電子設備以及飛機在極端温度下的性能。到目前為止，A350的測試飛行程序發現的問題數量是A380的一半——杜謝表示，這證明了空客的調試策略正在奏效。

儘管測試飛行程序中最高風險的部分在飛行的頭幾個月基本上都已完成，但由於天氣的變化，一個關鍵測試不得不等待。因此，在一個異常温和的冬季早晨，杜謝發現自己透過辦公室窗户看着藍天，帶着一絲惱怒。一個大型高壓系統懸掛在歐洲上空，阻止了杜謝進行所謂自然結冰測試所需的雷暴。這個測試的想法是飛入風暴的邊緣，讓冰在機翼和其他表面上積累，看看飛機如何應對增加的重量和氣動效率的損失。這個測試符合杜謝個人對有趣的定義。

“這很不舒服，”他説。“而且你很可能會損壞飛機，因為你可能會遭遇很多很多次雷擊。”當然，他急於上去。