空客如何调试A350 - 彭博社

杜谢，左边，和他的团队在图卢兹的停机坪上图片来源 P.Pigeyre/空客每个月几次，空客飞行测试工程师帕特里克·杜谢会从他的桌子上站起来，脱下他的夹克和领带，走到他办公室角落的衣架上，换上一套防火内衣、一套亮橙色的飞行服和结实的黑色靴子。然后，他走下两层楼，走到法国南部的图卢兹-布拉尼亚克机场的停机坪上。在那里，矗立在一队新喷漆的A320短途喷气机上方的是一架空客A350-XWB远程宽体客机——同类中的第一架。它流线型，几乎全白，除了机身侧面的字母和尾部旋转的蓝色空客标志，它的官方编号是MSN001。去年五月，在一个仅限员工的简单仪式上，最终组装线的工人正式将飞机移交给飞行测试部门。或者，正如杜谢所说，“他们把它交给了我。”

作为飞行工程师和部门负责人，杜谢可以优先选择测试飞行。尽管他自称风险厌恶，但他倾向于选择那些他称之为“最有趣”的飞行，这意味着在飞机能力的边缘，如果出现问题，可能会摧毁飞机。自六月以来，杜谢和他的同事们已经以A350的最大设计速度飞行；进行了气动失速测试；并以极慢的速度起飞，以至于尾部拖在地面上。

每次测试飞行由两名飞行员和三名飞行工程师组成的机组操作，他们监控从众多传感器流入安装在机舱中部的一组计算机的数据流。杜谢的工作站位于副驾驶的后面，位于驾驶舱的右侧。座位上有一具降落伞。如果事情变得非常糟糕，机组需要撤离，一条亮橙色的扶手将他们从驾驶舱门引导到前行李舱上方的一个舱口。通过拉动一个杠杆，机组可以触发一组爆炸装置，在机身右侧炸出一个洞。然后，他们可以沿着滑梯跳下，通过洞口，进入空中。总之，这是个想法。测试飞行员弗兰克·查普曼说：“如果飞机失控翻滚，你真的能逃出来吗？”他耸耸肩。

空客必须向自己、监管机构和客户证明A350不仅运行良好，而且接近完美。八年前作为空客首款主要由轻质复合材料制造的喷气式飞机的计划，如今已成为一个由数百万个部件和数百万行计算机代码构成的复杂组合。公司给自己留了一年半的时间来确保一切正常运作。 除了灾难性的失败外，公司迫切希望避免困扰其永恒竞争对手波音及其787梦想飞机的各种问题。在经历了几次生产灾难后，787在投入服务后又遭遇了进一步的问题，包括锂离子电池组起火。今年早些时候，联邦航空管理局及其全球同行将梦想飞机停飞了三个月，这是美国机构30多年来首次采取此类措施。

空客不必向波音寻求警示故事。十年前，A380超级巨型客机的一个简单设计失误导致数英里的电缆被从半成品飞机中拆除并重新安装。加上发动机供应问题和其他意外，这一失误使生产延迟了超过两年，导致60亿美元的损失和一次全面的公司重组。“我们试图吸取380上不顺利的教训，”空客首席执行官法布里斯·布雷吉尔说。“我们已经改变了整个组织。”

公司在调试A350上投入了前所未有的资源——这被称为“降低风险”。成功可能帮助空客主导市场。在过去的15年里，空客和波音均分了1000亿美元的全球客机市场，目前每家公司都有5000架的订单积压。如果A350项目一切顺利，布雷吉尔表示，这款客机“将占我们收入的40%，可能至少持续20到30年。”这架飞机目前已经为全球创造了12000个就业岗位，预计在生产高峰期将增加到16000个。“这是一个巨大的投资，”布雷吉尔说。

A350的工程风险并不是它会出现慢性、危及生命的安全问题，而是成本。自1952年德哈维兰彗星推出后，航空工程已经取得了长足的进步，彗星在投入使用后经历了三次空中解体，最终被撤出服务。如今的商用客机安全性惊人；尽管A380和787存在各种问题，但都没有发生过致命事故。

现代客机是一个半自主系统。飞机拥有一个电子神经系统，持续监控内部和外部的数千个参数，能够自主与全球的导航和维护网络进行通信，并评估飞行员是否安全飞行。一个拉动操纵杆的飞行员并不是直接拉升飞机尾部的升降舵，而是向飞机的计算机发送请求，计算机随后决定移动舵面和其他控制面多少。如果飞行员试图以明显危险的方式飞行，例如进入气动失速状态，飞机不会允许她这样做。“现代飞机的傻瓜-proof程度比30年前高了一个数量级，”A350系统集成负责人马克·库辛说。

挑战，表兄说，是“在复杂系统中，有许多许多更多的故障模式。”例如，驾驶舱中的警告灯可以提醒飞行员引擎出现问题，但警告系统本身也可能发生故障，发出错误警报，可能导致昂贵的偏离航线或延误。任何非计划的维护停机时间都会削减飞机在燃油效率或额外座位容量方面可能提供的节省。为了使A350在经济上可行，布雷吉尔说，“航空公司需要超过99%的运营可靠性。”这意味着每100个航班中，不超过一个航班因技术原因延误超过15分钟。

为了找出飞机中的缺陷，空客技术人员已经开始依赖复杂的计算机系统。这些系统也可能引入问题。与A350一样，A380超级巨无霸完全在计算机上设计，但在公司德国和法国的运营中工作的工程师没有使用相同版本的设计软件。当装配线工人开始安装电缆束时，他们发现德国软件错误计算了机身所需的电缆量，而机身是用法国软件设计的。结果发现，数英里的电缆太短，必须从半完成的机身中拆除并更换。

A380的经历让空客对从头开发另一架飞机没有太大兴趣。但在波音于2004年宣布梦想飞机计划后，公司被迫做出回应。梦想飞机可容纳230到330名乘客，将直接威胁到空客非常成功的A330双通道飞机，该飞机于1992年首次飞行。公司的初步概念是对A330进行改造，配备更具空气动力学的机翼和更高效的发动机。“空客刚刚开始在A380的故事中看到隧道尽头的光明，所以自然我们非常规避风险，”A350的市场总监迈克·鲍索尔说。

‘铁鸟’：一个全尺寸的骨架模型，用于通过各种设置组合测试飞机系统，并观察飞机整体的性能感谢空客

重新配置的A330（令人困惑的是，它也被命名为A350）于2004年揭幕，但未能吸引许多客户，他们对温和的性能提升并不感兴趣。“市场告诉我们，‘这不是我们想要的，我们想要一个全新的设计，’”巴索尔说。 空客没有选择谨慎的渐进式升级，而是推出了一个从276到369座的超高效飞机系列，预计开发成本超过100亿美元。目标是空客内部所称的“早期成熟”——尽快将项目推进到乘客飞机通常在多年服务后达到的那种解决了大部分问题的状态。

空客在公司内部采用标准化设计软件，以避免如A380的电缆错误计算等错误。它进一步创建了一个飞机的单一电子渲染图，称为数字模型（DMU），每个参与飞机设计的工程师都可以随时使用。如果有人进行更改，所有人都可以看到。

与任何新飞机一样，早期设计阶段充满了不确定性。材料是否足够轻且足够强？组件是否能按空客的要求运行？部件是否能完美契合？它是否能像模拟预测的那样飞行？为了生产出一架可工作的飞机，空客必须系统地消除这些风险，采用一种称为“测试金字塔”的过程。金字塔的粗大底端代表开始时一切都是未知的。通过测试材料、组件、系统，然后是整架飞机，可以逐步驯服越来越复杂的层面。“这个想法是尽早回答大问题，稍后回答小问题，”空客媒体关系副总裁斯特凡·沙夫拉特说。

在实际操作中，这意味着进行各种制造测试并创建主要结构的演示单元：在图卢兹的机身桶段；在威尔士布劳顿的机翼箱演示器；在英格兰菲尔顿的起落架测试台；在汉堡的客舱模型。早期的大部分工作不是由空客完成的，而是由其供应商完成的。虽然这家公司在外界看来像是一家飞机制造商，但它更像是一个集成商：它制定飞机的整体计划，然后外包零部件的设计和制造，最后将这些零部件组装在一起。“我们有7000名工程师在为A350工作，”布雷吉尔说，“其中至少一半不是空客的员工。”

在空客位于图卢兹的大型设施中，A350前机身正在进行最终组装图片来源：P.Pigeyre/Airbus

在整个开发过程中，来自供应商的工程师团队被引入，与空客在图卢兹的同行合作，组成名为“平台”的联合工作组。“你需要尽可能与供应商保持透明，”布雷吉尔说。“在这样一个项目中，你每天都会遇到很多问题，所以这非常困难。”

供应商合作的一个典型例子可以在墨西哥墨西卡利找到，霍尼韦尔国际在这里建立了一个名为空气系统集成测试台（AirSIB）的测试设施。在这里，霍尼韦尔可以研究它为A350构建的各种子系统之间的相互作用，包括辅助动力单元、客舱加压系统和空调。“在墨西卡利将所有这些整合在一起是一个纯粹的成熟度游戏，”霍尼韦尔航空航天空客业务负责人贾斯廷·瑞安说。“这使得测试飞行程序更加清晰。”例如，在一次飞行中，飞机上的工程师注意到客舱加压系统出现了小故障。“我们没有进行更多的飞行测试，而是去了AirSIB进行建模，看到它在飞行中的表现与之前一样，并找到了修复的方法，”瑞安说。

在系统测试金字塔的顶端是“铁鸟”，这是一个全尺寸的骨架飞机模型，自2010年以来，空客一直在图卢兹运营。铁鸟被固定在脚手架的支架下，包含了实际飞机的所有内部组件，包括电气和液压系统，并与隔壁的飞行模拟器连接。它可以准确模拟飞机在飞行中管道、管子和电线内部发生的情况。这个想法不仅是将系统通过每种设置组合进行测试，而是观察当个别部件损坏、过度使用或误用时整个飞机的反应。毕竟，这就是现实世界的运作方式。“空中每架飞机都有一些问题，”库辛说。

弯曲的翼尖减少了涡流造成的阻力，并提高了燃油效率图片来源 A.Doumenjou/Airbus

在图卢兹，另一个全尺寸机身正在通过电缆缓慢向上弯曲一只机翼。在接下来的几周里，一个液压缸将把尾部向一侧倾斜。折磨机身的目标是使结构强度恰到好处，而不是过度。“你不想在每次飞行中都携带无用的重量，”A350静态测试项目负责人彼得·博施解释道。

在德国汉堡和埃尔丁的测试设施中，机身的部分经过反复变形以产生结构疲劳，就像一个回形针来回弯曲最终会断裂一样。这种损伤导致三架注定要失事的德哈维兰彗星在飞行中解体；A380也受到困扰。在2011年和2012年，超级巨无霸的机翼内发现了裂缝，促使欧洲当局下令对整个机队进行详细检查，以防这种情况导致“飞机结构完整性的降低。”为了最小化A350发生这种情况的可能性，埃尔丁设施正在对机身部分进行超过80,000次模拟起飞和着陆循环的测试。

从某种意义上说，真正的测试将在A350获得认证后才会开始。头几年的服务是飞机出现最大问题的时期。这是简单的数学。一旦飞机开始以数十架的速度飞行，整个机队的飞行小时数将以比最激进的测试计划快数百倍的速度累积。“它们将积累大量经验，发现飞机制造商无法发现的事情，”布雷吉尔说。这个早期阶段对于建立新飞机的声誉至关重要。相反，一架经过验证的可靠飞机可能不会吸引客户的追捧。一旦A380的生产问题得到解决，它便享有了异常顺利的运营生涯。但它的买家数量少于空客的预期，并且尚未为公司带来利润。

公司高管表示，A350是一个更安全的选择。A380在一个从未存在的市场中首次亮相；而A350将进入一个有着悠久强劲需求历史的细分市场。空客预计，在未来20年内，航空公司将下达近7000架250到350座飞机的订单。按当前价格计算，这大约是2万亿美元。

A350不会独占市场。在较大端，它将与波音最近宣布的777X竞争；在较小端，则与梦幻客机竞争。到目前为止，A350的表现良好。到2013年底，空客已收到来自37个客户的817个订单——在美元价值上超过了梦幻客机在其发展相应阶段的订单。推动乐观情绪的是波音的竞争对手777X的出现，尽管它并不是全新设计，而是一架90年代的飞机，配备了新的机翼和发动机，这与空客曾尝试在A350上采取的方式相同。 在与杜谢办公室相对的L形机库中，一架单一机身的飞机尾部朝向门口，位于100英尺高的空间内。最后一架测试飞机MSN005刚刚装上机翼，正在等待发动机。工人们在地面上走动，或爬上夹在飞机中部的黄色箱形脚手架。

空客将在测试完成后在这里制造飞机。随着过程逐渐接近金字塔的顶点，材料被形成设备，设备被连接成子系统，子系统被打包成系统。那些单独工作得很好但在一起工作时可能会产生问题的东西。在整个过程中，目标是尽早消除这些缺陷，以便最终只剩下最高层次的突现问题。在金字塔的尖端是“最终集成者”，正如杜谢所说：飞机。当真实的机翼和机身送入真实的空气中时，总会有惊喜。例如，在空客的测试飞行计划早期，工程师们在A350的中段乘坐时注意到在某些飞行阶段有嗡嗡声。多次尝试辨别原因都没有结果。最后，一位工程师建议将机翼中的一个柔性密封件更换为更坚固的材料。果然，噪音消失了。

MSN001及其更新的姐妹飞机MSN003已经记录了大约1,000小时的计划2,500小时的测试程序。在接下来的四个月里，另外三架飞机将加入测试机队，测试内容将扩展到包括机舱娱乐系统、航空电子设备以及飞机在极端温度下的性能。到目前为止，A350的测试飞行程序发现的问题数量是A380的一半——杜谢表示，这证明了空客的调试策略正在奏效。

尽管测试飞行程序中最高风险的部分在飞行的头几个月基本上都已完成，但由于天气的变化，一个关键测试不得不等待。因此，在一个异常温和的冬季早晨，杜谢发现自己透过办公室窗户看着蓝天，带着一丝恼怒。一个大型高压系统悬挂在欧洲上空，阻止了杜谢进行所谓自然结冰测试所需的雷暴。这个测试的想法是飞入风暴的边缘，让冰在机翼和其他表面上积累，看看飞机如何应对增加的重量和气动效率的损失。这个测试符合杜谢个人对有趣的定义。

“这很不舒服，”他说。“而且你很可能会损坏飞机，因为你可能会遭遇很多很多次雷击。”当然，他急于上去。