C919发动机的第一声轰鸣

2016年11月11日上午10点40分，当所有人都在电脑前关心昨晚网购“业绩”、查看宝贝是否发货的时候，殊不知在位于上海浦东的商飞试车坪上，C919成功完成了发动机启封与点火试车试验，这次试验不仅对C919意味着拉开了动力系统测试的序幕，同时还是CFM国际旗下产品LEAP-1C发动机的首次翼下启封运转。试验的成功使C919向首飞迈出了重要、坚实的一步。

C919飞机发动机启封和点火主流程有以下几步：发动机启封、湿运转、目视检查、多组干湿运转、目检，一切指标正常后最后点火试车。

其实飞机发动机的试车试验分为多种，首先是研制过程中的台架试车，例如C919选装的这型LEAP-1C发动机，在研制过程中就经历了地面试车台上的包容性试验、外物吸入试验、吞水吞冰试验等，挂在波音747翼下进行的空中试车，测试了发动机在真实高空环境下的运转情况，获得了包线数据。定型后的发动机就可以交付客户了，但由于发动机的复杂性，生产厂商一般都会派工程师到航空公司或飞机制造商进行技术支持。这次C919点火试车也不例外，由于是LEAP-1C发动机首次进行翼下点火，通用电气（GE）、赛峰（Safran）和CFM国际均派出了优秀的工程师到现场进行支援保障。

试车是门工艺活儿

抛开C919飞机这次试车试验本身，我们来说说航空l动机怎么试车。

航空发动机虽然型号众多，但所有型号的主要试车流程基本一致，只是在测试具体项目时操作略有不同。以最基本的台架试车为例，主要流程为：接收发动机，试车前准备，发动机上台架安装，启动前准备，假启动和内部启封冷运转，启动，暖机，磨合运转，发动机各系统功能检查，稳态与瞬时态检查，发动机其他特性检查和验证，冷机，密封性检查，停车，内部油封，发动机在台架上拆卸，外观检查及调整部位保险、铅封等，具体步骤如下。

第一步，检查。毋庸置疑，所有设备进行测试前都必须进行详细认真的检查。发动机安装后，必须确保所有接口正常连接，检查发动机外部是否清洁，有无油迹，以辨别未来试车时可能出现的非正常漏液。检查试车台设备、电气源车与现场其他准备情况。发动机通电检查，在停车状态下检查所有涉及电气系统通电状况并调整，以确定各部位与功能正常。所有检查项目中的重点是发动机控制系统自动装置。

第二步，发动机内部启封和注油。发动机离开生产线后，需要进行封存，直到上试车台架或装机才能启封，这是为了防止在储存与转运过程中受到外部环境损坏。发动机启封工作主要针对4个系统――燃油、滑油、液压油和氧气。燃油启封的主要内容是在规定的进口燃油压力下用燃油冲注发动机燃油管路，以清除油封时留下的滑油。滑油启封是从发动机附件机匣和滑油箱放出油封后留下的滑油，并用规定的工作滑油充注滑油箱至规定的滑油位置。液压油启封是按照规定压力向液压系统注油，并在规定放油口放出液压油，为使液压系统正常工作，注油期间需全行程往返移动作动筒活塞，直到流出的液压油无气泡且脉冲均匀，最后需确保无泄漏。氧气系统启封指将发动机供氧接头与氧气瓶减压器出口连接，确保系统压力与密封性。

第三步，当所有系统启封后，发动机试车进入不点火的冷运转程序。冷运转是指由启动机驱动，在规定时间内将发动机从静止状态带到规定转速，期间不供燃油，目的是吹除发动机内积油。当滑油箱或滑油系统排空时，通过冷运转使滑油注入发动机滑油系统。顺桨后抽回机匣内滑油，并检查转子转动杂音、测定启动机实际的带转转速。冷运转又细分为两种，干运转和湿运转，前者是指靠启动机带动发动机运转时，燃油系统不供油，后者供油，后者的运行状态与点火开车仅差一道几安培的启动电流。C919发动机启封后首先进行湿运转测试，发动机内涵道喷出了薄薄的白色油雾，之后又进行了多组干、湿运转测试，以确保发动机内部多余液体彻底排放干净，各部件运转流畅。

第四步，点火启动。发动机转子从静止状态加速到规定的慢车状态称为启动。启动后，发动机就可以通过压气机、燃烧室与涡轮形成循环自行运转了。然而，发动机不仅可以通过那一道电流启动，根据发动机状态的不同，还有其他多种启动方式。冷启动，是指发动机停车至少1.5～2小时后的启动，称为冷态启动或地面冷启动；热启动，指发动机熄火或停车后，规定时间内的再启动或排气温度指标不低于规定值的再启动；补氧启动，模拟空中启动过程中，向点火器补充供给氧气的启动；等效电源启动，指对于电动机启动的发动机，必须具备用发动机上的电瓶电源成功启动发动机。试车台要备有模拟外场电源输出特性的等效电源。

因为这次试验是C919首次进行发动机点火，因此需要地面电源、气源车辅助，属于冷启动。按照设计顺序，左右两台发动机分别进行点火并维持慢车转速10分钟。慢车转速是指涡轮扭矩等于转子阻力矩的转速，这时，发动机基本不产生推力，也叫做空车转速。C919发动机首次慢车运转时，尾部明显可见蓝色尾气喷出，有一股淡淡航空煤油味道。

一个小细节，C919发动机点火试车时，发动机进气口下放了两扇铁质栅格网，这是为了防止发动机运转时进气道前的低压区形成微型龙旋风将异物吸入。

发动机启动时，数据监测与记录就是外界看不到的工作了。数据是判断启动过程是否正常和检查启动失败原因的依据。发动机启动过程中，必须记录的数据一般有：从启动开始到点火的时间和转速；点火的持续时间；从启动到启动机脱开的时间和转速；从启动开始到稳定的慢车状态的时间和对应转速；启动最高排气温度；滑油压力开始指示的时间和慢车状态压力值；启动燃油压力和主燃油系统的副油路压力；启动机的工作参数和点火系统的工作参数；其他启动过程中需要记录的数据。以上是一般发动机启动时需要监测的数据，而LEAP-1C发动机在C919翼下的首次点火，想必需要监测更多的数据指标。

从上午十点左发正式启动点火，到右发试车成功后停车，看似短短的40分钟背后，凝聚了上至总师下到现场机务无数科研人员的力量。这让人想到2008年9月12日深夜，ARJ21飞机101架机两台发动机在飞机上实现一次性点火成功运转的时刻，一直守候在现场的ARJ21项目总指挥罗荣怀、C919总师吴光辉与在上几百人一起欢呼的画面。有了那次试验的经验，C919试车成功时的欢呼显得没那么热烈，因为这一切是注定要发生的，而且没有ARJ21那次“有无限的磨难等在前方”。然而点火试车的成功只是C919首飞前的一个大节点，后续试验还得按部就班，还有太多事情要做。

C919发动机背后的故事

正如上文所述，11月11日上午进行的点火开车试验只是首飞前需要迈出的关键的一小步。之后，单是动力系统，至少还需进APU自主点火，地面低速滑行、中速滑行等试验，期间还得进行机上航电、动力、舵面等多系统或部件的独立与联合测试。

C919选择的LEAP-1C发动机由CFM国际生产，这是一家由GE和赛峰两家公司组建的合资公司，其中GE主要负责研发生产LEAP系列发动机的核心机部分，赛峰负责风扇、低压压气机和低压涡轮等。在“飞机启航，动力先行”的国际民机研制惯例下，C919动力设计团队在2009年给出了技术指标要求与产品规范定义，在权衡利益与风险后，提出了比目前运营的同类型飞机节油12%～15%，比国际民航组织（ICAO）要求的排放指标低50%等要求。最后在中国商飞与CFM国际接洽商讨C919发动机指标的那段日子里，空中客车于2010年12月1日正式对外宣布了A320neo系列方案，波音也在同期宣布了737MAX方案，两者都是在各自销量最大的窄体机平台上更换新型发动机，以满足未来市场需求。面对空客、波音两家航空制造巨头的竞争，C919在技术指标的争取上竭尽了全力。曾有媒体报道，在签合同的前一晚，C919动力团队还与CFM公司执行副总裁与总设计师一直僵持到凌晨3点，并最终说服其在发动机油耗指标基础上再降低0.2%。

C919飞机动力系统合同的最终签订是在2011年6月。而在两个月前，因受空客与波音换发计划的影响，C919在进入系统联合定义（JDP）设计阶段后，CFM国际提出将发动机尺寸增大到78英寸（约1.98米），既现在的LEAP-1C方案，该方案虽然能Ю从秃摹⑼屏τ嗔康确矫娴暮么Γ但会给当时正处于设计阶段的飞机发动机安装布局、重量增加和阻力损失等方面带来巨大挑战。在戚学峰――一位从GE跳槽到商飞，从基层设计师干到商飞上飞院动力燃油系统设计研究部部长的青年才俊以及他的“动力团队”带领下，相关研发人员与CFM国际一起开展了对发动机短舱的外形尺寸优化工作，并最终使发动机短舱最大直径减少102毫米，间接带来了0.3%耗油率收益。

关于不远的未来

C919的每一步进展，都会引起外界的强烈关注，而目前人们最关心的则是首飞时间。C919是一款高度集成、高度复杂的工业产品，其研发脉络必将遵循科学的逻辑。在探讨C919何时首飞这个问题上，我们不妨回头看看ARJ21，ARJ21于2007年12月21日在上海完成总装下线，2008年8月进入试飞站，全面进行系统地面综合测试、全机结构地面试验，9月12日在试飞站完成首次发动机点火试车，10月15日完成地面静态试验，11月28日实现首飞。与ARJ21相比，C919的试验工作虽然有ARJ21的经验铺垫，但又非完全相同，因为为了追赶国际民用飞机发展的脚步，C919在设计之初就使用许多先进的技术，这其中又有许多对中国工程师而言是第一次，难度可想而知。

C919目前正在按计划认真地进行首飞前的每一项试验，不拖，也不能急，至于它何时将首飞，会在并不遥远的未来。