2017年5月5日,国产大型客机C919在上海浦东机场成功首飞。作为C919飞机型号副总设计师,周贵荣被安排在了监控指挥大厅实时监测C919的首飞情况。“飞机首飞过程中,航电系统一切正常良好,我们的研究成果得到了一次很好的检验!”说到C919飞机的航电系统,周贵荣像对待刚刚完成了一次重大考试并取得了不错成绩的孩子一样,满意且欣喜。
“儒将”的民机梦
出生在浙江嘉兴的周贵荣(编者按:周贵荣1981年毕业于嘉兴三中),被大家亲切地称为航电系统的一员“儒将”。“儒将”,常指有学识、风度儒雅的将帅,在周贵荣身上,则更多地表现为谦逊、严谨、温和、低调的工作作风。
中学时的周贵荣对物理情有独钟,尤其是对“电”的知识,很是痴迷。对于航空领域,周贵荣也有极大的兴趣,用他自己的话来说就是,中学时就爱看两种读物,一种是航空知识,另一种就是有关无线电的杂志。“高考填志愿的时候,我就想把这两个兴趣点结合起来,果然,西工大就有航空电子工程,我毫不犹豫地填报了。”说到当初的选择,周贵荣有种命中注定的感觉。
毕业后,周贵荣选择了602研究所,一直从事军用直升机的研发工作,完成了多个国家重点型号的研制,并担任型号常务副总设计师,其中就有我国第一代专用武装直升机“直十”,后期还参加了国际合作民用直升机项目的研发。2008年,周贵荣加入中国商飞公司。谈起为什么会从军机转为民机,这位“儒将”还有些文艺情怀:“想象着晴朗天空明媚的阳光下,从空中完全不同的视角俯瞰大地,一定要让更多的人能有这样美好的体验。还有,民用航空是一个能够与国际最先进技术同台竟技的领域,涉及很多前沿的高科技,对国家的制造业有非常积极的影响,自己在航空领域研究奋斗了这么多年,终于有机会为我们的‘民机梦’出一份力了”。
从军机转到民机,航电系统面临的最大挑战就是能够最快识别并分析两者之间的差异。“我国的军用飞机航电系统由自主集成,各子系统的供应商都是国内企业,研发合作已经历了长期磨合,相互协调容易、同步性好。但对于民机,当时国内还没有一个熟悉民机产品研制流程的企业,所有成熟供应商都是国外的。”是将航电系统全套外包给供应商,还是形成自己的系统集成能力?这是摆在周贵荣面前最大的难题。
“系统集成能力是
主制造商的重要核心能力”
民用飞机的航电系统,常被比喻成飞机的大脑和中枢神经,主要包括通信、导航、综合显示、核心处理、飞行管理、语音和数据记录等在内的多个子系统,它是飞行员与飞机进行人机对话的主要接口。飞机上所有系统的状态、故障告警及应急处置等都是通过航电系统来显示的,人们常说的“黑匣子”就是航电系统的一部分。
目前国际主流的民机航空企业在航电系统上采用的都是“主制造商-供应商”模式,即主制造商进行航电系统的顶层策划,完成需求定义、系统功能定义、架构设计、接口设计等工作,并根据实际情况挑选供应商完成设备和分系统的开发。
“大飞机航电系统的集成能力是主制造商的重要核心能力,国际上一流的航空企业都将其作为重点关注和发展的领域。这一领域是新技术发展最快和最活跃的,几乎每一代新机型的出现,都匹配着新一代的航电系统推出。同时,几乎机上系统的任何变更都需要航电系统进行支持,因此,在飞机的全寿命周期中,航电系统需要持续的跟踪保障。如果这一核心能力不能掌握在主制造商自己手中,就丧失了型号研制的主动权,在激烈竞争的民机市场上,就很难有竞争优势了。”
认识到系统集成能力对主制造商的重要性,自C919项目研制初期,周贵荣就开始着手C919航电系统工程的基础研究,并启动了需求开发及需求管理平台的建立,规划了包括系统功能定义、架构设计、接口设计、系统综合试验环境开发、机载软件设计开发、网络系统研究及IMA研究等多项关键技术攻关。
大型民用飞机的航电系统研发工作在国内是第一次,没有现成的经验可供借鉴。我国以往民机型号的航电系统都是由供应商集成,全系统成套引进。但是,要形成主制造商的系统集成能力,C919飞机的航电系统必须进行自主研发。
经过前期的大量研究和思考,周贵荣做出了一个在当时看来很有魄力的举措:将C919飞机的航电系统拆分为8个工作包,由国内外不同的供应商完成工作包的开发工作,中国商飞主导进行需求和功能定义、工作包之间的接口设计及综合试验验证,完成航电全系统的集成任务。
“经过几年的积累与发展,周贵荣带领团队在C919飞机航电系统上建立了一整套的设计流程和工具方法,形成了自主的系统设计研发能力和研发体系,带动了相关产业的发展,也建立了一支能打硬仗的人才队伍。这对民机主制造商的核心能力建设而言,功不可没。”上飞院副院长、C919项目行政指挥韩克岑这样评价道。
“自主研发才能不受制于人”
航电系统的研制遵循的是基于需求的“双V”管理,这是ARP 4754A的核心(ARP 4754A是美国自动化工程师协会发布的关于民用飞机和系统开发指南),包含飞机需求从上而下进行各层级分解、追溯和自下而上的综合集成过程,一个“V”是指需求的验证,另一个“V”是指需求的确认。也就是说,在确定了飞机的需求以后,还要通过分析、评审、仿真和试验的手段进行需求的确认和验证工作,以保证需求正确并能得到有效满足,这个验证的过程就是系统集成试验。
为了保证C919飞机航电系统集成试验的自主完成,周贵荣带领团队从2009年就开始了航电系统综合试验室的建设。
据航电试验室主任许光磊介绍,“早在2009年,周贵荣副总师就带领我们开展了C919飞机系统综合验证关键技术攻关,并在2011年启动了C919航电系统仿真与测试集成技术的研究项目。基于这些攻关成果,2013年,航电系统综合试验台交付试运行,2015年1月我们的航电与飞机系统全功能综合试验台交付,C919飞机的航电系统集成试验也随即展开。”
除了建立自主研发的航电系统综合验证平台,周贵荣还很重视机载软件的自主开发能力。在C919项目立项之初,周贵荣就在上飞院航电部设置了航电机载软件开发室。目前,C919飞机上的简图页和电源系统信号转换软件都是由航电机载软件开发室自行研制和开发完成,科室还通过了CMMI III级(软件能力成熟度集成模型)国际认证。
“机载软件如果不自行开发,就要交给供应商来做。但是这样不仅不好控制经费,还会使研制、试验的进度受制于人。周总在项目立项初期就考虑到了自主开发软件、形成自主研发能力的重要性。”上飞院航电部副部长方习高深有感触地说。
“通过自主技术创新和研发,我们的团队快速掌握了各研发项目的技术细节,发现和解决了研制过程中大量的技术问题,形成了解决这些问题的一整套技术方案、方法和路径,积累了大量的技术经验,这是团队成长的催化剂。只有拥有自己的试验验证能力和自主开发能力,才能不受制于人。”周贵荣说。
“工具平台建设要有想法、有思路”
航电系统要在试验室环境下,尽可能全面逼真地测试各系统在飞机实际运行情况下的各种状态,还要完成飞机级的系统联试,这给团队提出了一个不小的难题:在真实飞机的大小尺寸上,航电系统信号可以顺利传输,但是试验室各设备并不是按照飞机上的真实比例1:1布置,就像航电系统与飞控系统、电源系统等,在上飞院,这几个系统的试验室相差几十米的距离,有些信号无法满足远距离的传输要求,这一问题不解决,很多系统联试试验将无法进行。
正在团队一筹莫展之际,周贵荣提出了一个创新思路:建立一个远程数据互联平台,将电信号转换为光信号,通过光纤传到设备终端,再在终端将光信号还原为电信号,实现信号的远程无损传输。
团队成员在周贵荣的带领下,攻克了各系统试验室远程协同联试的关键技术和手段,建立了支持飞机级联试的互联设施——综合试验厂房数据互联平台。“这一平台在C919‘三鸟联试’中发挥了重要作用。而且,随着型号任务的拓展,这一平台也将为未来型号的远程系统联试提供技术储备。”许光磊说。
航电试验室承担着航电子系统的集成验证和航电系统与飞机其他各系统之间的交联验证,主要目的就是发现问题,解决问题。然而,在试验的最初阶段,没有对问题进行记录和评估的工具,很多问题经过了一轮试验还会再次出现。周贵荣很快意识到了这一问题,提出要开发一个数字化平台,用IT手段解决管理问题。
没过多久,航电系统的PR(problem report system)问题报告系统上线,问题、进度、负责人、处理进展情况一目了然,为设计、试验、供应商及不同系统专业之间搭建了一个平台,为试验提高了效率,节省了时间。
“国内民机的航电系统需要探索建立的东西很多,技术、能力方面不必多说,但工具平台建设也要有想法、有思路。C919飞机已经成功首飞,接下来航电系统面临的挑战将更加艰巨。对于C919,我们不仅仅是完成一个项目,还要形成我们民机主制造商的系统集成能力、设计研发体系,并锤炼出一支高战斗力的人才队伍。在这过程中,领导的关心和各方的支持始终是我们前进的动力。”周贵荣笑着说。
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