◎本報記者 葉 青

　　“落地了！”近日，當國產客機ARJ21穩穩地降落在塔爾庫什干紅旗拉普機場跑道上時，參與試飛人員的心里都深深松了一口氣。

　　塔爾庫什干紅旗拉普機場海拔3258米，是我國最西端的機場，也是新疆海拔最高的民用機場。國產客機ARJ21此次成功完成高高原機場運行試飛，充分驗證了我國高高原航空運行技術的有效性與突破性。客機運行范圍可覆蓋所有高高原機場，為未來開辟更多航線奠定堅實的基礎。

　　實現三大關鍵技術突破

　　高高原機場是指海拔高度在2438米(8000英尺)及以上的機場。我國是擁有高高原機場的民航大國，其數量占全球的50%左右，全球海拔最高的6個高高原機場均在我國境內。

　　高高原航線運行獨具挑戰性。“由于高海拔影響，飛機在起降階段發動機推力會衰減40%以上，飛機的真空速度增加25%以上，飛機性能嚴重下降。加上高高原地區的機場周圍地形復雜，山脈眾多，導致飛機起降航路狹窄，對飛行員的越障和控制精度要求極高，操縱飛機的難度和壓力巨大。”中國南方航空集團副總經理高飛介紹。

　　特殊場景驗證難，地理環境構建難，特情試飛風險大，特情場景難復現，成了高高原運行的一道道坎。針對飛機起降能力受限、環境預測手段不足以及驗證場景缺失等問題，中國南方航空集團、中國商用飛機有限責任公司、騰訊公司及中國民航飛行學院、中國民航科學技術研究院等單位共同發起“國產客機高高原運營與驗證關鍵技術及應用”項目，完成三大主要技術創新，開創了高高原運行研制的新模式。三大創新包括突破國產客機高高原起降能力難點、構建了高高原人—機—環綜合驗證裝備和運行技術體系、首創高高原復雜場景預測與構建技術。

　　高高原機場的地形復雜、氣象風險高，機組必須經過大量的飛行訓練以具備過硬的飛行技術能力。今年1月，由南航翔翼公司研制的A320NEO全動飛行模擬機順利通過中國民用航空局D級鑒定，意味著首臺高高原特殊環境和特情場景全動模擬機成功面世。

　　“針對國外仿真平臺特例化、不通用的問題，模擬機專用操作系統基于跨機型、多幀頻、智能化開放性架構，使平臺的仿真精度提高了10倍。”南航翔翼公司模擬機項目負責人楊磊表示。

　　該模擬機充分發揮架構優勢，攻克了人—機—環多系統、多物理場耦合模型構建技術，逼真地模擬飛機的起飛、降落等各種飛行姿態和動作，擁有高高原EBT場景訓練等九大國內首創特色功能，首創了根據飛訓數據構建訓練場景技術。

　　提出結冰高效能保護機制

　　高高原飛行面臨著起降、失速、結冰等挑戰。其中的飛機結冰問題在民航業歷來受到重視。如果機體在飛行途中結冰，將造成重大安全隱患。為確保ARJ21能適應各種環境，保證飛行安全，團隊決定使用危險系數最高的冰型開展結冰試驗。

　　“我們‘環球追冰’，往返3萬公里，尋找最嚴酷的結冰環境。”中國商飛公司工程總師、ARJ21飛機型號總設計師陳勇說，“最初，我們的飛機是不能滿足要求的，比如迎角傳感器就出現過被凍結的情況。但在試驗試飛中一個個發現問題，一個個及時解決，使飛機的性能大幅提升了。”

　　通過仿真計算、風洞試驗、地面和空中自然結冰狀態下的試驗試飛，團隊找到機翼翼面、發動機唇口和風扇結冰、冰塊脫落等規律，攻克了25項與結冰試驗驗證相關的技術難題。

　　實現高高原安全起降，也是一個嚴峻考驗。飛機在嚴重結冰狀態下著陸，所需的著陸速度大幅增加，容易導致重著陸等事故發生。針對飛機飛行中無法探測冰是否脫落的問題，團隊提出了一種高效能的結冰保護機制，設計出一整套動、靜態結冰界面凍粘試驗方法，揭示了冰層在不同情況下的特征和變化規律。

　　該技術依托先進的冰層探測系統，已在國產大型客機C919、C929成功部署，能夠準確地測量飛機表面的冰層厚度和狀態，并通過科學的算法分析，判斷冰層是否已完全脫落。

　　“以往，飛行員們只能依靠經驗和直覺來判斷飛機結冰的脫落情況。但這種主觀性的判斷往往存在一定誤差。如今，我們的保護機制能夠以科學準確的方式告知飛行員飛機是否已徹底脫冰。該技術的出現將徹底改變飛行員在結冰環境下的操控方式。”陳勇介紹，在明確得知冰脫落后，飛行員可以降低進場速度。運用此項技術后，飛機平均進場速度降低17節。

　　視景系統真實模擬復雜環境

　　正在飛行中的大型客機，遭遇嚴重氣流劇烈顛簸，機長沉著應對，穩健操控飛機。然而，剛恢復平穩飛行一會兒的飛機，又突然警報聲大作，機長再次迅速緊急處理……“太逼真了！”這是國產自研模擬機專用高等級視景系統帶給機長的真實感受。

　　基于高高原復雜地域特點，南航聯手騰訊公司，基于自研游戲引擎共同研發了模擬機專用高等級視景系統，通過建立地形環境的高精度程序化模型，仿真復原20多種高高原復雜地形場景，在生成速度、精度方面，比國外技術提高了10倍。該技術可模擬高難度飛行、飛機系統故障、惡劣天氣等情景，為飛行員提供逼真的駕駛訓練體驗。

　　“面對龐大的地形數據規模和對實時渲染性能的高要求，視景系統成功攻克數據并行處理和流式加載的技術難題，100平方公里級別的地形數據在毫秒級別內完成加載。”騰訊互動娛樂事業群研發效能部引擎技術中心負責人吳羽介紹。目前，該系統建模及渲染技術已獲國內發明專利18項，支持國內多個高高原和高原機場，未來還將支持國內更多機場的高精度數字模型生成。

　　該項目經由8位院士組成的專家團隊評估，認為其“整體技術達到國際先進水平，部分國際領先”。近三年來，該項目直接創造經濟效益達57億元人民幣。利用該項目的相關技術與裝備，未來我國民航領域將可開展針對高高原飛行的專業訓練，確保高高原運行安全。