劉啟國(guó) 岳 寧 唐 偉

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，研制周期長(zhǎng)，研制經(jīng)費(fèi)高，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大。目前在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究與發(fā)展過(guò)程中，減少研制風(fēng)險(xiǎn)的有效方法是在型號(hào)工程研制之前，進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)研制，先把最易出現(xiàn)故障的關(guān)鍵部件（包括核心機(jī)）經(jīng)過(guò)部件試驗(yàn)，以合格的核心機(jī)為基礎(chǔ)，組裝待驗(yàn)證的風(fēng)扇、低壓轉(zhuǎn)子、加力燃燒室及電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)等進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)，驗(yàn)證是否能協(xié)調(diào)工作。驗(yàn)證機(jī)的研制和試驗(yàn)，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制中的重要階段和必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

當(dāng)前我國(guó)為解決大型客機(jī)的國(guó)產(chǎn)動(dòng)力，正在緊鑼密鼓地進(jìn)行商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)CJ1000A的研制。由于我國(guó)首次開(kāi)展過(guò)大涵道比商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作，缺乏研制經(jīng)驗(yàn)和管理經(jīng)驗(yàn)，亟待開(kāi)展商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制程序編制工作。根據(jù)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制的特點(diǎn)，制定專(zhuān)門(mén)的商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制程序，規(guī)范我國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的研制流程，勢(shì)在必行。

1 驗(yàn)證機(jī)的特點(diǎn)和內(nèi)容

航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)（Demonstrator Engine）是為驗(yàn)證航空發(fā)動(dòng)機(jī)某項(xiàng)（或幾項(xiàng)）技術(shù)在整機(jī)條件下適用性，或驗(yàn)證原型機(jī)技術(shù)指標(biāo)及新設(shè)計(jì)的整機(jī)方案在真實(shí)工作條件下可行性而研制的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。無(wú)論是軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)還是商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，國(guó)外現(xiàn)役的典型航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其發(fā)展歷程表明，驗(yàn)證機(jī)研制是航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功的基礎(chǔ)，也是不可或缺的一環(huán)。根據(jù)研制目的和要求不同，驗(yàn)證機(jī)大致分為技術(shù)驗(yàn)證機(jī)和型號(hào)驗(yàn)證機(jī)。技術(shù)驗(yàn)證機(jī)是專(zhuān)為發(fā)動(dòng)機(jī)某種技術(shù)研究的驗(yàn)證機(jī)，與型號(hào)沒(méi)有直接關(guān)系，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作中，除了核心機(jī)研制要特別下功夫外，商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高涵道比風(fēng)扇葉片、軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇和低壓壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)，也是研制周期較長(zhǎng)、困難最多的關(guān)鍵部件，常有專(zhuān)為提高風(fēng)扇效率、降低噪聲、提高風(fēng)扇結(jié)構(gòu)完整性，在使用壽命振動(dòng)、重量和費(fèi)用之間找到最佳方案，除了做部件試驗(yàn)外就需要大量的技術(shù)驗(yàn)證機(jī)試驗(yàn)。型號(hào)驗(yàn)證機(jī)則是專(zhuān)為型號(hào)服務(wù)的驗(yàn)證機(jī)，根據(jù)型號(hào)研制的背景和實(shí)際技術(shù)需要來(lái)決定型號(hào)驗(yàn)證機(jī)的任務(wù)，針對(duì)具體發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)驗(yàn)證3大部件或全臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)可行性，把進(jìn)入全面工程研制的風(fēng)險(xiǎn)降至最小。

1.1 在發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)上，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的改裝，對(duì)各種先進(jìn)技術(shù)（如先進(jìn)氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法、新設(shè)計(jì)概念、新結(jié)構(gòu)、新材料和強(qiáng)度等）進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證。

1.2 將完成試驗(yàn)的或經(jīng)修改的核心機(jī)和其他部件組裝成驗(yàn)證機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，以取得核心機(jī)和其他部件的匹配關(guān)系，作為一個(gè)整機(jī)工作的試驗(yàn)評(píng)價(jià)。

1.3 通過(guò)試驗(yàn)，得到測(cè)量驗(yàn)證機(jī)性能和結(jié)構(gòu)完整性的各種方法，以評(píng)價(jià)作為推進(jìn)系統(tǒng)的適合性。

1.4 通過(guò)驗(yàn)證機(jī)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)各部件組成一個(gè)整機(jī)時(shí)工作的性能、穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)完整性，并找出為適用于飛機(jī)動(dòng)力裝置所需要做的改進(jìn)，為新發(fā)動(dòng)機(jī)研制技術(shù)打基礎(chǔ)。

基于上述分析，對(duì)于目前我國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)來(lái)說(shuō)，主要是驗(yàn)證商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的總體技術(shù)方案是否可行，采用的各項(xiàng)技術(shù)是否協(xié)調(diào)、是否滿足總體性能、可靠性、安全性等要求。它兼有型號(hào)驗(yàn)證機(jī)和技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的特點(diǎn)，在滿足技術(shù)、性能、安全性的同時(shí)，還要兼顧經(jīng)濟(jì)性，為確保商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)成功奠定基礎(chǔ)。

2 驗(yàn)證機(jī)研制程序基本內(nèi)容分析

商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的研制從根本上講是為了保障后續(xù)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)技術(shù)（產(chǎn)品）可靠、商業(yè)成功，目前我國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的研制尚未走完一個(gè)全過(guò)程，其研制程序亦在探索過(guò)程中。從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，驗(yàn)證機(jī)研制與具體型號(hào)研制有所區(qū)別，側(cè)重于技術(shù)驗(yàn)證，確?？傮w技術(shù)方案可行，而不是一個(gè)真正意義上的產(chǎn)品研制；從商業(yè)角度來(lái)說(shuō)，應(yīng)重點(diǎn)考慮降低成本與提高利潤(rùn)，為后續(xù)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品有效開(kāi)拓市場(chǎng)、取得市場(chǎng)成功打下基礎(chǔ)；從管理體制角度來(lái)說(shuō)，要充分考慮國(guó)家投資商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)管理流程，結(jié)合國(guó)家現(xiàn)行管理的實(shí)際情況。

綜合考慮上述因素，我們將商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的研制過(guò)程一般劃分為論證階段、方案階段、初步設(shè)計(jì)階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段和試制與驗(yàn)證階段5個(gè)階段。商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)分階段進(jìn)行考核，每一階段的工作完成后，應(yīng)經(jīng)評(píng)審或?qū)彶?，達(dá)到規(guī)定的要求，方可轉(zhuǎn)入下一階段。按照階段劃分實(shí)行里程碑控制，每個(gè)階段的輸出作為下一個(gè)階段的主要輸入。

2.1 論證階段

論證階段的目標(biāo)是根據(jù)國(guó)家發(fā)展規(guī)劃和市場(chǎng)需求，形成項(xiàng)目研制設(shè)想，完成項(xiàng)目論證工作，形成項(xiàng)目建議書(shū)，并通過(guò)國(guó)家主管部門(mén)審批。

2.1.1 完成市場(chǎng)和客戶(hù)需求分析

2.1.2 開(kāi)展適航性技術(shù)要求分析

2.1.3 完成潛在的國(guó)內(nèi)外合作對(duì)象和供應(yīng)商分析

2.1.4 完成擬研制驗(yàn)證機(jī)主要性能和技術(shù)要求分析

2.1.5 完成研制周期、經(jīng)費(fèi)和風(fēng)險(xiǎn)初步分析

2.1.6 完成技術(shù)能力初步分析

2.1.7 完成關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目及解決途徑初步分析

商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)承研單位應(yīng)按相關(guān)規(guī)定編制項(xiàng)目建議書(shū)。項(xiàng)目建議書(shū)主要內(nèi)容一般包括：項(xiàng)目的目的和意義；市場(chǎng)分析；研制目標(biāo)和主要指標(biāo)；基本技術(shù)方案；產(chǎn)品研制能力、關(guān)鍵技術(shù)及解決途徑分析；適航技術(shù)要求分析；研制總經(jīng)費(fèi)需求；研制計(jì)劃；風(fēng)險(xiǎn)分析和對(duì)策；結(jié)論和建議。

由國(guó)家主管部門(mén)依據(jù)國(guó)家航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展戰(zhàn)略和市場(chǎng)要求，對(duì)項(xiàng)目建議書(shū)進(jìn)行評(píng)審，審查驗(yàn)證機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)是否滿足市場(chǎng)需求，基本技術(shù)方案是否可行，是否具備基本的研制能力，關(guān)鍵技術(shù)的解決途徑是否明確，研制經(jīng)費(fèi)是否合理。

2.2 方案階段

方案階段的目標(biāo)是根據(jù)論證的目標(biāo)和要求，進(jìn)行總體方案概念設(shè)計(jì)，初步選定、優(yōu)化驗(yàn)證機(jī)研制方案，形成總體技術(shù)方案，進(jìn)行研制任務(wù)分解，確定、開(kāi)展驗(yàn)證機(jī)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目，總體技術(shù)方案通過(guò)國(guó)家主管部門(mén)的評(píng)審。

2.2.1 完成驗(yàn)證機(jī)總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)，包括驗(yàn)證機(jī)總體、部件及系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)等

2.2.2 確定關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目及解決方案，開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

2.2.3 開(kāi)展項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，編制項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃2.2.4 確定研制分工，編制研制計(jì)劃和工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）

2.2.5 開(kāi)展初步工藝方案編制

2.2.6 確定合作伙伴和供應(yīng)商

商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)承研單位應(yīng)按相關(guān)規(guī)定編制評(píng)審材料，一般包括：總體技術(shù)方案；關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)初步方案；合作伙伴和供應(yīng)商選擇方案。

由國(guó)家主管部門(mén)依據(jù)批復(fù)的項(xiàng)目建議書(shū)，進(jìn)行方案評(píng)審，審查總體技術(shù)方案的符合性、可行性、適用性、合理性，新技術(shù)、新工藝和新材料攻關(guān)措施的有效性。

2.3 初步設(shè)計(jì)階段

初步設(shè)計(jì)階段的目標(biāo)是根據(jù)總體技術(shù)方案，開(kāi)展總體、部件/系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)，完成部件/系統(tǒng)試驗(yàn)件設(shè)計(jì)、試制和試驗(yàn)，優(yōu)化總體技術(shù)方案，完成初步設(shè)計(jì)評(píng)審。

2.3.1 完成關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

2.3.2 完成部件/系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)

2.3.3 完成部件/系統(tǒng)試驗(yàn)件設(shè)計(jì)、試制和試驗(yàn)驗(yàn)證

2.3.4 根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果，優(yōu)化總體技術(shù)方案

2.3.5 制定工藝方案

2.3.6 與合作伙伴和供應(yīng)商達(dá)成協(xié)議

商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)承研單位應(yīng)按相關(guān)規(guī)定編制評(píng)審材料，包括：優(yōu)化的總體技術(shù)方案；部件/系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)技術(shù)文件；部件/系統(tǒng)試驗(yàn)件工程圖樣；部件/系統(tǒng)試驗(yàn)報(bào)告；關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)報(bào)告。

由國(guó)家主管部門(mén)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)評(píng)審，審查部件/系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果是否滿足總體要求，總體技術(shù)方案優(yōu)化的合理性、可行性，關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的有效性。

2.4 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段

詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的目標(biāo)是根據(jù)優(yōu)化的總體技術(shù)方案，開(kāi)展總體、部件/系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)，完成核心機(jī)試驗(yàn)，優(yōu)化總體技術(shù)方案，完成詳細(xì)設(shè)計(jì)評(píng)審。

2.4.1 完成部件/系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.4.2 完成核心機(jī)試驗(yàn)件的設(shè)計(jì)、試制和試驗(yàn)驗(yàn)證

2.4.3 完成低壓部件/系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、試制和匹配試驗(yàn)驗(yàn)證

2.4.4 根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果，優(yōu)化總體技術(shù)方案

2.4.5 發(fā)出驗(yàn)證機(jī)全套工程圖樣和技術(shù)文件

2.4.6 開(kāi)展工裝設(shè)計(jì)與制造

商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)承研單位應(yīng)按相關(guān)規(guī)定編制評(píng)審材料，一般包括：優(yōu)化的總體技術(shù)方案；核心機(jī)試驗(yàn)報(bào)告；低壓部件/系統(tǒng)匹配試驗(yàn)報(bào)告；驗(yàn)證機(jī)全套工程圖樣和技術(shù)文件。

由國(guó)家主管部門(mén)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)評(píng)審，評(píng)審核心機(jī)試驗(yàn)結(jié)果是否滿足總體要求，總體技術(shù)方案優(yōu)化的合理性、可行性；各部件/系統(tǒng)之間的接口設(shè)計(jì)及協(xié)調(diào)性；初步確定的關(guān)鍵件、重要件清單；材料和工藝合理性；圖樣、技術(shù)文件的正確、完整和配套情況。

2.5 試制與驗(yàn)證階段

試制與驗(yàn)證階段的目標(biāo)是依據(jù)生產(chǎn)圖樣，完成零件試制、裝配，開(kāi)展整機(jī)驗(yàn)證試驗(yàn)，完成整機(jī)達(dá)標(biāo)試驗(yàn)，通過(guò)驗(yàn)證機(jī)達(dá)標(biāo)評(píng)審。

2.5.1 復(fù)查設(shè)計(jì)圖樣和技術(shù)文件

2.5.2 整機(jī)試制準(zhǔn)備、加工及裝配

2.5.3 開(kāi)展驗(yàn)證機(jī)整機(jī)地面試驗(yàn)和高空臺(tái)試驗(yàn)

2.5.4 開(kāi)展驗(yàn)證機(jī)達(dá)標(biāo)試驗(yàn)和持久試車(chē)

商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)承研單位應(yīng)按相關(guān)規(guī)定編制評(píng)審材料，一般包括：總體技術(shù)方案；驗(yàn)證機(jī)全套生產(chǎn)圖樣和技術(shù)文件；驗(yàn)證機(jī)全套試制工藝工裝文件；驗(yàn)證機(jī)整機(jī)達(dá)標(biāo)試驗(yàn)報(bào)告；驗(yàn)證機(jī)研制工作總結(jié)。

由國(guó)家主管部門(mén)組織進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)達(dá)標(biāo)評(píng)審，審查驗(yàn)證機(jī)技術(shù)指標(biāo)是否達(dá)到論證批復(fù)的要求，是否具備轉(zhuǎn)入正式型號(hào)研制的條件。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)驗(yàn)證機(jī)的特點(diǎn)和管理實(shí)際情況，對(duì)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制階段劃分、主要工作內(nèi)容和轉(zhuǎn)階段評(píng)審要求提出了具體分析與建議，探討適合我國(guó)的商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制程序。目前我國(guó)大飛機(jī)項(xiàng)目世人矚目，作為大飛機(jī)的動(dòng)力裝置，商用發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的研制更是至關(guān)重要，為規(guī)范我國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制工作，加強(qiáng)研制管理，明確程序和責(zé)任，確保質(zhì)量和進(jìn)度，控制研制風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)結(jié)合商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制規(guī)律和特點(diǎn)，盡快制定出臺(tái)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)程序，為確保后續(xù)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)商業(yè)成功，滿足市場(chǎng)需求奠定基礎(chǔ)。

[1] 吳大觀.航空發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的研究與發(fā)展[D].航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作論文集，航空工業(yè)出版社，2009.