2014年3月15日，ARJ21-700飞机飞离阎良机场，开始了远赴加拿大的万里“追云”之旅，这是它第一次跨国飞行，目的是完成获得适航证前最关键的一项试飞科目——自然结冰试飞，以验证ARJ21-700飞机在临界结冰条件下仍具备安全飞行与运营的能力。摄影：朱卫东
艰难一飞——ARJ21-700飞机自然结冰试飞纪实
环球网特约记者刘济美
2014年3月15日，ARJ21-700飞机飞离阎良机场，开始了远赴加拿大的万里“追云”之旅，这是它第一次跨国飞行，目的是完成获得适航证前最关键的一项试飞科目——自然结冰试飞，以验证ARJ21-700飞机在结冰条件下仍具备安全飞行与运营的能力。
同样的试飞，巴西航空工业公司ERJ190飞机仅用了7天时间，美国波音777飞机也只用了17个月的时间，而中国ARJ21-700飞机已经用了4年的时间……
众多的飞机制造商将自然结冰试飞看做是一项“艰难的试验”，因为试验本身对气象条件有着极为严格甚至苛刻的规定与限制，很大程度上，试验的完成更依赖于大自然的眷顾!
然而任何一部适航法规都不可能忽视结冰对飞行安全带来的影响，根据美国联邦航空管理局(FAA)最新数据显示，每年大约有8起因结冰导致的飞行事故，我国最严重的一次事故发生在2006年6月3日，中国空军一架军用运输机在空中多次穿越结冰区域时导致飞机失控坠毁，机上40人全部遇难。
按照中国民航规章CAAC25部和美国联邦航空条例FAR25部的规定，商用飞机进行自然结冰试验的气象条件必须满足：连续最大结冰试验时液态水含量在每立方米0-0.8克，水滴直径在15-40微米;间断最大结冰试验时液态水含量在每立方米0-3.0克，水滴直径在15-50微米，尤其是后者更属于极其罕见的极端气象条件。
“这是FAA对北美地区结冰气象云层统计后得到的数据，而我们在乌鲁木齐苦寻了4年，几乎没有捕捉到这样的气象，ARJ21-700飞机不得不选择到条款判据的诞生地进行自然结冰试飞。”中国商飞支线项目部部长赵越让说：“试验的结果将直接影响ARJ21-700飞机进入市场的时间表。”
“做出这个决策并不轻松，在此之前，ARJ21-700飞机从来没有飞过这么远的距离，从哈尔滨到底特律河畔的温莎城，14000公里的飞行途中它要经历大风、低温、暴风雪以及越洋飞行等诸多情况的考验。”中国商飞副总经理罗荣怀非常清楚这一路的风险所在，“虽然有些晚，但ARJ21-700飞机必将飞向世界，这是我们必须接受的挑战。”
一路上，ARJ21-700飞机都在与暴风雪赛跑。摄影：李青
为“冰”所困
自然结冰试飞是一项直接关乎运营安全与经济性的试验，必须在真实的自然环境下进行结冰验证。4年来，此项试验一直是拖延ARJ21项目进展的难题，但是作为项目的决策者，中国商飞公司从未考虑过向中国民用航空局(CAAC)申请临时豁免，“我们必须为航空公司的经济性考虑，必须证明ARJ21-700飞机能够在结冰的气象环境下保证安全运营，”中国商飞公司董事长金壮龙说，“安全是民机的生命，坚持国际标准，把安全和质量放在第一位，这是中国商飞公司永不改变的承诺。”
上海飞机设计研究院总体气动专业冯丽娟介绍说：“风险性最高的一项考核要让ARJ21-700飞机在结冰条件下飞行45分钟，在飞机表面结冰达到一定厚度，气动外形发生重要改变的情况下，验证它是否依然能表现出满足适航条款要求的操纵品质。”
“相比于3年前，我们现在唯一要做的就是‘等冰来’，虽然是折磨人的等待，但我们已经不需要再承受来自技术方面的压力。”今年是ARJ21-700飞机副总设计师赵克良第4次参加自然结冰试飞。
“我国首次在商用飞机领域进行此类试飞，没有太多的经验可以借鉴，这使我们在4年间经历了一系列艰难的探索与选择。” ARJ21-700飞机总设计师陈勇说。
早在2011年，所有参试人员对如何验证自然结冰条款的符合性还是个模糊概念，是先验证防冰系统的功能，还是先验证飞机在结冰条件下的操纵稳定性，这在当时是一个被广泛争议的问题。
2012年3月4日，ARJ21-700飞机降落乌鲁木齐地窝堡机场的第二天，陈勇就召开了一个重要的会议，他希望在第一个气象条件来临的时候最先验证ARJ21-700飞机在结冰条件下的操纵稳定性。
这个决策并没有得到环控专业的支持，面对总设计师的决心，上海飞机设计研究院环控专业霍西恒仍然坚持自己的观点，“这会为防冰系统的试验带来一系列的困难，”他甚至列出大量国外试飞数据来证明自己的观点，“了解防冰系统的能力，这是自然结冰试飞至关重要的前提。”
“飞机在结冰云层中飞行，可能会遇到超冷大水滴，超出飞机的防冰能力，这种情况下，飞机会瞬间丧失正确的空速和高度指示，使试飞员做出错误判断。”霍西恒解释说，“这不仅意味着ARJ21-700飞机的防冰系统不满足设计要求，而且会导致机毁人亡的事故!”
遇到任何技术问题，ARJ21-700飞机试飞员赵生总会将飞机设计师理论上的判断视觉化的呈现在驾驶舱里，他在脑海中快速的模拟出ARJ21-700飞机防冰系统失效后的情景：
机翼被更临界的冰型覆盖，飞机失去80%的升力，所有的操纵面都难以控制，一系列试图控制飞机的动作导致积聚在飞机表面的冰层脱落，这些厚厚的冰块直接撞击在机身上，碎裂的冰块又被发动机吞入，发动机叶片损伤甚至是熄火……
“事实上，自然结冰条件下操纵稳定性的试飞是一次更加逼近危险边缘的探索!”中国民用航空局局方试飞员赵志强解释说，“在整个试验过程中，我们需要带着冰进行大坡度盘旋、左右30°副翼阶跃机动与失速等一系列操稳动作，虽然，申请人完成了冰风洞实验，进行了大量的分析，但在实际进入结冰试飞前风险仍然是未知的!”
赵克良回忆说，“在2012年，试飞员心中最大的顾虑在于，结冰后的ARJ21-700飞机由于气动特性的改变是否会变成一架完全陌生的飞机!”
作为总设计师，陈勇需要综合考虑所有的信息，“2011年，我们在乌鲁木齐苦守了27天，一个结冰气象条件都没有遇到，如果只有一次机会，我必须决策先要完成哪些任务。”