迎风高飞 揭秘超远程型空客A321XLR试飞进展
2022-10-10
空中客车消息，继生产序列号11000的超远程型A321XLR完成首飞后，在接下来的几周里，另外两架已接近完工的原型机将陆续投入取证试飞。
航空圈讯 空中客车消息，继生产序列号11000的超远程型A321XLR完成首飞后，在接下来的几周里，另外两架已接近完工的原型机将陆续投入取证试飞。
空客A321XLR项目负责人Gary O’Donnell向我们概述了取证前准备阶段的后续安排：“到今年年底前，我们的重点是完成（三架）原型机的制造，随后为剩余的测试飞机取得飞行许可。到今年第四季度，这三架飞机将投入密集的试飞中，我们的生产成熟度也将达到较高的水平。”
他指出，A321XLR研发项目将包括四架测试飞机，即三架全新制造的A321XLR和一架经过升级改装的普通A321neo（生产序列号MSN6839），后者已经安装了几个为XLR设计的重要新功能。
一旦这些研发飞机全部投入试飞，其飞行测试活动将在全球范围内展开。地面实验室的测试活动将与飞行测试同时进行，以便最终确定一系列标准的改装内容。
“随着这些（测试）活动的完成，我们将在明年年底前后向适航监管机构提交所有最终文件，这将使我们能够充分验证一款已经定型的飞机，并为其取得适航许可。这样一来，当A321XLR在2024年投入运营时，能够立刻为航空公司提供其所需的服务。”O’Donnell表示。
确保工业成熟度
“我们必须在飞机投入运营的同时建立一套完整的工业体系，包括所有的工装夹具以及相关流程。这不仅对于每一家相关的空客工厂是如此，对于我们外延的产业链和遍布全球的供应商也是如此。我们还必须为他们提供零件和材料。从总体上为工业体系提供保障是一项体量巨大的幕后工作，我们的工程、制造和价值链团队将在其中发挥重要作用。”O’Donnell指出。
“第三点是保障所有的客户服务文件和地面支持设备到位。当我们将飞机移交给客户时，就可以立刻投入运营。只有这样才能使该项目向‘量产模式’转换，以便为更多交付做好准备。”
总装线上的A321XLR原型机
飞行测试的总体原理
作为A321XLR项目飞行测试工程团队负责人，也是2022年6月MSN11000首飞时的机组成员之一，Philippe Pupin为我们介绍了飞行测试阶段的基本原理：“为了实现远程飞行，A321XLR需要携带更多燃油，这意味着A321的最大起飞重量将有所增加，这便需要对起落架和刹车系统进行升级。在发动机推力没有发生变化的情况下，我们对空气动力学进行了一些优化，以使飞机具备我们期望的起飞性能。我们对高升力系统、缝翼和襟翼的物理特性进行了改进，同时对飞控系统重新进行了编程，所有这些都需要经过飞行测试和认证。”
“就测试飞行时间而言，A321XLR项目介于全新机型和衍生型号之间。因此，我们必须对与飞机设计和飞行物理特性相关的方方面面进行重新测试。”他补充道。
迄今为止，飞行控制系统的设计都是基于20世纪90年代初的A321飞机的原始架构而设计，在A321XLR上，空中客车将借此机会将一些最新的技术成果应用到整体飞行控制系统设计中，其目的旨在增强所有机型项目中的飞行控制设计通用性，并进一步实现空中客车统一的电传操纵（Fly-By-Wire）架构。
A321XLR测试项目将对飞控系统的演变进行评估
测试A321XLR全新的飞行物理特性
与目前的A321neo相比，A321XLR与飞行物理特性相关的显著变化包括：更简单的内侧单缝襟翼系统（取代原A321机翼的内侧双缝襟翼）；受电子信号操控的电子方向舵e-Rudder（以及与飞行控制计算机相关的改变）；起落架、轮胎和刹车系统的升级等。
A321XLR新型内侧单缝襟翼特写
为了尽早开始测试这些新功能，在首架全新A321XLR完成制造前，包括新型内侧单缝襟翼系统等多个新配置已经被改装到一架生产序列号为6839的A321飞机上。这意味着起落架收起状态下，MSN6839在空气动力学方面等同于A321XLR。这样一来便能够利用这架飞机完成例如最小离地速度（VMU）这样的测试，即能够使飞机起飞的绝对最小速度。对于航空公司飞行员在正常运行时所使用的起飞速度而言，VMU测试是决定因素。
功能测试将验证A321XLR上与飞行物理特性不相关的新系统的运行情况，其中两个主要部件包括全新饮用水与废水管理系统，以及与可额外容纳12900升燃油的整体式后部中央油箱相关的全新燃油系统元件（包括燃油泵和控制系统等）。
FTV1和FTV2原型机
三架全新的A321XLR测试飞机中，前两架飞机，即MSN11000（FTV1）和MSN11058（FTV2）配备了全套飞行测试仪器（FTI）和工程师交互站。
FTV1和FTV2都将配备可转移的压载水系统，以确保飞行过程中飞机重心（CG）的变化。总的来说，测试将着眼于飞机的技术系统、更新的飞控及操纵系统和性能等方面。两架飞机之间唯一主要的物理区别是各自的发动机类型：FTV1配备了CFM LEAP-1A发动机，而FTV2则使用的是普惠GTF发动机。
配备CFM LEAP-1A发动机的A321XLR原型机
飞行测试负责人Jean-Philippe Cottet表示：“我们正在同一时间段内对A321XLR上的两款发动机同时进行取证，这在我们的历史上还是头一次。过去几年里，我们一直都是依次对不同的发动机进行取证。”
然而，对于发动机类型本身并非重点的测试场景，FTV1和FTV2可以执行类似科目的飞行测试。“我们可以轻松地对其进行互换。例如，为了评估A321XLR的操纵品质，我们需要进行100多次试飞，其中只有少数测试是具体针对FTV1或者FTV2而进行的，大多数测试可以由这两架飞机中的任意一架完成。”他补充道。
当下，A321XLR的飞行测试仍处于早期阶段，FTV1已经完成的工作包括飞行包线打开、飞行控制法则评估、抬轮法则评估和迎角（AOA）保护调整、高速性能试飞、风速测定仪校准、燃油和起落架系统地面测试以及一些自动驾驶方面的测试。
新一代高性能飞行测试仪器
Cottet指出：“原型机的价值只有通过它们为团队提供最佳结果和记录数据以进行分析和认证时才能够得到充分体现。这些原型机上配备了一款新型飞行测试仪器（FTI），能够记录大约20小时的数据。这样的设备对我们的测试来说意义重大，因为有些任务不仅需要记录大量的飞行数据，还需要记录飞行前后的数据，例如地面数据。”
MSN11000配备了新一代飞行测试仪器
“我们的机载FTI套件可以记录和处理多达8万行数据。”他指出，“这些数据由安装在飞机各部位的1000多个物理测量传感器提供，它们在飞机内部的线路最终汇集到飞行测试工程师控制台和遥测设备上。”
客舱元件和航线验证原型机FTV3
第三架A321XLR测试飞机MSN11080（FTV3）由CFM LEAP发动机提供动力，目前正在安装轻型FTI装置，其主要任务将更多地集中在客舱内部元件的成熟度测试以及为客户进行航线验证。
Pupin解释道：“将一款中短程飞机改造成超远程飞机时，在客舱舒适性方面需要非常特别的注意，既要考虑11小时飞行期间客舱拥有舒适的温度，也要考虑噪声水平。因此，我们对A321XLR的客舱进行了升级，更接近标准的远程机型的客舱。”
A321XLR原型机客舱
除了展示A321XLR的客舱外，FTV3还将重点向客户展示飞机在预期航线场景下的运行情况，尤其是在所谓的高要求场景下，以验证飞机在起飞重量、航程、跑道限制、地面温度和天气条件等方面处于极端条件下的运行情况。
“我们需要在飞行员将会遇到的不同类型跑道上进行演示。因此，我们计划尽早邀请我们的客户与我们一起飞行，就像他们在A330neo上做的那样。这些测试一定会为我们带来很大的收获，并将确保我们交付我们向客户承诺的产品。”Cottet总结道。
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