曾经,由于我国民机事业起步较晚,为国产民机试飞护航的试飞气象保障工作几乎处于“空白”状态。“必须改变这种状态,让中国人有自己的试飞气象保障”,彼时,这是处于国产商用飞机诞生地的上海气象人的共同心愿。
而今,试飞气象保障已实现“零的突破”。截至目前,上海市气象局先后为中国商飞试飞中心提供了16次试飞气象保障服务,累计发送天气服务专报余次,全力保障大飞机追梦之旅。
追梦
飞机进入市场前,必须取得适航合格证,而这需要经过一系列试飞考验。其中,大侧风、自然结冰、高温高湿、高寒、高温等试飞科目,要求在符合中国民航局适航规章要求的极端天气条件下完成。
曾经,为了完成自然结冰试飞科目,中国商飞公司研制的ARJ21飞机在乌鲁木齐苦寻4年,依然没有找到符合CCAR-25部附录C要求的自然结冰环境,最终不得不远赴北美“寻冰”,以验证飞机在自然结冰条件下仍具备安全飞行和运营的能力。
习近平总书记考察中国商飞公司时作出重要指示。他指出,大型客机研发和生产制造能力是一个国家航空水平的重要标志,也是一个国家整体实力的重要标志。
研制大飞机承载着几代中国人的梦想,无论验证飞机安全性的自然条件有多难捕捉,气象保障势在必行。年,基于在服务国家战略中发展气象事业的共识,上海市气象局主动前往中国商飞公司,寻找气象与大飞机事业的契合点。双方签署战略合作协议,明确共同推进国产大飞机试飞特殊气象保障工作。
同年10月,上海市气象部门和中国商飞试飞中心联合成立试飞气象工程研究中心,组建国内气象部门首个试飞气象保障专业团队(以下简称“试飞保障团队”),培养了一批包括预报服务、气候条件分析预测、数值模式研发释用、观测设备与气象数据支持等方面的试飞气象服务业务骨干,瞄准核心技术,开始了试飞气象保障大飞机追梦之旅。
突破
特殊气象条件科目试飞气象保障是一项全新挑战。其中,自然结冰和大侧风试飞对气象条件有着极为严苛的规定和限制,是最难的两个科目。
按照中国民航规章和国际相关航空条例规定,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0.05至0.8克,水滴直径在15至40微米;间断最大结冰试验时,液态水含量在每立方米0.05至3.0克,水滴直径在15至50微米。
“这是对北美地区结冰气象云层统计后得到的数据。”上海市气象服务中心专业服务科副科长李佰平表示,过去国内可供自然结冰试飞气象保障参考的历史气象资料和预报方法几乎没有,这意味着要实现“零的突破”。
基于上海市科委科研计划项目和局立重大科研项目等成果基础,试飞保障团队开展了民机试飞气象条件研究,尤其是特殊气象条件、试飞窗口期捕捉等方面的合作研究。
通过对ARJ21飞机此前开展试验的个例进行细致比对,试飞保障团队依托数值预报等技术优势,逐步得到适合民机试飞的自然结冰潜势预报新方法,有效减少了空报概率,尽可能避免“飞机飞上天却结不了冰”的情况。(下同时联合中国气象局人工影响天气中心等单位在安徽安庆首次开展飞机结冰综合探测试验,对过冷水、结冰等云物理参数进行采样,成功收集到大量试验数据,为开展自然结冰气象条件预报奠定基础。
而针对大侧风试飞,试飞保障团队建立了基于多源数据的机场大风天气特征分析和气候概率推测方法,研发了基于高分辨率数值模式的局地大风订正等技术。核心技术的突破,让国产大飞机气象保障的梦想照进现实。
认可
技术上的突破,也为打破国外部分试飞气象服务垄断创造了条件。
近年来,试飞保障团队保障国内自然结冰科目试飞,成功验证符合要求的结冰条件,取得了多项国内“首次”的突破性成绩。
上海市气象局还联合试飞中心气象台、内蒙古自治区锡林郭勒盟气象台精确“捕获”了五次大风过程,确保了ARJ21飞机在锡林浩特进行地面大侧风试验取得成功。大侧风试验获取的地面正侧风值和试验效率,皆刷新了国内纪录。
“大风中短期预报、短临预报很精准,尤其是试飞气象影响预报产品在试验中发挥了很大作用。气象部门不仅成功捕捉到5次试验窗口期,还在试验过程中及时建议飞机调整方向,确保试验数据有效,超出了预期目标。”时任中国商飞试飞中心副主任谭祥升对此次气象保障工作高度评价。
上海市气象局先后为ARJ21、C飞机开展自然结冰、地面大侧风、高温、高温高湿等特殊气象条件科目,首飞试飞、转场等常规试飞提供保障服务,对能见度、大风、云、降水、颠簸等关键条件作出精密监测和精准预报。
精湛的技术、良好的服务为大飞机试飞气象保障赢得了口碑。日前,中国飞行试验研究院邀请上海市气象局开展国内自然结冰气象资源探测试验,双方共同明确了结冰探测试验现场保障、气象技术人员跟飞、业务技术交流等合作内容,上海市气象局已启动飞机结冰潜势天气专项预报服务。
上海市气象局党组书记、局长董熔说:“我们将打造全方位一体化的试飞气象服务解决方案,促进试飞气象保障服务向飞机研制的上游环节延伸,不断提升气象服务赋能飞机研制全产业链水平。”同时,也将继续加强与中国商飞公司等单位合作,探索建立多方合作机制,将试飞气象服务领域中积累的技术产品推广至民用航空、通用航空,提升航空气象服务综合效益。