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試飛專家:飛行試驗是挑戰風險探尋極限的系統工程

發布時間:2023-05-05 11:07:00來源: 科技日報

  電影《長空之王》熱映,試飛專家詳解——

  飛行試驗是挑戰風險探尋極限的系統工程

  ◎本報記者 矯 陽

  五一期間,隨著電影《長空之王》的上映,這部反映空軍試飛員的軍旅題材影片引起觀眾對試飛的濃厚興趣。

  飛機為什么要試飛?為啥說試飛是舉一國之力進行的試驗?影片中展現出的多項新飛機的飛行試驗(試飛)科目,如發動機吞咽試驗、大迎角/尾旋、包線等又指的什么?

  5月4日,科技日報記者采訪了中國飛行試飛研究院(以下簡稱試飛院)部分試飛專家及試飛工程師。

  試飛的目的,是給飛機飛行劃一道道紅線

  “飛行試驗是集科學性、工程性、風險性于一體的系統性工程,也是一項舉一國之力進行的試驗。”試飛院試飛專家周自全說,目前全世界只有美、俄、法、英及我國等少數航空強國擁有專業的權威試飛機構,而試飛院即是我國唯一的經國家授權的鑒定試飛機構。

  為什么要試飛?

  天空之大,廣闊無垠。但越過這些包線限制,飛機就可能失去操縱,或者發動機停車,或者結構損壞,甚至空中解體,造成災難性的后果。

  “飛行試驗的目的之一就是要驗證和確定各類飛行包線,也就是給飛機飛行劃一道道紅線。”周自全說,試飛員和試飛工程師則是紅線邊界的探索者和實踐者。

  對邊界的每一點探索,往往伴隨著極大的風險。速度太慢,飛機會因升力不足而無法操縱;加速度太大,飛機結構可能發生不可逆的損壞。“每一次貼近極限甚至超越極限的探索,都在為未來戰場上飛行員的生存甚至戰斗的勝利積累力量。”周自全說。

  吞咽試驗,保證發動機吞入外物仍安全

  影片中有一個場景,是發動機吞咽試驗。

  飛機發動機需要非常高的安全性和可靠性。然而飛機在起飛、巡航和下降過程中,發動機不可避免會吸入外來物。例如起飛和降落時會遭遇鳥群;在雨雪天氣起降會吞入水和雪等,在飛行時吸入冰塊等。

  “通用規范和適航規定都對發動機抗外物損傷提出了明確要求。”試飛院試飛專家高揚說,當發動機吞入的外物對流路最關鍵部位造成損傷時,仍需按規定繼續工作。

  為保證發動機在吞入外物后能安全工作,必須保證發動機葉片完好無缺。“發動機吞咽試驗非常重要,因為葉片一旦打碎,對飛機的安全性有極大影響。”高揚說。

  吞咽試驗包括吞鳥、吞冰、吞砂、吞入大氣中液態水、吞油試驗等,目的是讓發動機也嘗嘗“酸甜苦辣”的滋味,看看發動機的“肚量”(包容性)和“潑辣”(抗畸變)程度如何。

  “發動機吞咽試驗需要在專業的試車臺上進行,并且要設計專用的外物投放設備。”高揚說,如吞水試驗要設計噴水裝置,吞鳥、吞冰雹試驗要設計專門的外物發射炮等,此外對外物還有嚴格的分類,如冰塊大小、冰雹大小、鳥的大小等都有明確的規定。

  機翼和氣流夾角變大時,進行大迎角/尾旋飛行

  影片中,試飛員在試飛時,有個科目是大迎角/尾旋飛行。

  飛機之所以能飛,一是通過機翼產生升力,二是通過各操縱舵面產生的力矩進行飛行控制。

  試飛院試飛工程師李藝海解釋說,如果飛機機翼和氣流的夾角小,氣流就能平穩流過機翼并向下偏轉,給機翼產生向上的升力;如果這個夾角變大并超過一定值,氣流便會變成紊流,且無法在機翼表面平穩流動。

  “當機翼和氣流的夾角變大時,機翼的升力就會大幅減小甚至急劇下降,飛機將變得非常難以操縱。”李藝海說,遇到這種氣流,飛行員就必須想方設法使飛行回到正常的迎角范圍內。

  在大迎角狀態下,飛機發動機的進氣也可能變得極不穩定,發動機停車的概率和風險也會急劇增加。

  “當機翼和氣流的迎角進一步增大時,飛機便可能會出現一種繞自身快速旋轉、呈螺旋線軌跡的急劇下降狀態,這就是常說的‘尾旋’。”李藝海說。

  尾旋時,飛機快速旋轉、高度急劇下降,同時會伴有劇烈的振蕩。“由于飛機高度下降,處置時間就很有限,飛行員必須在這種急劇變化的狀態下快速判定飛機的尾旋特征,并采取相應的操縱方式,使飛機回到正常的迎角范圍,這對飛行員的判斷力和膽量都是極大的考驗。”李藝海說。(科技日報)

(責編:陳濛濛)

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