試飛專家:飛行試驗是挑戰(zhàn)風險探尋極限的系統(tǒng)工程
電影《長空之王》熱映,試飛專家詳解——
飛行試驗是挑戰(zhàn)風險探尋極限的系統(tǒng)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(xiàn)出的多項新飛機的飛行試驗(試飛)科目,如發(fā)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(tǒng)性工程,也是一項舉一國之力進行的試驗?!痹囷w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(shù)航空強國擁有專業(yè)的權(quán)威試飛機構(gòu),而試飛院即是我國唯一的經(jīng)國家授權(quán)的鑒定試飛機構(gòu)。
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(fā)動機停車,或者結(jié)構(gòu)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?!敝茏匀f,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(jié)構(gòu)可能發(fā)生不可逆的損壞?!懊恳淮钨N近極限甚至超越極限的探索,都在為未來戰(zhàn)場上飛行員的生存甚至戰(zhàn)斗的勝利積累力量。”周自全說。
吞咽試驗,保證發(fā)動機吞入外物仍安全
影片中有一個場景,是發(fā)動機吞咽試驗。
飛機發(fā)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(fā)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(guī)范和適航規(guī)定都對發(fā)動機抗外物損傷提出了明確要求?!痹囷w院試飛專家高揚說,當發(fā)動機吞入的外物對流路最關(guān)鍵部位造成損傷時,仍需按規(guī)定繼續(xù)工作。
為保證發(fā)動機在吞入外物后能安全工作,必須保證發(fā)動機葉片完好無缺?!鞍l(fā)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?!备邠P說。
吞咽試驗包括吞鳥、吞冰、吞砂、吞入大氣中液態(tài)水、吞油試驗等,目的是讓發(fā)動機也嘗嘗“酸甜苦辣”的滋味,看看發(fā)動機的“肚量”(包容性)和“潑辣”(抗畸變)程度如何。
“發(fā)動機吞咽試驗需要在專業(yè)的試車臺上進行,并且要設(shè)計專用的外物投放設(shè)備?!备邠P說,如吞水試驗要設(shè)計噴水裝置,吞鳥、吞冰雹試驗要設(shè)計專門的外物發(fā)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(guī)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(chǎn)生升力,二是通過各操縱舵面產(chǎn)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(wěn)流過機翼并向下偏轉(zhuǎn),給機翼產(chǎn)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(wěn)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?!崩钏嚭Uf,遇到這種氣流,飛行員就必須想方設(shè)法使飛行回到正常的迎角范圍內(nèi)。
在大迎角狀態(tài)下,飛機發(fā)動機的進氣也可能變得極不穩(wěn)定,發(fā)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(xiàn)一種繞自身快速旋轉(zhuǎn)、呈螺旋線軌跡的急劇下降狀態(tài),這就是常說的‘尾旋’?!崩钏嚭Uf。
尾旋時,飛機快速旋轉(zhuǎn)、高度急劇下降,同時會伴有劇烈的振蕩?!坝捎陲w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(tài)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?!崩钏嚭Uf。(科技日報)
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