飛機試飛那些事兒︰首飛還有“小跟班”

來源︰中國軍網作者︰石宏責任編輯︰董
2017-05-31 10:23

2017年5月5日14時,中國自主研發的C919大型客機由機長蔡俊、試飛員吳鑫駕駛,搭載著觀察員錢進和試飛工程師馬菲、張大偉,從浦東國際機場第四跑道起飛,接著在南通東南3000米高度規定空域內巡航平穩飛行79分鐘,圓滿完成首飛課目,然後于15時19分安全返航著陸。對于中國來說,C919首飛成功是一個歷史性的時刻,標志著中國航空工業開始躋身于世界大型民航客機制造國的行列。

首飛之前要做什麼

一種新型號研制出來之後,必須通過實際試飛來檢驗整個飛機從起飛到空中做各種動作再到降落的動力性、可操作性以及安全性等是否與設計方案相符,檢驗飛機各零部件和設備的可靠性和完善程度,使飛機在交付使用前達到最穩定的飛行狀態。

早期的飛機試飛比較簡單,常常是飛機設計師、試飛員、試飛工程師三位一體,整個試飛完全是孤膽英雄式的“跟著感覺走”,機毀人亡的事故屢見不鮮。也正因為如此,試飛被稱為“刀尖上的舞蹈”。此外,早期的飛機結構簡單得多,所以試飛往往飛上幾十架次就能定型投產。然而,現代飛機的結構越來越復雜,包括數十個子系統、數百個機載設備、數萬個零部件、數十萬個元器件,機載系統軟件的程序源代碼更是高達百萬行甚至千萬行(美國F-22戰斗機的軟件程序源代碼為400萬行,而F-35的軟件程序源代碼則達到了1900萬行),要想把這樣復雜而龐大的系統整合在一起,還要保證安全可靠,試飛的規範程度、難度都遠遠超過以往。

現代飛機的試飛流程通常是︰先由試飛工程師制訂試飛鑒定方案,經過國家航空產品定型委員會批準之後,試飛工程師再根據鑒定方案形成試飛大綱,並在此基礎上將試飛任務分配給數十個,甚至上百個的課題組分頭實施。課題組的工程師們再按照大綱要求進一步細化,形成每一架次需要試飛哪些課目、獲取哪些參數的具體的任務單,所有課目都要由試飛員根據任務單進行逐一試飛。一架飛機能否最終定型,都要用試飛員飛出來的數據作為依據。

試飛一般是由簡單到困難,不斷發現問題、解決問題。當飛機生產出來以後,不能馬上試飛,先要進行在環試驗,就是給飛機打上液壓、通上電,然後試飛員坐在座艙里面拉駕駛桿,因為有液壓,所以飛機上的舵面就會按設計規律偏轉,視景仿真顯示屏上顯示的天地線等景物也會隨之改變。相當于飛行員坐在座艙里面,根據眼前的視景去飛。通過這種試驗來檢驗飛機能不能正常控制。如果在這里都不能控制,那麼實際試飛時,試飛員肯定控制不了。

國產AG-600水陸兩用飛機進行地面滑跑

在環試驗完成後,飛機就要到跑道上進行地面滑行試驗,通常分為低速滑行、中速滑行和高速滑行。一般低速滑行主要是看飛機在地面滑行的靈活度;中速滑行主要是看飛機的糾偏能力。就是說我們什麼操作都不做,把飛機擺在跑道上,僅僅靠發動機推力往前滑行。如果飛機偏向一側,走不了直線,就說明飛機存在問題。導致飛機跑偏的因素很多,可能是飛機外形不對稱導致氣動力不對稱,也可能是起落架有問題;高速滑行是來確定飛機的氣動力確實與設計值吻合,只有這樣才敢飛。因此,在高速滑行階段,飛機必須進行抬前輪再放下的試驗,也就是說當飛機滑行到一定速度後拉桿抬頭,這時飛機的氣動力應該能夠使前輪抬起來。接著再推桿,飛機前輪還能再回到地面。在抬前輪和落前輪過程中,飛機要能保持平衡。然後把實際獲得的氣動力參數拿回去和風洞吹風的數據比較,修正計算模型。對于現代戰斗機而言,低速滑行速度為30∼80千米/小時、中速滑行速度為100∼180千米/小時、高速滑行速度為200∼240千米/小時。

需要強調的是,高速滑行是有較高風險的,這就要求試飛員、現場指揮員和所有飛行保障人員都應把高速滑行當作飛機首飛來對待並且做好相應準備工作,因為飛機在高速滑行中可能提前離地,此時如果通過收油門和剎車中斷滑行可能會因為跑道長度不夠而造成嚴重事故,也可能由于高速滑行時飛機飛行品質不好,飛機出現人機組合不安定,在這種情況下可能將飛機加速升空要比強行地面減速剎車更為安全。例如美國YF-16戰斗機當年在高速滑行時就由于產生橫向駕駛員誘發震蕩(PIO),試飛員急中生智,推油門帶桿,使飛機離地飛行而意外地實現了首飛。為了保證地面滑行不沖出跑道,首先要在跑道上設置標志點,以便讓試飛員目視飛機相對跑道的位置,使其做到心中有數。

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