科技日?qǐng)?bào)記者 矯陽(yáng)
五一期間,電影《長(zhǎng)空之王》上映。這部反映空軍試飛員的影片,引起觀眾對(duì)飛機(jī)試飛的濃厚興趣。
【資料圖】
飛機(jī)為什么要試飛?為啥說(shuō)試飛是舉一國(guó)之力進(jìn)行的試驗(yàn)?影片中展現(xiàn)出的多項(xiàng)新飛機(jī)的飛行試驗(yàn)(試飛)科目,如發(fā)動(dòng)機(jī)吞咽試驗(yàn) 、大迎角/尾旋 ?、包線等又指的什么?
5月4日,科技日?qǐng)?bào)記者采訪了中國(guó)飛行試飛研究院(簡(jiǎn)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(jī)飛行劃一道道紅線
“飛行試驗(yàn)是集科學(xué)性、工程性、風(fēng)險(xiǎn)性于一體的系統(tǒng)性工程,也是一項(xiàng)舉一國(guó)之力進(jìn)行的試驗(yàn)?!痹囷w院試飛專家周自全說(shuō),目前全世界只有美、俄、法、英及我國(guó)等少數(shù)航空強(qiáng)國(guó)擁有專業(yè)的權(quán)威試飛機(jī)構(gòu),而試飛院即是我國(guó)唯一的經(jīng)國(guó)家授權(quán)的鑒定試飛機(jī)構(gòu)。
為什么要試飛?
天空之大,廣闊無(wú)垠。但越過(guò)這些包線限制,飛機(jī)就可能失去操縱,或者發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē),或者結(jié)構(gòu)損壞,甚至空中解體,造成災(zāi)難性的后果。
“飛行試驗(yàn)的目的之一就是要驗(yàn)證和確定各類(lèi)飛行包線,也就是給飛機(jī)飛行劃一道道紅線?!敝茏匀f(shuō),試飛員和試飛工程師則是紅線邊界的探索者和實(shí)踐者。
對(duì)邊界的每一點(diǎn)探索,往往伴隨著極大的風(fēng)險(xiǎn)。速度太慢,飛機(jī)會(huì)因升力不足而無(wú)法操縱;加速度太大,飛機(jī)結(jié)構(gòu)可能發(fā)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(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上飛行員的生存甚至戰(zhàn)斗的勝利積聚力量?!敝茏匀f(shuō)。
吞咽試驗(yàn),保證發(fā)動(dòng)機(jī)吞入外物仍安全
影片中有一個(gè)場(chǎng)景,是發(fā)動(dòng)機(jī)吞咽試驗(yàn)。
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)需要非常高的安全性和可靠性。 然而飛機(jī)在起飛、巡航和下降過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)不可避免會(huì)吸入外來(lái)物。例如起飛和降落時(shí)會(huì)遭遇鳥(niǎo)群;在雨雪天氣起降會(huì)吞入水和雪等,在飛行時(shí)吸入冰塊等。
“通用規(guī)范和適航規(guī)定都對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)抗外物損傷提出了明確要求?!痹囷w院試飛專家高揚(yáng)說(shuō),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)吞入的外物對(duì)流路的最關(guān)鍵部位造成損傷時(shí),仍需按規(guī)定繼續(xù)工作。
為保證發(fā)動(dòng)機(jī)在吞入外物后能安全工作,必須保證發(fā)動(dòng)機(jī)葉片完好無(wú)缺?!鞍l(fā)動(dòng)機(jī)吞咽試驗(yàn)非常重要,因?yàn)槿~片一旦打碎,對(duì)飛機(jī)的安全性有極大影響?!备邠P(yáng)說(shuō)。
吞咽試驗(yàn)包括吞鳥(niǎo)、吞冰、吞砂、吞入大氣中液態(tài)水、吞油試驗(yàn)等,目的是讓發(fā)動(dòng)機(jī)也嘗嘗“酸甜苦辣”的滋味,看看發(fā)動(dòng)機(jī)的“肚量”(包容性)和“潑辣”(抗畸變)程度如何。
“發(fā)動(dòng)機(jī)吞咽試驗(yàn)需要在專業(yè)的試車(chē)臺(tái)上進(jìn)行,并且要設(shè)計(jì)專用的外物投放設(shè)備。”高揚(yáng)說(shuō),如吞水試驗(yàn)要設(shè)計(jì)噴水裝置,吞鳥(niǎo)、吞冰雹試驗(yàn)要設(shè)計(jì)專門(mén)的外物發(fā)射炮等,此外對(duì)外物還有嚴(yán)格的分類(lèi),如冰塊大小、冰雹大小、鳥(niǎo)的大小等都有明確的規(guī)定。
機(jī)翼和氣流夾角變大,須進(jìn)行大迎角/尾旋飛行
影片中,試飛員在試飛時(shí),有個(gè)科目是大迎角/尾旋飛行。
飛機(jī)之所以能飛,一是通過(guò)機(jī)翼產(chǎn)生升力,二是通過(guò)各操縱舵面產(chǎn)生的力矩進(jìn)行飛行控制。
試飛院試飛工程師李藝海解釋說(shuō),如果飛機(jī)機(jī)翼和氣流的夾角小,氣流就能平穩(wěn)流過(guò)機(jī)翼并向下偏轉(zhuǎn),給機(jī)翼產(chǎn)生向上的升力;如果這個(gè)夾角變大并超過(guò)一定值,氣流便會(huì)變成紊流,且無(wú)法在機(jī)翼表面平穩(wěn)流動(dòng)。
“當(dāng)機(jī)翼和氣流的夾角變大時(shí),機(jī)翼的升力就會(huì)大幅減小甚至急劇下降,飛機(jī)將變得非常難以操縱。”李藝海說(shuō),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(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣也可能變得極不穩(wěn)定,發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)的概率和風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)急劇增加。
“當(dāng)機(jī)翼和氣流的迎角進(jìn)一步增大時(shí),飛機(jī)便可能會(huì)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(shuō)的‘尾旋’?!崩钏嚭Uf(shuō)。
尾旋時(shí),飛機(jī)快速旋轉(zhuǎn)、高度急劇下降,同時(shí)會(huì)伴有劇烈的振蕩?!坝捎陲w機(jī)高度下降,處置時(shí)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(jī)的尾旋特征,并采取相應(yīng)的改出操縱方式,使飛機(jī)回到正常的迎角范圍,這對(duì)飛行員的判斷力和膽量都是極大的考驗(yàn)?!崩钏嚭Uf(shuō)。
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