戰機試飛路漫漫
■唐 浚 何丹譚
國際航空界流傳着這樣一句話:“發明一架飛機算不了什麼,制造一架飛機也沒什麼了不起,而試驗它才無比艱難。”
一般來講,一架戰機的誕生必須經過論證、設計、試制和試飛4個階段,而試飛在所有環節中周期最長、要求最多、風險最大。俄軍蘇-57戰機2010年首飛,之後經過9年的漫長試飛,攻克了發動機故障、飛行控制系統失靈、失速尾旋等諸多問題,才進入量産環節。所以說,戰機試飛是一個漫長又複雜的過程,需要設計師、試飛員和機務人員等全員參與。
那麼,戰機為什麼要進行多輪試飛?試飛要經曆哪些方面測試?首飛要注意什麼?本文為您答疑解惑。
在第15屆莫斯科國際航空航天展覽會上,蘇-57戰機在完成飛行表演後降落。新華社發
為什麼試飛
飛行包線,畫上一道道“紅線”
從戰機誕生之日起,試飛就一直伴随着戰機成長。
試飛,顧名思義,就是在真實條件下進行科學研究和産品試驗的過程。試驗對象是各種各樣的飛行器,比如戰鬥機、轟炸機、運輸機、直升機以及專用試驗研究機等。
廣袤天空,浩瀚無際,但戰機不是脫缰野馬,有着嚴格的飛行限制,這就是飛行包線。
越過飛行包線,戰機可能會發生操作失控、發動機停車、結構損壞等故障問題。試飛目的就是要驗證和确定各類飛行包線,給戰機畫上一道道“紅線”。
試飛員和試飛工程師,是“紅線”邊緣的探索者和實踐者。在試飛過程中,試飛員要接近甚至突破這條“紅線”。
新型機試飛前,沒有任何飛行測試數據,幾乎是一張白紙。試飛就是摸清新型機的極限在哪裡,為新型機填上各項性能參數。飛行速度有多小,戰機會因升力不足而無法操縱;飛行速度有多大,戰機結構可能發生不可逆的損壞。
為檢驗裝備的動力性、可操作性、安全性等設計方案是否合理,新型機一般要經過成百上千次的試飛才能定型。一旦定型後,才會批量生産,列裝部隊。
試飛流程是什麼
飛行大綱,為性能測試劃定标準
早期戰機,試飛過程比較簡單,常常由設計師、試飛員、試飛工程師組成,整個試飛過程完全是“跟着感覺走”,試飛結果很不托底。那時候,一款新型機隻需進行10多輪試飛就可以定型投産。
現代戰機結構複雜,包括數十個子系統、上萬個零部件,俄軍蘇-27戰機武器懸挂架為6個,蘇-35戰機武器懸挂架則增加到12個;美軍F-22戰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1900萬行。
要想把這樣複雜又龐大的系統和零部件整合在一起,還要保證安全可靠,試飛的要求、難度遠超以往。現代戰機的試飛流程,通常是先由試飛工程師确定試飛鑒定方案,經過相關航空機構批準後,試飛工程師再根據鑒定方案形成飛行試驗大綱,并将試飛任務分配給課題組分頭實施。
按照飛行試驗大綱要求,課題組工程師進一步細化,形成每一架次需要試飛哪些課目、獲取哪些參數的具體任務單。最後,所有課目都要由試飛員根據任務單進行逐一試飛。
首架驗證機生産出來,不能馬上試飛,先要在地面進行在環試驗,就是給驗證機打上液壓、通上電,飛行員駕駛戰機模拟飛行狀态,通過這種方式來檢驗驗證機的各項功能指标。
在環試驗完成後,戰機即将迎來第一次飛行,也就是我們熟知的“首飛”,這其實隻是戰機的“入學考試”。
首飛做什麼
飛行驗證,摸清基本飛行參數
戰機首飛,即指驗證機首次離地飛行。但首飛之前還需要進行試飛準備和地面滑行兩項工作。
試飛準備包括測試改裝、地面試驗和試飛隊伍培訓等多個内容;地面滑行則分為低速、中速和高速滑行。對現代戰機而言,一般低速滑行速度為30-80公裡/小時,中速滑行速度為100-180公裡/小時,高速滑行速度為200-240公裡/小時。
低速滑行主要檢查戰機滑行運動特性,包括轉彎能力、精确保持直線滑行能力和曲線滑行修正能力;中速滑行主要檢查戰機在滑行振動條件下,結構牢固性和各系統工作狀态;而高速滑行風險程度最高,也可能會直接實現首飛。戰機在高速滑行過程中,可能會提前離地,此時如果通過收油門和刹車中斷滑行,可能會因為跑道長度不夠造成飛行事故。這種情況下,将戰機加速升空要比強行地面減速刹車更為安全可靠。
1974年,美國YF-16戰機在高速滑行時突發故障,試飛員急中生智加速起飛,戰機離地飛行,意外地實現了首飛。
在高速滑行試驗後,戰機就可以進行首飛。戰機首飛通常會選擇一個能見度高的天氣——沒有低雲和側風。首飛前,會盡可能減輕戰機起飛重量,以最大限度減小起飛離地速度、縮短起飛滑跑距離,從而改善駕駛條件。
當戰機完成一個架次飛行并成功降落後,戰機最基本的系統功能就得到初步考核,标志着該機型完成首飛。
關于首飛還有兩個不為人知的小細節:一是首飛時,戰機飛行時間比較短,飛行過程中不會收起落架;二是通常會安排戰機伴飛跟飛觀測,在空中對戰機進行實時觀測、記錄飛行數據、拍攝照片和視頻,保證戰機在首飛過程中的安全。
後續工作幹什麼
全面體檢,優化戰機性能
首飛後,戰機還要進行調整試飛和定型試飛兩個環節,才能正式列裝部隊。
調整試飛,就是發現并改善戰機各種設計和試制問題,相當于“摸底考試”。
一般來說,戰機試制過程中,難免會出現失誤和遺漏。比如,一個合格的産品裝在新型機上使用,不一定會正常工作;機務人員對新型機認識不夠充分,偶爾會出現操作失誤。這些不确定因素,會造成試飛前計算的數據與實際飛行數據存在差異。調整試飛可以集中解決戰機設計和制造問題,使戰機保持在相對穩定的試飛狀态。
調整試飛後,戰機将進入定型試飛,這是戰機的“畢業考試”。這個階段,将對定型戰機進行全面體檢,鑒定戰機是否達到技術指标和使用要求。
定型試飛是在國家飛行試驗研究基地進行,通常會制造多架驗證機,以加快試飛工作進度。例如,美國國家航空航天局阿姆斯特朗飛行研究中心、俄羅斯茹科夫斯基空軍基地、英國吉内蒂克集團等,都是世界著名的試飛機構。
在戰機試飛過程中,定型試飛風險最大、耗時最長、課目最多。特别是對新研制的戰機來講,這一階段,從基本飛行性能到邊緣課目,從航電系統到機載武器都要進行全面測試。
完成定型試飛後,戰機才會正式列裝部隊。
試飛鋪就通天路。試飛貫穿于戰機設計、研制、生産、鑒定和使用的全過程,是各種航空新技術研究的重要手段。例如,高超音速、前掠翼、變後掠翼、垂直起降等重大技術,“眼鏡蛇”“赫伯斯特”“落葉飄”等機動動作,無一不是通過飛行試驗研究所取得的。
可以預見,随着新技術快速發展,試飛内容将變得更加豐富、更加科學、更加高效。
來源: 中國軍網-解放軍報
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