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试飞常识十条

近日,随着张子影长篇报告文学《试飞英雄》的社会影响的扩大,许多读者渴望了解关于试飞的基本常识。

三天前我在西安出差时,得知几位并非从事航空的女士在读了子影的书后,受试飞英雄事迹感召,专程从北京前往试飞院,拜会慰问试飞员妻子。我还有幸见到了其中一位,她叫李娟。她们的情怀令我大为感动,也使我萌生宣传普及试飞常识的冲动。于是,在我昨天回京后,即开始编写此文。

我在我主编的《新航空概论》有关章节内容的基础上,精简组合,写成本文,供大家参考。本文的著作权不属于我个人。当然,这里罗列的常识十条是很初步的,若想真正知晓试飞的浩大技术体系,领略试飞的能力与魅力,还需要更深入的学习。

1.试飞的概念

试飞是飞行试验的简称,是指对航空器以及组成航空器的系统及设备在真实飞行条件下所进行的试验,以及科学技术研究验证活动(实验)。(试验和实验的内涵不同。试验是指针对已有事物,为了解其性能与结果而进行的试用操作;而实验是用以检验某种假设或验证某种科学理论而进行的操作。)

试飞的目的是,通过飞行,并借助各种测试手段,获得飞行试验数据,验证航空新技术、新方案和新原理;鉴定航空产品是否满足规定的性能要求、技术要求、战术要求、适航标准等。

2.试飞分类

按任务性质,分为研究性试飞和型号试飞。前者是利用航空器,探索未知领域、研究新技术、检验新理论和为研制新型号提供依据的试验;后者是以型号产品为试验对象,检验其性能与可靠性的试验。

按照航空器属性,分为军机试飞和民机试飞。

按试验对象或试验内容,可分为:空气动力与性能试飞、动力系统试飞、飞控系统试飞、航电系统试飞、机载武器试飞、机械系统试飞、电气系统试飞、生命保障和环控系统试飞、起飞着陆试飞、目标特性测试、外部参数测试等诸多类型。

3.型号试飞

人们最为关注的型号试飞,一般有以下几步或几种:

首飞——新研制型号的原型机首次飞行称为首飞。

调整试飞——又称发展试飞。在首飞之后、鉴定试飞之前,为调整飞机、发动机及机载设备使其符合鉴定试飞状态而进行的试飞,目的是暴露设计和制造中的缺陷,排除故障,使新机达到设计要求或达到预定性能,为鉴定试飞做准备。

鉴定试飞——又称验证试飞、定型试飞。对经调整试飞后处于定型状态的航空产品,为获取性能数据,并全面鉴定其是否达到设计标准和使用要求而进行的试飞,目的是为型号定型投产提供依据。

使用试飞——在鉴定试飞后,由用户对飞机在各种拟定的使用条件下,考核其是否满足使用要求而进行的试飞。

出厂试飞——已批准定型投产的批生产飞机,按照订货方和制造商签订的合同,为检验飞机生产质量而进行的试飞,分为交付试飞和抽查试飞两种。

验收试飞——根据订货合同规定的验收项目,订货方对飞机及其系统的基本性能和质量进行验收考核而实施的试飞。

4.试飞技术

现代试飞技术是支撑和保证飞行试验得以顺利完成的所有相关技术的总称。现代试飞技术是由飞行力学、强度载荷、飞行品质、振动与声学、动力装置、机载设备、飞行控制、飞行模拟、自动控制与辨识、可靠性与维修性、数据处理、飞机系统等百多个专业构成的相互配套的宏大技术体系。测试与数据处理是飞行试验技术的核心。测试与数据处理由机载测试系统和地面测控处理系统两大系统来完成。

5.试飞体系

中国的试飞体系由中国飞行试验研究院(在西安阎良)、各飞机(直升机)总装厂的试飞站以及军队的相关基地组成。中国试飞院是国家授权的军机鉴定和民机适航审定试飞机构。

美国试飞体系是军、民机分开,研究性试飞和型号试飞分开。军机试飞由空军试飞中心(AFFTC)、海军航空试验中心(NATC)和陆军航空技术试验中心(ATTC)组织实施。民机试飞由联邦航空局(FAA)民机试飞中心和各大公司组织实施。研究性试飞由国家航空航天局(NASA)德莱顿飞行研究中心(DFRC)组织实施。

俄罗斯的主要试飞机构有两个:空军红旗研究院和格罗莫夫试飞研究院。除此之外,各航空总装厂也承担部分飞行试验任务,但都在格罗莫夫研究院的控制和指导下进行工作。另,设有专门培养试飞员的俄罗斯国家试飞员学校,我国著名试飞员雷强、李中华、徐勇凌、张景亭等都曾在该校接受过培训。

6.试飞的特点

试飞是一项综合性强、风险性高、耗资大、周期长的科学技术活动。

综合性强——试飞是对飞机的全面考核,其内容包含飞机研制所涉及的各个专业。

风险性高——新研飞机难免存在缺陷,任何缺陷或故障均可招致严重后果;许多试飞科目都超越了飞行包线的边界,进行边界或超边界飞行无疑是巨大的风险;新技术、新领域潜伏着诸多未知因素,未知因素导致风险增加。

耗资大——据统计,现代作战飞机的试飞费用约占整机研制经费的1/4~1/3。试飞是用钱“烧”出来的,钱“烧”不到位,隐患不能充分暴露,问题也就不能真正解决。

周期长——螺旋桨时代的飞机相对简单,试飞周期不长。但当代高性能飞机的技术与系统十分复杂,试飞周期变得漫长。据统计,一架现代作战飞机从立项到小批量生产,要完成2500~5000架次的飞行试验。若按2500架次的试飞要求计算,仅使用1架试验机,完成试飞过程需要250个月,即20余年;使用5架试验机,试飞周期需要50个月。F-22项目使用9架试验机,试飞周期长达8年。V-22项目的试飞周期更绵延20多年。

几种战斗机的试飞周期、试验机数量和试飞架次

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F-22项目的飞行试验安排

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7.民机试飞

民机试飞有不同于军机的特点,但也是庞大、复杂的系统工程。分为申请人试飞(包括首飞、研制试飞、表明符合性试飞、飞行模拟机数据提取试飞、试飞员/飞行员训练试飞)和局方试飞。前者是由研制生产方进行的、全面的验证试飞,后者是由民航管理当局组织的考核性试飞,目的是确认是否满足适航标准,检查验证申请人试飞的结论。就其作用,局方试飞高于申请人试飞,其结论直接影响适航取证。申请人试飞和局方试飞都必须按照适航审定标准进行。7.民机试飞

民机试飞一般包括性能试飞和飞行品质试飞两部分内容。性能试飞包括总/静压系统校准、失速性能、起飞性能、爬升性能、巡航性能和着陆性能等。飞行品质试飞是验证飞机稳定性、操纵性和机动性等是否与有关适航标准相符合,主要根据试飞员的体验进行核定性判断,而试飞过程中所记录的数据起证实作用。

A380项目的试飞安排(5架试验机,累计2500飞行小时;2006年12月14日获得FAA和EASA型号合格证)

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8.研究性试飞

研究性试飞是新机研制的“尖兵”。一百多年前,李林达尔、莱特兄弟的飞行探索都是研究性试飞;正是由于航空先驱们的研究性试飞,才开启了“航空时代”的大门。通过试飞来验证新技术、新方案、新理论,进而带动新型号的研制,早已成为航空界的惯常做法,既可降低新技术的应用风险,又能加速新技术的转化步伐。三角翼、变后掠翼、电传操纵、主动控制、隐身等先进技术与概念,都是通过飞行验证才应用到实际型号当中的。

9.研究机

为推动研究性试飞工作的开展,需要研制或经过改装得到专门的试验机,也称研究机。在航空史上,出现过各种各样的研究机,所取得的成果对航空事业发展产生了深远影响。其中,最负盛名的是美国X系列研究机。如,X-1用于研究超声速飞行问题;X-15用于研究高速飞行时的气动加热、稳定性、操纵性问题;X-14、X-18和X-22等用于研究垂直/短距起降和推力转向问题;近几年,又推出了X-38、X-45、X-47、X-50A等先进技术验证机。

10.试验机

试飞工作中还需要具备相对稳定功能的飞行平台,被称为试验机。它是指为验证新系统、新装备的原理方案和样机的可行性,而专门改装或研制的,供作被试对象载体的飞行器。它装有通用或专用的试飞测试系统,是将预研成果转化为应用技术的中间试验手段。利用试验机可以大大减少新机研制风险,缩短研制周期,节约投资。试验机有各种类别,用途各异,常见的有:变稳飞机、发动机飞行试验台、电子试验机、结冰试验机、弹射救生试验机等。其中,变稳飞机是指能在较大范围内改变飞机气动力导数、模拟特定飞机的稳定性和操纵性的试验机,用来模拟不同飞机的飞行特性和飞行品质。

作者:张聚恩

文章来源:聚恩君订阅号

(AOPA云:熊庆平)

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