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戰機為什麼要試飛?要經歷哪些方面測試?

國際航空界流傳著這樣一句話:“發明一架飛機算不了什麼,製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、試製和試飛4個階段,而試飛在所有環節中週期最長、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,才進入量產環節。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?試飛要經歷哪些方面測試?首飛要注意什麼?本文為您答疑解惑。

為什麼試飛

飛行包線,畫上一道道“紅線”

從戰機誕生之日起,試飛就一直伴隨著戰機成長。

試飛,顧名思義,就是在真實條件下進行科學研究和產品試驗的過程。試驗物件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,但戰機不是脫韁野馬,有著嚴格的飛行限制,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確定各類飛行包線,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,沒有任何飛行測試資料,幾乎是一張白紙。試飛就是摸清新型機的極限在哪裡,為新型機填上各項效能引數。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,才會批次生產,列裝部隊。

試飛流程是什麼

飛行大綱,為效能測試劃定標準

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“跟著感覺走”,試飛結果很不託底。那時候,一款新型機只需進行10多輪試飛就可以定型投產。

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戰機武器懸掛架為6個,蘇-35戰機武器懸掛架則增加到12個;美軍F-22戰機的軟體程式原始碼為400萬行,而F-35的軟體程式原始碼則達到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確定試飛鑑定方案,經過相關航空機構批准後,試飛工程師再根據鑑定方案形成飛行試驗大綱,並將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、獲取哪些引數的具體任務單。最後,所有課目都要由試飛員根據任務單進行逐一試飛。

首架驗證機生產出來,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,飛行員駕駛戰機模擬飛行狀態,透過這種方式來檢驗驗證機的各項功能指標。

在環試驗完成後,戰機即將迎來第一次飛行,也就是我們熟知的“首飛”,這其實只是戰機的“入學考試”。

首飛做什麼

飛行驗證,摸清基本飛行引數

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內容;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公里/小時,中速滑行速度為100-180公里/小時,高速滑行速度為200-240公里/小時。

低速滑行主要檢查戰機滑行運動特性,包括轉彎能力、精確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態;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,此時如果透過收油門和剎車中斷滑行,可能會因為跑道長度不夠造成飛行事故。這種情況下,將戰機加速升空要比強行地面減速剎車更為安全可靠。

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併成功降落後,戰機最基本的系統功能就得到初步考核,標誌著該機型完成首飛。

關於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、記錄飛行資料、拍攝照片和影片,保證戰機在首飛過程中的安全。

後續工作幹什麼

全面體檢,最佳化戰機效能

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,就是發現並改善戰機各種設計和試製問題,相當於“摸底考試”。

一般來說,戰機試製過程中,難免會出現失誤和遺漏。比如,一個合格的產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。這些不確定因素,會造成試飛前計算的資料與實際飛行資料存在差異。調整試飛可以集中解決戰機設計和製造問題,使戰機保持在相對穩定的試飛狀態。

調整試飛後,戰機將進入定型試飛,這是戰機的“畢業考試”。這個階段,將對定型戰機進行全面體檢,鑑定戰機是否達到技術指標和使用要求。

定型試飛是在國家飛行試驗研究基地進行,通常會製造多架驗證機,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、英國吉內蒂克集團等,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。特別是對新研製的戰機來講,這一階段,從基本飛行效能到邊緣課目,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。試飛貫穿於戰機設計、研製、生產、鑑定和使用的全過程,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,無一不是透過飛行試驗研究所取得的。

可以預見,隨著新技術快速發展,試飛內容將變得更加豐富、更加科學、更加高效。

分類: 娛樂
時間: 2021-12-16

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