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(chēng)“試飛院”）部分試飛專(zhuān)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)。”試飛院試飛專(zhuān)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(zhuān)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。”周自全說(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。”周自全說(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。”試飛院試飛專(zhuān)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。“發(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。”高揚(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(zhuān)業(yè)的試車(chē)臺(tái)上進(jìn)行，并且要設(shè)計(jì)專(zhuān)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(zhuān)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’。”李藝海說(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。“由于飛機(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)。”李藝海說(shuō)。
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責(zé)任編輯：Rex_04
