一文详解!带你真正看懂“长空之王”

发布时间:2023-06-16    来源:网络
飞行员

◎ 科技日报记者 矫阳

五一期间,电影《长空之王》上映,这部反映空军试飞员的军旅题材影片引起观众对试飞的浓厚兴趣。

歼-20资料图。图片来源:视觉中国

飞机为什么要试飞?为何说试飞是举一国之力进行的试验?影片中展现出的多项新飞机的飞行试验(试飞)科目,如发动机吞咽试验、大迎角/尾旋、包线等又指的什么?

5月4日,科技日报记者采访了中国飞行试飞研究院(以下简称试飞院)部分试飞专家及试飞工程师。

试飞的目的,是给飞机飞行划一道道红线

“飞行试验是集科学性、工程性、风险性于一体的系统性工程,也是一项举一国之力进行的试验。”试飞院试飞专家周自全说,目前全世界只有美、俄、法、英及我国等少数航空强国拥有专业的权威试飞机构,而试飞院即是我国唯一的经国家授权的鉴定试飞机构。

为什么要试飞?

天空之大,广阔无垠。但越过这些包线限制,飞机就可能失去操纵,或者发动机停车,或者结构损坏,甚至空中解体,造成灾难性的后果。

“飞行试验的目的之一就是要验证和确定各类飞行包线,也就是给飞机飞行划一道道红线。”周自全说,试飞员和试飞工程师则是红线边界的探索者和实践者。

对边界的每一点探索,往往伴随着极大的风险。速度太慢,飞机会因升力不足而无法操纵;加速度太大,飞机结构可能发生不可逆的损坏。“每一次贴近极限甚至超越极限的探索,都在为未来战场上飞行员的生存甚至战斗的胜利积累力量。”周自全说。

一文详解!带你真正看懂“长空之王”

吞咽试验,保证发动机吞入外物仍安全

影片中有一个场景,是发动机吞咽试验。

飞机发动机需要非常高的安全性和可靠性。然而飞机在起飞、巡航和下降过程中,发动机不可避免会吸入外来物。例如起飞和降落时会遭遇鸟群;在雨雪天气起降会吞入水和雪等,在飞行时吸入冰块等。

“通用规范和适航规定都对发动机抗外物损伤提出了明确要求。”试飞院试飞专家高扬说,当发动机吞入的外物对流路最关键部位造成损伤时,仍需按规定继续工作。

为保证发动机在吞入外物后能安全工作,必须保证发动机叶片完好无缺。“发动机吞咽试验非常重要,因为叶片一旦打碎,对飞机的安全性有极大影响。”高扬说。

吞咽试验包括吞鸟、吞冰、吞砂、吞入大气中液态水、吞油试验等,目的是让发动机也尝尝“酸甜苦辣”的滋味,看看发动机的“肚量”(包容性)和“泼辣”(抗畸变)程度如何。

“发动机吞咽试验需要在专业的试车台上进行,并且要设计专用的外物投放设备。”高扬说,如吞水试验要设计喷水装置,吞鸟、吞冰雹试验要设计专门的外物发射炮等,此外对外物还有严格的分类,如冰块大小、冰雹大小、鸟的大小等都有明确的规定。

机翼和气流夹角变大时,进行大迎角/尾旋飞行

影片中,试飞员在试飞时,有个科目是大迎角/尾旋飞行。

飞机之所以能飞,一是通过机翼产生升力,二是通过各操纵舵面产生的力矩进行飞行控制。

试飞院试飞工程师李艺海解释说,如果飞机机翼和气流的夹角小,气流就能平稳流过机翼并向下偏转,给机翼产生向上的升力;如果这个夹角变大并超过一定值,气流便会变成紊流,且无法在机翼表面平稳流动。

“当机翼和气流的夹角变大时,机翼的升力就会大幅减小甚至急剧下降,飞机将变得非常难以操纵。”李艺海说,遇到这种气流,飞行员就必须想方设法使飞行回到正常的迎角范围内。

在大迎角状态下,飞机发动机的进气也可能变得极不稳定,发动机停车的概率和风险也会急剧增加。

“当机翼和气流的迎角进一步增大时,飞机便可能会出现一种绕自身快速旋转、呈螺旋线轨迹的急剧下降状态,这就是常说的‘尾旋’。”李艺海说。

尾旋时,飞机快速旋转、高度急剧下降,同时会伴有剧烈的振荡。“由于飞机高度下降,处置时间就很有限,飞行员必须在这种急剧变化的状态下快速判定飞机的尾旋特征,并采取相应的操纵方式,使飞机回到正常的迎角范围,这对飞行员的判断力和胆量都是极大的考验。”李艺海说。

来源:科技日报

编辑:王璠

审核:张爽

作者:admin

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