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嘉兴在线新闻网     2017-10-21 11:05:54     手机看新闻    我要投稿     飞信报料有奖
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曾任中国交通运输部副部长、中国民用航空局局长的李家祥说过:“民用航空工业的发展水平不仅反映出显著的经济价值,也反映出巨大的社会价值。”然而,放眼中国民用航空市场,几乎所有国际、国内航线都被波音、空客等国外航空企业的机型所“占领”。这对与生俱来就充满民族自豪感的所有中国人来说,是隐藏、郁结在心底的一个“痛点”。

客观地说,中国民机起步较晚,与国外航空发达国家相比还存在一定的差距。但是在中国飞行试验研究院(简称中国试飞院),航空试飞人却以极大的信心和百折不挠的精神,开辟出了一条具有中国特色的民机研制试飞道路。他们在民机试飞中开创的每一段历史,都标志着“国家级飞行试验平台”的“科技高度”,凝聚着试飞人在“航空报国,强军富民”中不断寻求突破的“创新高度”。

失速试飞:中国民机试飞技术发展的里程碑

民用飞机的失速速度和失速特性,对飞机的起飞、着陆和安全性有着重要影响,也是适航取证的必考科目。但是,在运7飞机定型试飞时,我国还没有《民用航空条例》,所以飞行试验是按照军用飞机设计定型的方式进行,没有进行过失速速度和失速特性试飞。

1986年12月,按照CCAR-25部和美国联邦航空条例第25部(FAR-25)要求,试飞院与美国合作,开始进行运7飞机的失速速度和失速特性试飞。这不但是国产中大型运输机的首次失速速度和失速特性试飞,也是中国试飞员和试飞工程人员首次按CCAR-25部要求完成的风险项目试飞。

此前,按照美国FAA的民用航空条例25部要求,试飞院曾在1982~1984年间组织进行了运8飞机的飞行性能试飞,完成了发动机停车情况下的最小操纵速度检查、中断起飞、继续起飞、着陆和复飞等高难度的风险科目试飞,填补了我国多发大吨位飞机关键发动机停车性能试飞的空白。

但是,对试飞院来说,运7飞机的失速试飞无疑是一个新的挑战。运7飞机的首次失速试飞采用了当时国际上的很多先进技术,机载实测监控系统及拖锥静压系统均由美国引进,试验完全按照美国FAA的程序和数据处理技术进行。通过试飞,试飞院首次实测出运7飞机的失速速度,它比资料提供的失速速度还要小9~16千米/小时。更重要的是,试飞证明了运7飞机的失速特性是可接受的,在失速和改出过程中各操纵面始终有效。而通过对问题的分析,设计单位对飞机进行了改进,飞机的重心后限前移28%,进一步增强了飞机安全性。

运7飞机失速试飞的成功,使我国民用运输类飞机的适航审定试飞和风险项目试飞取得了重大突破,解决了该型号大量吹风试验不能解决的问题,锻炼和提高了我国组织风险科目试飞的能力和经验。在试飞中,试飞工程技术人员实际检验了运7飞机(基本型)不同外形下的失速速度和失速特性,为正在航线上运营的运7飞机提供了最小安全使用数据和改进依据,也为运7H-500型和运7-200B型飞机的试飞提供了成功的经验。可以说,运7飞机失速试飞的成功,不仅使我国民用类运输机的适航审定试飞和风险项目试飞技术取得了巨大突破,也对我国今后民用飞机的试飞具有里程碑意义。

1989年,试飞院再次利用运7飞机展开气动力理论计算、风洞试验和试飞实测的对比研究,为当时计划研制的干线飞机载荷适航验证提供了依据。1992年,试飞院扩大研究规模,一方面进行气动力飞行测试方法研究,另一方面通过测取运7飞机飞行压力分布数据,系统研究了螺旋桨流对飞机的影响,并将实测数据与风洞结果进行分析对比,获取了大量运7飞机机翼的气动数据,掌握了气动力测试试飞技术,我国民用飞机的研究又向前迈进了一大步。

随后,试飞院分别完成运7-200B、运7-200A失速适航试飞,再次填补了我国航空史上的空白。

自然结冰试飞:促进中国民机试飞与国际接轨

保证民用飞机的安全性,必须解决飞机积冰问题。相关数据显示,有51.8%的飞机致命结构事故由积冰引发。

显然,提到自然结冰试飞,大家首先想到的是ARJ21-700飞机加拿大自然结冰试飞的成功。但是,真正在中国民机发展历史上具有开创意义、占据奠基地位的,却是运7-200A飞机的模拟冰形试飞和自然结冰试飞。

运7-200A飞机是我国首次按国际适航标准设计制造的多用途运输机,也是我国首次出口的民用运输类飞机。1997年,试飞院利用运7-200A飞机承担起国内首次按照CCAR-25部要求进行的自然结冰试飞任务,第一次展开我国中大型飞机的模拟冰形试飞和自然结冰试飞。

模拟冰型试飞是在试验机的迎风面前缘加装临界冰型,模拟飞机在真实结冰条件下的结冰情况,验证飞机结冰后具有的性能和操稳飞行品质。在模拟冰形试飞圆满成功后,新中国航空工业发展史上的首次自然结冰试飞于1997年11月6日在新疆乌鲁木齐机场拉开帷幕。

在试飞中,试飞员和课题组有备而来,采用逐步逼近的飞行方法,确保了飞机在空中结冰时间不少于13分钟,机翼前缘未防护表面积冰高度达52mm,平尾前缘未防护表面积冰厚度64mm,基本达到了试飞要求。

自然结冰试飞的主要目的是演示飞机在结冰环境中可以安全飞行,也是对结冰取证过程中其它试验的实体化验证。然而,受自然条件变化的影响,自然结冰试飞过程往往非常曲折。如巴西航空工业公司的50座支线客机ERJ145,自然结冰试飞耗时6周,飞机在南美洲和北美洲之间来回飞行,尽管花费高额,投入了大量人力,结果还是延误了飞机适航取证。

2013年11月,试飞院再次在乌鲁木齐展开ARJ21-700飞机自然结冰试飞,虽然在气象分析预测和试飞综合遥测等方面动用了国内所有能动用的高、精、尖力量,最终仍是功亏一篑。

据介绍,自然结冰试飞中的“自然结冰”并非简单的低温结冰。中国民用航空章程CCAR-25部附录C对民用运输机实施自然结冰试飞的云层状态、大气环境温度、云层微物理参数提出了严苛要求,即连续最大结冰试验时液态水含量在0~0.8g/m3,水滴直径在15~40微米;间断最大结冰试验时液态水含量在0~3.0g/m3,水滴直径在15~50微米。经多方调研协商,ARJ21-700飞机自然结冰试飞移师加拿大,利用北美五大湖地区上空的独特气象条件,展开自然结冰试飞。

2014年4月8日,在试飞院的统一组织和协调下,来自试飞员学院的赵生和局方试飞员赵志强再次驾机穿云,在飞机油量已不充裕的情况下险中求胜,顺利完成多项高风险操稳试飞科目和所有适航条款规定的自然结冰条件下的操稳试飞。

加拿大试飞之行,试飞院检测了飞机机翼、风挡、发动机短舱等部位的防冰除冰功能,并验证发动机、辅助动力装置、大气数据等系统在结冰条件下的功能,以及飞机的操控品质、失速性能等众多内容。这一次振翅追云,不仅仅是扫除了ARJ21-700飞机适航取证前剩余科目中的最大“拦路虎”,更标志我国试飞员的试飞技术与国际接轨,以及国内试飞组织模式与国际完全接轨。

颤振试飞:我国成为能独立开展中大型飞机颤振试飞的国家

飞机强度试飞关系到飞机结构强度和刚度特性,是确保飞机具有最小安全容限和疲劳损伤的重要研究领域,也是飞机具有良好飞行品质的基本环节。特别是中大型运输机,飞机刚度和强度试飞研究是实现飞机设计目的、保证飞行安全的重要因素。

58年来,通过一系列关键试验,试飞院取得了保证飞机强度的一系列重要数据,在单机疲劳寿命监控技术研究、飞机腐蚀环境谱编制方法、民用运输类飞机载荷谱等领域取得了重大突破。而颤振是一种气动弹性不稳定现象,如果飞机在空中发生颤振,会严重影响飞行安全,甚至会酿成机毁人亡的悲剧。为了解决这一问题,试飞院不断拓展试验内容,逐步解决了激发振动、测量振动和数据处理方法等各种技术问题,成功对国内多种民机进行了飞行振动试飞与测量,并在部分机型上进行了炮击振动测量和排振试飞。在颤振试飞中,试飞院成功利用小火箭作为脉冲力激振的方案,总结出一整套实用工程技术,成功解决了局部颤振飞掉方向舵、跨音速抖动等重大疑难问题,试飞技术逐渐与世界航空强国缩小差距。

颤振试飞是每架新机或重大改型飞机必须进行的Ⅰ类风险科目,也是中国民航适航条例(CCAR25部)明确规定必须完成的科目。2011年3月底,试飞院向ARJ21-700飞机颤振试飞发起冲击,以期深入验证该型号的安全性,最大程度地扩展飞机的使用包线。

为征服ARJ21-700飞机颤振试飞,试飞院结合国外同类飞机颤振试飞的经验及ARJ21-700飞机特点,精心制定了本次颤振试飞三种激励方法,即驾驶员抖杆激励、操纵面扫频激励和惯性激励器激励。在前期准备工作中,他们建立起了严密的监控体系,不仅能够对试飞中的应变参数、飞行参数进行有效的采集传输,还可以做到数据的实时处理,为试飞提供强大的技术支持。为保证实时监控,他们组织试飞工程人员在飞机上加装了51个传感器,不但创造了国内纪录,也超过了大部分国外同类飞机的标准。

从技术上讲,颤振试飞探索的是飞机的右边界极限。由于ARJ21-700飞机不能在平飞状态下达到最大M(马赫)数,因此必须通过俯冲,要进行多次俯冲才能获得边界数据,这无疑增加了试飞的风险性。此外,完成颤振试飞对试飞员的技术水平也有很高要求,试飞员控制飞行的M数要严格达到±0.005的误差标准,甚至试飞员手指关节间的微小变化也会直接影响试飞效果。在试飞中,为保证试飞安全,试飞包线从0.78M逐渐向0.8M逼近,试飞员操纵舵面分别对飞机副翼、方向舵、平尾进行了激励。最终,飞机最大飞行M数达到0.904,在良好状态下扩展了ARJ21-700飞机的飞行包线。

近四个月时间,试飞院共进行了19架次局方目击的颤振验证试飞、6架次颤振研制试飞,在不同高度进行了37个颤振试验点试飞。结果表明,ARJ21-700飞机在颤振试验点飞行平稳,响应正常,未出现颤振不稳定现象。

在ARJ21-700飞机颤振试飞中,无论是FAA代表,还是CAAC聘任的原美国FAA适航审查专家,以及作为国际合作单位参加试飞工作的加拿大庞巴迪公司试飞工程师,都对试飞院在ARJ21-700飞机颤振试飞中所表现出的高超技术及组织协调能力、指挥能力等给予了充分肯定和高度赞扬。至此,他们在民机颤振激励技术领域再次取得重大进展,突破了技术瓶颈,真正使我国成为除美、俄、英、法、以等国家外,能独立开展中大型飞机颤振试飞的国家。

民机试飞催生科技创新。试飞院从一穷二白起步,以坚如磐石的“航空报国”之志,不断探索未知。如今,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、测试与数据处理、飞机系统等120多个专业已构成了中国民机飞行试验所需的完整的试飞研究体系。他们的每一次载梦跃升,都承载着中国民机事业的发展和未来。来源:中国航空新闻网


来源:嘉兴在线—嘉兴日报    作者:摄影 记者 冯玉坤    编辑:李源    责任编辑:胡金波
 
 
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