◎本報記者 矯 陽

(資料圖片僅供參考)

五一期間，隨著電影《長空之王》的上映，這部反映空軍試飛員的軍旅題材影片引起觀眾對試飛的濃厚興趣。

飛機為什么要試飛？為啥說試飛是舉一國之力進行的試驗？影片中展現(xiàn)出的多項新飛機的飛行試驗（試飛）科目，如發(fā)動機吞咽試驗、大迎角/尾旋、包線等又指的什么？

5月4日，科技日報記者采訪了中國飛行試飛研究院（以下簡稱試飛院）部分試飛專家及試飛工程師。

試飛的目的，是給飛機飛行劃一道道紅線

“飛行試驗是集科學性、工程性、風險性于一體的系統(tǒng)性工程，也是一項舉一國之力進行的試驗。”試飛院試飛專家周自全說，目前全世界只有美、俄、法、英及我國等少數(shù)航空強國擁有專業(yè)的權(quán)威試飛機構(gòu)，而試飛院即是我國唯一的經(jīng)國家授權(quán)的鑒定試飛機構(gòu)。

為什么要試飛？

天空之大，廣闊無垠。但越過這些包線限制，飛機就可能失去操縱，或者發(fā)動機停車，或者結(jié)構(gòu)損壞，甚至空中解體，造成災(zāi)難性的后果。

“飛行試驗的目的之一就是要驗證和確定各類飛行包線，也就是給飛機飛行劃一道道紅線。”周自全說，試飛員和試飛工程師則是紅線邊界的探索者和實踐者。

對邊界的每一點探索，往往伴隨著極大的風險。速度太慢，飛機會因升力不足而無法操縱；加速度太大，飛機結(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，都在為未來戰(zhàn)場上飛行員的生存甚至戰(zhàn)斗的勝利積累力量。”周自全說。

吞咽試驗，保證發(fā)動機吞入外物仍安全

影片中有一個場景，是發(fā)動機吞咽試驗。

飛機發(fā)動機需要非常高的安全性和可靠性。然而飛機在起飛、巡航和下降過程中，發(fā)動機不可避免會吸入外來物。例如起飛和降落時會遭遇鳥群；在雨雪天氣起降會吞入水和雪等，在飛行時吸入冰塊等。

“通用規(guī)范和適航規(guī)定都對發(fā)動機抗外物損傷提出了明確要求。”試飛院試飛專家高揚說，當發(fā)動機吞入的外物對流路最關(guān)鍵部位造成損傷時，仍需按規(guī)定繼續(xù)工作。

為保證發(fā)動機在吞入外物后能安全工作，必須保證發(fā)動機葉片完好無缺。“發(fā)動機吞咽試驗非常重要，因為葉片一旦打碎，對飛機的安全性有極大影響。”高揚說。

吞咽試驗包括吞鳥、吞冰、吞砂、吞入大氣中液態(tài)水、吞油試驗等，目的是讓發(fā)動機也嘗嘗“酸甜苦辣”的滋味，看看發(fā)動機的“肚量”（包容性）和“潑辣”（抗畸變）程度如何。

“發(fā)動機吞咽試驗需要在專業(yè)的試車臺上進行，并且要設(shè)計專用的外物投放設(shè)備。”高揚說，如吞水試驗要設(shè)計噴水裝置，吞鳥、吞冰雹試驗要設(shè)計專門的外物發(fā)射炮等，此外對外物還有嚴格的分類，如冰塊大小、冰雹大小、鳥的大小等都有明確的規(guī)定。

機翼和氣流夾角變大時，進行大迎角/尾旋飛行

影片中，試飛員在試飛時，有個科目是大迎角/尾旋飛行。

飛機之所以能飛，一是通過機翼產(chǎn)生升力，二是通過各操縱舵面產(chǎn)生的力矩進行飛行控制。

試飛院試飛工程師李藝海解釋說，如果飛機機翼和氣流的夾角小，氣流就能平穩(wěn)流過機翼并向下偏轉(zhuǎn)，給機翼產(chǎn)生向上的升力；如果這個夾角變大并超過一定值，氣流便會變成紊流，且無法在機翼表面平穩(wěn)流動。

“當機翼和氣流的夾角變大時，機翼的升力就會大幅減小甚至急劇下降，飛機將變得非常難以操縱。”李藝海說，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，飛機發(fā)動機的進氣也可能變得極不穩(wěn)定，發(fā)動機停車的概率和風險也會急劇增加。

“當機翼和氣流的迎角進一步增大時，飛機便可能會出現(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)，這就是常說的‘尾旋’。”李藝海說。

尾旋時，飛機快速旋轉(zhuǎn)、高度急劇下降，同時會伴有劇烈的振蕩。“由于飛機高度下降，處置時間就很有限，飛行員必須在這種急劇變化的狀態(tài)下快速判定飛機的尾旋特征，并采取相應(yīng)的操縱方式，使飛機回到正常的迎角范圍，這對飛行員的判斷力和膽量都是極大的考驗。”李藝海說。